CN104529454A - 激光陶瓷的制备方法 - Google Patents
激光陶瓷的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104529454A CN104529454A CN201410733943.5A CN201410733943A CN104529454A CN 104529454 A CN104529454 A CN 104529454A CN 201410733943 A CN201410733943 A CN 201410733943A CN 104529454 A CN104529454 A CN 104529454A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- preparation
- reaction raw
- ball
- laser ceramics
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
本发明公开了一种激光陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将分子式为MF2的氟化物粉体与分子式为ReFn的氟化物粉体按一定比例混合，作为反应原料；或者将分子式为Re:MF2的氟化物单晶粉碎后得到的粉晶作为反应原料；其中，M为碱土金属离子，Re为Mn2+和/或稀土离子，n＝2或3；将所述反应原料研磨、混匀、干燥后得到前驱体粉末；将所述前驱体粉末放入模具中，置于放电等离子烧结炉中，在真空环境或保护气氛下，升温至600℃～1100℃，保温0min～60min，冷却后得到烧结体；将所述烧结体打磨、抛光后，得到离子掺杂的碱土金属氟化物激光陶瓷。该方法过程简单，容易控制，有助于实现工业化的批量生产；同时，降低了烧结温度和能耗，缩短了烧结时间和制备周期。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料的制备领域，特别是涉及一种激光陶瓷的制备方法。
背景技术
碱土金属氟化物中，以氟化钙(CaF2)为代表，由于具有透光范围宽、吸收系数低、相对色散大、折射率低、损伤阈值高、声子能量低等一系列特点，作为一种优异的激光增益材料而被广泛研究。
2009年，P.Aubry等人通过共沉淀方法制备了Yb3+:CaF2纳米前驱体，对前驱体进行真空烧结以及热等静压后得到了Yb3+:CaF2陶瓷(P.Aubry,et.al.,Synthesis and optical characterizations of Yb-doped CaF2 ceramics.Opt.Mater.，31(2009)750-753)。2013年，Gang Lu等人利用共沉淀法合成了Nd3+:CaF2粉体，并结合热压真空烧结制备了激光陶瓷(Gang Lu,Bingchu Mei,et.al.Fabricationand properties of highly transparent Nd-doped CaF2 ceramic.Mater Lett 115(2014)162-164)。
上述方法存在以下缺陷：采用共沉淀法制备前驱体的工艺过程较难控制，难以一次性制备大量的粉体，且采用真空烧结或热压烧结时的温度高、时间长、能耗大，限制了发光离子掺杂的碱土金属氟化物激光陶瓷的规模化生产。
发明内容
本发明提供了一种激光陶瓷的制备方法，该制备方法工艺简单、容易控制、烧结温度低、制备周期短，可实现工业化批量生产。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种激光陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
S100：将分子式为MF2的氟化物粉体与分子式为ReFn的氟化物粉体按一定比例混合，作为反应原料；或者将分子式为Re:MF2的氟化物单晶粉碎后得到的粉晶作为反应原料；
其中，M为碱土金属离子，Re为Mn2+或稀土离子，n＝2或3；
S200：将所述反应原料研磨、混匀、干燥后得到前驱体粉末；
S300：将所述前驱体粉末放入模具中，置于放电等离子烧结炉中，在真空环境或保护气氛下，升温至600℃～1100℃，保温0min～60min，冷却至室温后得到烧结体；
S400：将所述烧结体打磨、抛光后，得到离子掺杂的碱土金属氟化物激光陶瓷。
在其中一个实施例中，步骤S100中，所述分子式为MF2的氟化物粉体与所述分子式为ReFn的氟化物粉体的摩尔比为(99.5～60):(0.5～40)。
在其中一个实施例中，Re为Dy3+、Yb3+、Nd3+、Er3+、Ce3+、Eu3+、Gd3+、Ho3+、Tm3+、Sm3+和Mn2+中的一种。
在其中一个实施例中，步骤S200中，采用球磨机对所述反应原料进行研磨；
球磨过程中，所采用的气氛为氩气气氛、氮气气氛或真空环境，所采用的助剂为乙醇或去离子水。
在其中一个实施例中，球磨转速≥250r/min，球磨时间≥1h。
在其中一个实施例中，步骤S200中，干燥条件为：真空环境，60℃～120℃下干燥1h～24h。
在其中一个实施例中，在步骤S300之前，还包括以下步骤：
将步骤S200中得到的前驱体粉末进行研磨过筛，得到粒度≤100目的前驱体粉末。
在其中一个实施例中，步骤S300中，温度控制过程为：以10℃/min～200℃/min的升温速率升温至600℃～1100℃，保温0min～60min后，随炉冷却至室温或以≤200℃/min的降温速率降至室温。
在其中一个实施例中，步骤S300中，所述保护气氛为氮气气氛或氩气气氛。
在其中一个实施例中，步骤S300中，烧结过程中所述放电等离子烧结炉中的压力为10MPa～80MPa。
本发明的有益效果如下：
本发明的激光陶瓷的制备方法中，采用碱土金属氟化物粉体或掺杂发光离子的碱土金属氟化物粉晶作为反应原料，无需经过共沉淀即可得到前驱体粉末，过程简单，容易控制，有助于实现工业化的批量生产；同时，采用放电等离子方式进行烧结，降低了烧结温度和能耗，缩短了烧结时间和制备周期。
附图说明
图1为本发明激光陶瓷的制备方法一实施例的工艺流程图；
图2为实施例1中样品的XRD衍射图谱。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种激光陶瓷的制备方法，适用于离子掺杂的碱土金属氟化物激光陶瓷的制备，尤其适用于离子掺杂的CaF2激光陶瓷的制备。参见图1，本发明的激光陶瓷的制备方法包括以下步骤：
S100：获取反应原料，包括以下两种方式：
方式一，将分子式为MF2的氟化物粉体与分子式为ReFn的氟化物粉体按一定比例混合，作为反应原料；方式二，将分子式为Re:MF2的氟化物单晶粉碎后得到的粉晶作为反应原料；其中，M为碱土金属离子，Re为Mn2+或稀土离子，n＝2或3。
在方式一中，分子式为MF2的氟化物粉体为主要的反应原料，包括CaF2、BaF2、SrF2等碱土金属氟化物粉体，该碱土金属氟化物粉体为市售粉体，一般为多晶结构。较佳地，该市售粉体的纯度大于99.99％。
分子式为ReFn的氟化物粉体的主要作用是为激光陶瓷提供Re离子，其中，Re离子为发光离子，在一定的激发条件下能够发光，本发明中，Re离子为锰离子或稀土离子。优选地，稀土离子选自Dy2+、Yb3+、Nd3+、Er3+、Ce3+、Eu3+、Gd3+、Ho3+、Tm3+和Sm3+中的一种。本发明中，所使用的分子式ReFn的氟化物粉体为市售粉体，纯度优选为99.99％以上。
较佳地，作为一种可实施方式，分子式为MF2的氟化物粉体与分子式为ReFn的氟化物粉体的摩尔比为(99.5～60):(0.5～40)。本发明可实现发光离子的高浓度均匀掺杂，可制备出发光强度更高、发光性能更好的激光陶瓷。
在方式二中，反应原料为发光离子掺杂的碱土金属氟化物粉晶，属于单晶结构。该单晶结构的碱土金属氟化物一般通过提拉法、坩埚下降法、温度梯度法制备而成，也可为市售单晶。
S200，制备前驱体粉末：将反应原料研磨、混匀、干燥后得到前驱体粉末。
作为一种可实施方式，采用球磨机对反应原料进行研磨。较佳地，为了防止反应原料被空气氧化，球磨过程中，所采用的气氛为氩气气氛、氮气气氛或真空环境；更佳地，在反应原料中加入助剂以加快研磨速度，并使原料充分混合。其中，助剂可选用去离子水或乙醇。同时，为了保证研磨速度和研磨质量，球磨转速大于等于250转/分，球磨时间大于等于1小时。进一步地，球磨所使用的球磨罐优选为玛瑙球磨罐、氧化锆和聚四氟乙烯球磨罐。
较佳地，真空环境下球磨时，真空度≤10-1Pa。
此外，也可采用其他方式对反应原料进行研磨，如手工研磨。
步骤S200中，将反应原料研磨混匀后，需要对其进行干燥处理。较佳地，干燥条件为：真空环境，60℃～120℃下干燥1h～24h。
本发明中，只需将反应原料进行研磨、混匀、干燥即可得到前驱体粉末，避免了传统技术中利用共沉淀方法制备前驱体粉末时工艺过程难控制的问题，简化了工艺过程，同时，可通过本发明的方法一次性制备大量粉体，有助于实现工业化的批量生产。
S300：将前驱体粉末放入模具中，置于放电等离子烧结炉中，在真空环境或保护气氛下，升温至600℃～1100℃，保温0min～60min，冷却至室温后得到烧结体。
该步骤中，所使用的模具在高温下能够保持原有的形状和结构，且不与其他物质发生化学反应。较佳地，该模具为石墨材质模具，更佳地，该石墨模具的表面涂覆有氮化硼涂层。本发明可根据所需的激光陶瓷的形状和大小来选择合适的模具进行烧结，从而减少激光陶瓷的后续加工难度，节约成本，提高生产效率。
保护气氛为高温下不易分解且不易与其他物质发生化学反应的气体所形成的气氛，优选为氩气气氛或氮气气氛。当采用保护气氛时，烧结过程中放电等离子烧结炉中的压力(即烧结压力)优选为10MPa～80MPa，以保证发光离子的有效掺杂，提高烧结体的致密度。较佳地，真空环境下烧结时，炉体中的气压≤5Pa。
较佳地，步骤S300中，温度控制过程为：以10℃/min～200℃/min的升温速率升温至600℃～1100℃，保温0min～60min后，随炉冷却至室温或以≤200℃/min的降温速率降至室温。该升温速率和降温速率下，能够增加烧结体的致密度，提高激光陶瓷的发光性能。
作为一种可实施方式，在步骤S300之前，还包括以下步骤：将步骤S200中得到的前驱体粉末进行研磨过筛，得到粒度≤100目的前驱体粉末。该方式可过滤掉较大的颗粒，保证了前驱体粉末粒度的均一性，提高了烧结体的纯度和致密度。此处的研磨为简单的干磨，无需加入助剂。
与以往的高温烧结方式相比，本发明采用放电等离子烧结方式，大大降低了烧结温度，减少了烧结时间，从而降低了能量消耗，缩短了制备周期；并且，利用放电等离子烧结得到的烧结体结晶质量好，晶粒细小均匀，有利于产品质量的提高。
S400：将烧结体打磨、抛光后，得到离子掺杂的碱土金属氟化物激光陶瓷。
该步骤中，一般先将烧结体进行双面粗磨，初步得到表面平整的样品，然后辅以抛光剂进行一定程度的双面抛光，最终得到所需的离子掺杂的碱土金属氟化物激光陶瓷。
本发明的激光陶瓷的制备方法，无需通过共沉淀方法即可获得前驱体粉末，工艺简单，容易控制，可实现工业化的批量生产；同时，采用放电等离子烧结方式，大大降低了烧结温度和烧结时间，降低了能耗，缩短了制备周期，提高了激光陶瓷的质量。
为了更好地理解本发明，下面通过具体的实施例对本发明的激光陶瓷的制备方法进行进一步说明。需要说明的是，以下实施例中制备激光陶瓷的反应原料CaF2、BaF2、ReFn均选自市售粉体，且纯度均大于等于99.99％。
实施例1
(1)按照98:2的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将玛瑙球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在玛瑙球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的无水乙醇作为研磨助剂；然后将玛瑙球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨2min～5min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为50MPa，温度控制过程为：先以100℃/min的速率升温至900℃，保温15min，然后以10℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为2％的CaF2激光陶瓷。
参见图2，为本实施例中得到的激光陶瓷的XRD衍射图谱，从图中可以看出，本实施例得到的激光陶瓷为CaF2的相，且无杂相生成，说明了利用本发明的方法制备的激光陶瓷具有较好的结晶性能。
实施例2
(1)以Nd3+掺杂含量为0.5％(摩尔含量)的CaF2单晶粉碎后作为反应原料，并称取一定的量；
(2)将玛瑙球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在玛瑙球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的无水乙醇作为研磨助剂；然后将玛瑙球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨2min～5min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为50MPa，温度控制过程为：先以100℃/min的速率升温至900℃，保温15min，然后以30℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Nd3+掺杂含量为0.5％的CaF2激光陶瓷。
实施例3
(1)按照95:5的摩尔比例分别称取CaF2和ErF3作为反应原料；
(2)将玛瑙球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在玛瑙球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的无水乙醇作为研磨助剂；然后将玛瑙球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为250r/min，球磨时间为20h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于90℃下干燥10h，得到前驱体粉末；
(3)将步骤(2)中得到的前驱体粉末研磨3min～6min后放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为80MPa，温度控制过程为：先以50℃/min的速率升温至1100℃，保温0min，然后以50℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(4)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Er3+掺杂含量为5％的CaF2激光陶瓷。
实施例4
(1)按照96:4的摩尔比例分别称取CaF2和MnF2作为反应原料；
(2)将氧化锆球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在氧化锆球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的去离子水作为研磨助剂；然后将氧化锆球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为600r/min，球磨时间为1h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于120℃下干燥1h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨4min～6min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为60MPa，温度控制过程为：先以150℃/min的速率升温至700℃，保温10min，然后以130℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Mn2+掺杂含量为4％的CaF2激光陶瓷。
实施例5
(1)按照9:1的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将氧化锆球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在氧化锆球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的去离子水作为研磨助剂；然后将氧化锆球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后粉体置于真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨2min～5min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为50MPa，温度控制过程为：先以100℃/min的速率升温至900℃，保温30min，然后以200℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为10％的CaF2激光陶瓷。
实施例6
(1)按照6:4的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将氧化锆球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在氧化锆球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的无水乙醇作为研磨助剂；然后将氧化锆球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨2min～5min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为70MPa，温度控制过程为：先以60℃/min的速率升温至1000℃，保温20min，然后以180℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为40％的CaF2激光陶瓷。
实施例7
(1)按照8:2的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将称取的反应原料放入玛瑙球磨罐中，加入适量的去离子水作为研磨助剂，将球磨罐抽真空后(真空度≤10-1Pa)，置于球磨机上进行球磨，球磨转速为300r/min，球磨时间为24h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将步骤(2)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氮气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为65MPa，温度控制过程为：先以120℃/min的速率升温至900℃，保温35min，然后随炉冷却至室温，得到烧结体；
(4)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为20％的CaF2激光陶瓷。
实施例8
(1)按照3:1的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将聚四氟乙烯球磨罐多次抽真空并经氮气气洗后放入氮气气氛的手套箱中，在聚四氟乙烯球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的去离子水作为研磨助剂；然后将聚四氟乙烯球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为800r/min，球磨时间为2h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于110℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于研钵中研磨2min～5min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入等离子放电烧结炉的模具中，于氮气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为50MPa，温度控制过程为：先以50℃/min的速率升温至950℃，保温20min，然后以50℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为25％的CaF2激光陶瓷。
实施例9
(1)按照99.5:0.5的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将聚四氟乙烯球磨罐多次抽真空并经氮气气洗后放入氮气气氛的手套箱中，在聚四氟乙烯球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的无水乙醇作为研磨助剂；然后将聚四氟乙烯球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将步骤(2)中得到的前驱体粉末放入等离子放电烧结炉的模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为50MPa，温度控制过程为：先以10℃/min的速率升温至900℃，保温15min，然后随炉冷却至室温，得到烧结体；
(4)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为0.5％的CaF2激光陶瓷。
实施例10
(1)按照98:2的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将聚四氟乙烯球磨罐多次抽真空并经氮气气洗后放入氮气气氛的手套箱中，在聚四氟乙烯球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的无水乙醇作为研磨助剂；然后将聚四氟乙烯球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨4min～8min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为80MPa，温度控制过程为：先以110℃/min的速率升温至700℃，保温60min，然后随炉冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为2％的CaF2激光陶瓷。
实施例11
(1)按照90:10的摩尔比例分别称取CaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将聚四氟乙烯球磨罐多次抽真空并经氮气气洗后放入氮气气氛的手套箱中，在聚四氟乙烯球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的去离子水作为研磨助剂；然后将聚四氟乙烯球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨6min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为10MPa，温度控制过程为：先以200℃/min的速率升温至1100℃，保温60min，然后随炉冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为10％的CaF2激光陶瓷。
实施例12
(1)以Yb3+掺杂含量为1％(摩尔含量)的BaF2单晶粉碎后作为反应原料，并称取一定的量；
(2)将玛瑙球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在玛瑙球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料；然后将玛瑙球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨2min～5min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为50MPa，温度控制过程为：先以100℃/min的速率升温至650℃，保温15min，然后以20℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为1％的BaF2激光陶瓷。
实施例13
(1)以Nd3+掺杂含量为1.5％(摩尔含量)的BaF2单晶粉碎后作为反应原料，并称取一定的量；
(2)将玛瑙球磨罐多次抽真空并经氩气气洗后放入氩气气氛的手套箱中，在玛瑙球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料；然后将玛瑙球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨2min～5min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为60MPa，温度控制过程为：先以50℃/min的速率升温至600℃，保温15min，然后以10℃/min的速率冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Nd3+掺杂含量为1.5％的BaF2激光陶瓷。
实施例14
(1)按照98:2的摩尔比例分别称取BaF2和YbF3作为反应原料；
(2)将玛瑙球磨罐多次抽真空并经氮气气洗后放入氮气气氛的手套箱中，在玛瑙球磨罐中加入步骤(1)称取的反应原料，并加入适量的去离子水作为研磨助剂；然后将玛瑙球磨罐密封后置于球磨机上进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，将球磨后的粉末置于真空干燥箱中于80℃下干燥12h，得到前驱体粉末；
(3)将前驱体粉末置于玛瑙研钵中研磨4min～8min，然后过筛处理，得到粒度小于等于100目的前驱体粉末；
(4)将步骤(3)中得到的前驱体粉末放入放电等离子烧结炉的石墨模具中，于氩气气氛下进行等离子放电烧结，烧结压力为80MPa，温度控制过程为：先以110℃/min的速率升温至700℃，保温60min，然后随炉冷却至室温，得到烧结体；
(5)将得到的烧结体进行双面粗磨和双面抛光，得到Yb3+掺杂含量为2％的BaF2激光陶瓷。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种激光陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：将分子式为MF2的氟化物粉体与分子式为ReFn的氟化物粉体按一定比例混合，作为反应原料；或者将分子式为Re:MF2的氟化物单晶粉碎后得到的粉晶作为反应原料；
其中，M为碱土金属离子，Re为Mn2+或稀土离子，n＝2或3；
S200：将所述反应原料研磨、混匀、干燥后得到前驱体粉末；
S300：将所述前驱体粉末放入模具中，置于放电等离子烧结炉中，在真空环境或保护气氛下，升温至600℃～1100℃，保温0min～60min，冷却至室温后得到烧结体；
S400：将所述烧结体打磨、抛光后，得到离子掺杂的碱土金属氟化物激光陶瓷。
2.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S100中，所述分子式为MF2的氟化物粉体与所述分子式为ReFn的氟化物粉体的摩尔比为(99.5～60):(0.5～40)。
3.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，Re为Dy3+、Yb3+、Nd3+、Er3+、Ce3+、Eu3+、Gd3+、Ho3+、Tm3+、Sm3+和Mn2+中的一种。
4.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S200中，采用球磨机对所述反应原料进行研磨；
球磨过程中，所采用的气氛为氩气气氛、氮气气氛或真空环境，所采用的助剂为乙醇或去离子水。
5.根据权利要求4所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，球磨转速≥250r/min，球磨时间≥1h。
6.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S200中，干燥条件为：真空环境，60℃～120℃下干燥1h～24h。
7.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，在步骤S300之前，还包括以下步骤：
将步骤S200中得到的前驱体粉末进行研磨过筛，得到粒度≤100目的前驱体粉末。
8.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S300中，温度控制过程为：以10℃/min～200℃/min的升温速率升温至600℃～1100℃，保温0min～60min后，随炉冷却至室温或以≤200℃/min的降温速率降至室温。
9.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S300中，所述保护气氛为氮气气氛或氩气气氛。
10.根据权利要求1所述的激光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S300中，烧结过程中所述放电等离子烧结炉中的压力为10MPa～80MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410733943.5A CN104529454B (zh) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 激光陶瓷的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410733943.5A CN104529454B (zh) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 激光陶瓷的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104529454A true CN104529454A (zh) | 2015-04-22 |
| CN104529454B CN104529454B (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=52845141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410733943.5A Active CN104529454B (zh) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 激光陶瓷的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104529454B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111362699A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-07-03 | 信阳师范学院 | 一种复合结构氟化锶光学材料的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102126858A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-07-20 | 武汉理工大学 | 一种铒离子掺杂氟化钙激光透明陶瓷材料的制备方法 |
-
2014
- 2014-12-04 CN CN201410733943.5A patent/CN104529454B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102126858A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-07-20 | 武汉理工大学 | 一种铒离子掺杂氟化钙激光透明陶瓷材料的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111362699A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-07-03 | 信阳师范学院 | 一种复合结构氟化锶光学材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104529454B (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102924073B (zh) | 采用热压后处理制备掺杂钇铝石榴石透明激光陶瓷的方法 | |
| CN102910899B (zh) | 一种掺杂钇铝石榴石透明激光陶瓷的制备方法 | |
| CN104557013B (zh) | 一种四价铬掺杂钇铝石榴石透明陶瓷的制备方法 | |
| CN101817683B (zh) | MgAlON透明陶瓷的无压烧结制备方法 | |
| CN101993240B (zh) | 一种Ce3+掺杂硅酸镥(Lu2SiO5)多晶闪烁光学陶瓷的制备方法 | |
| CN104529449A (zh) | 一种采用两步烧结制备氧化钇基透明陶瓷的方法 | |
| CN105622104A (zh) | 一种高纯AlON透明陶瓷粉体的制备方法 | |
| CN105601277A (zh) | 一种氧化钇基透明陶瓷的制备方法 | |
| CN103820859A (zh) | 掺杂钇铝石榴石陶瓷转变为单晶的制备方法 | |
| Yang et al. | Fabrication and magneto-optical property of yttria stabilized Tb2O3 transparent ceramics | |
| Xie et al. | Fabrication and spectral properties of Nd, La: CaF2 transparent ceramics | |
| CN106833627A (zh) | 一种发光材料、其制备方法及应用 | |
| CN104876587B (zh) | 一种替代蓝宝石用防紫晕透明陶瓷面板的制备方法 | |
| CN103882522B (zh) | 离子掺杂铝酸钙钆激光晶体的制备方法 | |
| Li et al. | Comparison of commercial and synthesized CaF2 powders for preparing transparent ceramics | |
| CN104387081A (zh) | 透明氮氧化铝(AlON)陶瓷的低温制备方法 | |
| CN102390856B (zh) | 一种低温制备高稳定性γ相纳米硫化镧粉体的方法 | |
| CN102126858B (zh) | 一种铒离子掺杂氟化钙激光透明陶瓷材料的制备方法 | |
| CN107324805A (zh) | 一种多组分石榴石基激光透明陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN102219494B (zh) | 一种制备P型CuAlO2半导体体材料的方法 | |
| CN104529454A (zh) | 激光陶瓷的制备方法 | |
| CN102127396A (zh) | 高压制备磁致冷材料化合物及其制备方法 | |
| CN1331759C (zh) | 一种低温合成碳化锡钛的方法 | |
| Zhang et al. | High transparency Cr, Nd: LuAG ceramics prepared with MgO additive | |
| Yi et al. | Microstructural and optical properties of Pr3+:(Ca0. 97Gd0. 03) F2. 03 transparent ceramics sintered by vacuum hot-pressing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |