本發明涉及一種氟化稀土顆粒及其制備方法、應用。

背景技術：

1、氟化稀土薄膜具有較低的折射率，較寬的透過波段，與其他氟化物（氟化鋇，氟化鈣等）相比具有較高的硬度，上述優勢使得氟化稀土薄膜廣泛用于各種襯底上的增透膜的設計。

2、氟化稀土粉體和氟化稀土顆粒均可用于制備氟化稀土薄膜。氟化稀土粉體粒徑較小，一般為微米級，在蒸鍍成膜的過程中在蒸鍍室極易被抽走而導致氟化稀土粉體的利用率較低。目前業內生產氟化稀土顆粒大多采用將氟化稀土粉體熔鑄成大塊后破碎制得。一方面，該方法在破碎過程中會產生微粉附著在氟化稀土顆粒表面或縫隙中，導致氟化稀土顆粒在蒸鍍制成薄膜的過程中抽真空時會污染鍍件和鍍膜爐腔；另一方面，該方法在破碎過程中會獲得大量不滿足粒徑的不合格氟化稀土顆粒，導致氟化稀土顆粒的成品率較低。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中氟化稀土粉體的粒徑較小而造成其在蒸鍍制成薄膜的過程中在蒸鍍室極易被抽走而導致其利用率較低、氟化稀土粉體呈現非晶態而導致蒸鍍制成的薄膜存在膜缺陷和一致性較差、且現有造粒技術獲得的氟化稀土顆粒的成品率較低的缺陷，而提供了一種氟化稀土顆粒及其制備方法、應用。本發明制得的氟化稀土顆粒不僅平均顆粒直徑可達1-10mm，不會存在蒸鍍薄膜的過程中被抽走的情況、而且制得的氟化稀土顆粒呈現多晶態、制得的氟化稀土顆粒成品率較高。

2、本發明通過下述技術方案解決上述技術問題。

3、本發明提供了一種氟化稀土顆粒的制備方法，其包括下述步驟：將氟化稀土粉體依次進行造粒、熱處理和篩分，可得所述氟化稀土顆粒；

4、其中，所述熱處理的初始真空度為-0.2至-1.0mpa；所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理和三段熱處理；所述一段熱處理的溫度為200-1100℃，所述二段熱處理的溫度為1000-1500℃，所述三段熱處理的溫度為400-1100℃。

5、本發明中，所述氟化稀土粉體的種類可為本領域常規，例如氟化釤或氟化釔。

6、本發明中，所述氟化稀土粉體的平均顆粒直徑可為1-100μm，例如5μm。所述氟化稀土粉體呈現非晶態形貌。非晶態表示原子在三維空間的排列呈雜亂無序的狀態。

7、本發明中，所述造粒的方式可為本領域常規，例如在對輥式擠壓造粒機中進行。

8、本發明中，所述造粒時的壓力可為20-50mpa，優選為20-40mpa，例如25、30或35mpa。

9、本發明中，所述造粒后的氟化稀土粉體的平均顆粒直徑可為1-10mm，優選為4-8mm，例如5或6mm。

10、本發明中，雖然造粒后的氟化稀土粉體的平均顆粒直徑可達毫米級別，但是其仍然表現出非晶態的形貌。

11、本發明中，所述熱處理的初始真空度優選為-0.3至-0.8mpa，例如-0.6mpa或-0.7mpa。

12、本發明中，所述熱處理優選在真空馬弗爐中進行。所述熱處理優選將氟化稀土粉體平鋪在石墨板上置于真空馬弗爐中進行。

13、本發明中，所述熱處理的初始真空度的獲得優選先將真空馬弗爐內抽真空至真空度為1-5pa，再充入氬氣至體系內的真空度為（-0.2）至（-1.0）mpa。優選地，所述熱處理的初始真空度的獲得優選先將真空馬弗爐內抽真空至真空度為2pa，再充入氬氣至體系內的真空度為-0.6mpa。

14、本發明中，所述一段熱處理的溫度優選為450-1080℃，例如490、550、680、760、870、950或1075℃。

15、本發明中，所述一段熱處理的時間可為60-100min，優選為70-90min，例如80min。

16、本發明中，從室溫升溫至所述一段熱處理的溫度的速率可為0.1-1.8℃/min，優選為0.2-1.6℃/min，例如0.28、0.77、0.87、1.2或1.5℃/min。

17、本發明中，所述二段熱處理的溫度優選為1100-1350℃，例如1120、1180、1210、1250、1300或1330℃。

18、本發明中，所述二段熱處理的時間可為720-1440min，優選為750-900min，例如800min。

19、本發明中，從一段熱處理的溫度升溫至所述二段熱處理的溫度的速率可為0.4-12℃/min，優選為0.42-9℃/min，例如0.45、0.84、1.5、1.17、5或8℃/min。

20、本發明中，所述三段熱處理的溫度優選為450-1080℃，例如490、550、680、760、800、950或1075℃。

21、本發明中，所述三段熱處理的時間可為360-720min，優選為360-600min，例如360min。

22、本發明中，從二段熱處理的溫度升溫至所述三段熱處理的溫度的速率可為0.4-12℃/min，優選為0.42-9℃/min，例如0.45、0.84、1.5、4.5、5、7.6或8℃/min。

23、本發明中，所述熱處理優選還包括四段熱處理，所述四段熱處理設置在所述三段熱處理之后。所述四段熱處理的溫度可為400-1100℃，優選為450-1080℃，例如490、550、680、760、800、950或1075℃。所述四段熱處理的時間可為360-720min，優選為360-600min，例如360min。從三段熱處理的溫度升溫至所述四段熱處理的溫度的速率可為0.4-12℃/min，優選為0.42-9℃/min，例如0.45、0.84、1.5、3.1、4.5、5、7.6或8℃/min。

24、一較佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理和三段熱處理，所述一段熱處理的溫度為490℃，所述二段熱處理的溫度為1250℃，所述三段熱處理的溫度為490℃。

25、一更佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理和三段熱處理，所述一段熱處理的溫度為490℃，一段熱處理的時間為80min，從室溫升溫至所述一段熱處理的溫度的速率可為0.77℃/min；所述二段熱處理的溫度為1250℃，二段熱處理的時間為800min，從一段熱處理的溫度升溫至所述二段熱處理的溫度的速率可為0.84℃/min；所述三段熱處理的溫度為490℃，三段熱處理的時間為360min，從二段熱處理的溫度升溫至所述三段熱處理的溫度的速率可為7.6℃/min。

26、一較佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理和三段熱處理，所述一段熱處理的溫度為1075℃，所述二段熱處理的溫度為1120℃，所述三段熱處理的溫度為1075℃。

27、一更佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理和三段熱處理，所述一段熱處理的溫度為1075℃，一段熱處理的時間為60min，從室溫升溫至所述一段熱處理的溫度的速率可為0.87℃/min；所述二段熱處理的溫度為1120℃，二段熱處理的時間為800min，從一段熱處理的溫度升溫至所述二段熱處理的溫度的速率可為0.45℃/min；所述三段熱處理的溫度為1075℃，三段熱處理的時間為360min，從二段熱處理的溫度升溫至所述三段熱處理的溫度的速率可為0.45℃/min。

28、一較佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理和三段熱處理，所述一段熱處理的溫度為200℃，所述二段熱處理的溫度為1250℃，所述三段熱處理的溫度為490℃。

29、一更佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理和三段熱處理，所述一段熱處理的溫度為200℃，一段熱處理的時間為80min，從室溫升溫至所述一段熱處理的溫度的速率可為0.28℃/min；所述二段熱處理的溫度為1250℃，二段熱處理的時間為800min，從一段熱處理的溫度升溫至所述二段熱處理的溫度的速率可為1.17℃/min；所述三段熱處理的溫度為490℃，三段熱處理的時間為360min，從二段熱處理的溫度升溫至所述三段熱處理的溫度的速率可為7.6℃/min。

30、一較佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理、三段熱處理和四段熱處理，所述一段熱處理的溫度為490℃，所述二段熱處理的溫度為1250℃，所述三段熱處理的溫度為800℃，所述四段熱處理的溫度為490℃。

31、一更佳實施方案中，所述熱處理依次包括一段熱處理、二段熱處理、三段熱處理和四段熱處理，所述一段熱處理的溫度為490℃，一段熱處理的時間為80min，從室溫升溫至所述一段熱處理的溫度的速率可為0.77℃/min；所述二段熱處理的溫度為1250℃，二段熱處理的時間為800min，從一段熱處理的溫度升溫至所述二段熱處理的溫度的速率可為0.84℃/min；所述三段熱處理的溫度為800℃，三段熱處理的時間為360min，從二段熱處理的溫度升溫至所述三段熱處理的溫度的速率可為4.5℃/min；所述四段熱處理的溫度為490℃，四段熱處理的時間為360min，從三段熱處理的溫度升溫至所述四段熱處理的溫度的速率可為3.1℃/min。

32、本發明中，所述熱處理后優選還進行冷卻的步驟。所述冷卻的終點可為室溫，一般為20-30℃。

33、本發明中，所述篩分時所用的篩網的網孔的直徑可為1-10mm，優選為2-8mm，例如4-6或5-7mm。

34、本發明提供了一種氟化稀土顆粒，其采用如前所述的制備方法制得。

35、本發明中，所述氟化稀土顆粒的平均顆粒直徑可為1-10mm，優選為2-8mm，例如4-6或5-7mm。

36、本發明中，所述氟化稀土顆粒的純度可≥99.9%，例如99.99%。

37、本發明中，所述氟化稀土顆粒的成品率可＞90%，優選＞92%，例如95%、98%或98.5%。

38、本發明中，所述氟化稀土顆粒呈現多晶態形貌。所述多晶態形貌優選如圖3所示。所述多晶態表示很多細小晶粒的集合，是互相由界面相隔形成的聚集狀態。

39、本發明還提供了一種如前所述的氟化稀土顆粒在增透膜中的應用。

40、在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。

41、本發明所用試劑和原料均市售可得。

42、本發明的積極進步效果在于：

43、本發明通過將氟化稀土粉體在特定的初始真空度的體系下和特定溫度下進行多段熱處理，不僅可得具有毫米級別的平均顆粒直徑的氟化稀土顆粒，而且制得的氟化稀土顆粒呈現多晶態形貌，制得的氟化稀土顆粒成品率較高。

44、優選地，本發明的稀土顆粒的制備方法獲得的氟化稀土顆粒的純度較高。