一種新型透明陶瓷材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種新型透明陶瓷材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今社會越來越追求高性能材料。在透明陶瓷領(lǐng)域，尤其是適于生產(chǎn)加工的高光學(xué)性能的材料，包括但不限于透明基板和透鏡等方向，需要更輕薄的光學(xué)器件材料。
[0003]為了能夠?qū)崿F(xiàn)高透過率高折射的光學(xué)材料，眾多科研工作者投入到新材料的開發(fā)中。目前，較為成熟的透明陶瓷體系主要是包括氧化鋁、氧化釔和YAG體系等。存在以下不足:(I)折射率約1.8; (2)硬度高不便于加工；(3)需要高溫真空制備樣品，成本高不易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等。
[0004]目前市場上急需易于加工的高折射、高透過率的透明光學(xué)材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有較高的折射率、較好的強(qiáng)度、易于加工的透明陶瓷材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明所提供的透明陶瓷材料，為:Sn4+和/或Zr4+摻雜的BMT體系透明陶瓷，其化學(xué)式為Ba{(SnuZrv)xMgyTaz}S0W，其中，u+v=l，u，v為任意比，且u和v不同時為0，具體地，u: v=3，u: v = 5，u = 0且V = I或u= I且v = 0等等;χ = 0-1，且X不可為O，X具體可為0.16,0.24或0.32，y:z = l:2，x+y+z = I，s = 1.025，w根據(jù)x的值確定，隨著x值的變化即摻雜量的變化w的值不同。
[0007]本發(fā)明所提供的透明陶瓷材料是按照包括下述步驟的方法制備得到的:
[0008]I)根據(jù)所述透明陶瓷材料的化學(xué)式，稱取二氧化錫和二氧化鋯粉體與碳酸鋇、氧化鎂和五氧化二鉭粉體為原料進(jìn)行球磨混合得到陶瓷漿料;將球磨后的漿料吸漿烘干后煅燒;將煅燒后的粉體分散并用冷等靜壓成型工藝壓制成型得到坯體，將所述坯體進(jìn)行除膠脫脂，得到陶瓷坯體；
[0009]2)將所述陶瓷坯體在氧氣氛圍下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到所需要的透明陶瓷。
[0010]上述方法步驟I)中，在對所述原料進(jìn)行球磨混合時，還需加入無水乙醇為溶劑、油酸為分散劑、PVB為粘結(jié)劑、氧化釔粉體作為燒結(jié)助劑得到混合物，對所述混合物進(jìn)行球磨混合得到陶瓷漿料。
[0011 ] 所述球磨混合的時間為2-50小時。
[0012]所述煅燒的溫度為1350-1450°C，時間為2-10小時。
[0013]所述冷等靜壓成型工藝的參數(shù)為:干壓成型壓力6_20MPa保壓1-5分鐘，冷等靜壓200MPao
[0014]所述脫脂的溫度為100-800°C，升溫速度為0.5°C/分鐘，在800度保溫2-20小時。
[0015]上述方法步驟2)中，所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為1550-1650°C，燒結(jié)時間為5_50小時。
[0016]所述透明陶瓷經(jīng)拋光處理后，其在可見光及紅外波段直線透過率達(dá)到70%。
[0017]所述透明陶瓷的折射率為2.1。
[0018]本發(fā)明采用壓片成型以及高溫?zé)Y(jié)工藝首次提出在BMT體系中摻雜Sn4+、Zr4+的思路制備新型透明陶瓷。制備得到的透明陶瓷具有較高的折射率等光學(xué)性能，以及較好的強(qiáng)度，易于加工等機(jī)械性能。且該制備方法操作簡單，成本低，原料容易獲取，條件穩(wěn)定可控，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)加工。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的透明陶瓷樣品照片。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的透明陶瓷在可見光及紅外波段的透過率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0022]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法;下述實(shí)施例中所用的試劑、材料等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0023]實(shí)施例1
[0024]按照化學(xué)式Ba{(SnuZrv)xMgyTaz}sOw中選取u:v= 7:3,x = 0.16,y:z = l:2,x+y+z =I，s = 1.025，w = 3.05，準(zhǔn)確稱量碳酸鋇，二氧化錫，二氧化錯，氧化鎂和五氧化二鉭等粉體，選取無水乙醇作為溶劑，油酸作為分散劑，氧化釔粉體作為燒結(jié)助劑，PVB作為粘結(jié)劑。將稱量好的粉體置于行星式球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混合5小時，吸漿烘干后粉體在1350°C煅燒3小時成相，然后球磨分散再冷等靜壓工藝(干壓成型壓力1MPa保壓4分鐘，冷等靜壓200MPa)進(jìn)行壓片得到坯體，將所述坯體進(jìn)行除膠脫脂處理，脫脂溫度為800度，升溫速度為0.5度/分鐘，保溫時間10小時。脫脂后的坯體采用高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1650度，燒結(jié)時間為20小時。將燒結(jié)后的陶瓷坯體直接取出即可得到所述透明陶瓷。
[0025]圖1為制備得到的透明陶瓷樣品照片，所述陶瓷樣品是透明的，表明Sn4+、Zr4+摻雜成功，純凈的未摻雜的BMT陶瓷為不透明的。
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的透明陶瓷在可見光及紅外波段的透過率圖。
[0027]實(shí)施例2
[0028]按照化學(xué)式Ba{(3]11121\)\]\^^山0?中選取11:￥= 7:3,X = 0.24,y:z = 1:2,x+y+z =I ,s = l.025,w = 3.040,準(zhǔn)確稱量碳酸鋇，二氧化錫，二氧化錯，氧化鎂和五氧化二鉭等粉體，選取無水乙醇作為溶劑，油酸作為分散劑，氧化釔粉體作為燒結(jié)助劑，PVB作為粘結(jié)劑。將稱量好的粉體置于行星式球磨機(jī)中進(jìn)行充分球磨，吸漿烘干后粉體在1400°C煅燒6小時成相，然后球磨分散再冷等靜壓工藝(干壓成型壓力15MPa保壓3分鐘，冷等靜壓200MPa)進(jìn)行壓片得到坯體，將所述坯體進(jìn)行除膠脫脂處理，脫脂溫度為800度，升溫速度為0.5度/分鐘，保溫時間10小時。脫脂后的坯體采用高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1650度，燒結(jié)時間為20小時。將燒結(jié)后的陶瓷坯體直接取出即可得到所述透明陶瓷。
[0029]實(shí)施例3
[0030]按照化學(xué)式Ba {(SnuZrv )xMgy Taz} S0W 中選取 u:v = 7:3,x = 0.32,y:z = l:2, x+y+z =I，s = 1.025，w = 3.045，準(zhǔn)確稱量碳酸鋇，二氧化錫，二氧化錯，氧化鎂和五氧化二鉭等粉體，選取無水乙醇作