[发明专利]一体化彩色发光高硅氧玻璃的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及彩色发光玻璃，特别是一种一体化彩色发光高硅氧玻璃的制造方法。

背景技术

玻璃是一种优秀的应用材料，具有一系列非常可贵的特性：透明，坚硬，良好的化学稳定性和光学性质。相对于晶体和荧光粉而言，玻璃更容易被加工成各种大小形状的制品，而且价格低廉，制作成本低。在玻璃中掺杂适当的稀土或过渡金属离子可以得到各种波长的可见发光，被广泛应用于多色显示，可见激光，彩色灯具，广告灯饰等领域。然而传统制造方法中，彩色发光玻璃大多是通过多块单色发光玻璃的组合来实现多种彩色的。通常制造过程中要先制备出多种不同颜色的单色玻璃，切割抛光之后用粘结剂把单色玻璃块粘结起来。这种制造方法工艺繁琐，周期长，成本高，而且不可避免粘结剂与玻璃的折射率匹配、有机粘结剂光照老化等问题。

如果能够发展一种制造方法，可以在同一块玻璃上发出多种颜色的光，那么将会大大的简化制作工艺，降低制造成本，具有极其重要的现实意义。要想实现玻璃中的一体化彩色发光，就需要分段向玻璃中掺入发光离子。多孔玻璃的微孔分布均匀，比表面积大，可以使发光离子在玻璃中充分分散。由于发光离子是通过浸泡浸入多孔玻璃中的，所以有可能发展分段掺杂的方法来制备一体化彩色发光玻璃。此外，高硅氧玻璃中的二氧化硅含量超过96％，成分接近于纯石英玻璃，具有与石英玻璃相似的光学性质，化学稳定性和机械强度。这种方法得到的一体化发光高硅氧玻璃在多色显示，彩色条形码识别，彩色灯具，广告灯饰等领域有一系列潜在的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种一体化彩色发光高硅氧玻璃的制造方法，以得到性能良好的一体化彩色发光高硅氧玻璃。所谓一体化彩色发光玻璃，就是一整块玻璃在光照下可以发出多种彩色光的玻璃。本发明的玻璃，在紫外灯照射下，单块高硅氧玻璃可以发出多种颜色的发光，该方法制作工艺简单，无需粘结剂，成本较低。玻璃外观无色、密实、透明，其中二氧化硅含量接近96％，具有类似于石英玻璃的优良光学性质、化学稳定性和机械强度。

本发明具体的技术解决方案如下：

一种一体化彩色发光高硅氧玻璃的制造方法，其特点是该方法包括下列步骤：

①制备多孔玻璃，该多孔玻璃的成分如下：

成分              wt％

二氧化硅(SiO₂)    ≥96.0

氧化硼(B₂O₃)      1.0～3.0

氧化铝(Al₂O₃)     1.0～3.0

该多孔玻璃的孔径为1.0～10纳米，小孔占玻璃体积的25～40％；

②配制一定浓度的稀土或过渡金属发光离子溶液；通过选择掺杂离子的种类和浓度，控制彩色发光玻璃的发光颜色和发光强度；

③采用分段掺杂法，将稀土或过渡金属发光离子引入到所述的多孔玻璃中。

④将掺有稀土或过渡金属发光离子的多孔玻璃在200～800℃的空气中下进行干燥；

⑤将干燥后的发光离子掺杂的多孔玻璃放入高温炉中，经过1100～1250℃空气或还原气氛的固相烧结，消除微孔成为密实透明的一体化彩色发光高硅氧玻璃；

上述步骤②中所述的配制发光离子溶液可以为水溶液、有机溶液或酸溶液。

上述步骤②中所述的发光离子种类包括稀土离子和过渡金属离子的单掺或共掺，包括铕(Eu)，铽(Tb)，铈(Ce)，钐(Sm)，钇(Y)，铜(Cu)，锡(Sn)，钒(V)，银(Ag)等离子的单掺或共掺。通过改变掺杂离子种类实现玻璃在紫外灯下不同颜色的发光。

上述步骤②中所述的发光离子的浓度为0.01-0.2mol/L。

上述步骤③中所述的分段掺杂可以采取两种方法：

a)分段浸泡掺杂法。分段浸泡掺杂是指将多孔玻璃分为若干段(A，B，C……)，各段分别浸泡于不同的发光离子中。

b)分段包覆掺杂法。分段包覆掺杂是指将纸条或布条浸泡到发光离子溶液中，取出后迅速将吸纸条或布条分别包覆到多孔玻璃的各段上，多孔玻璃吸附纸条或布条上的发光离子实现掺杂。

本发明的技术效果是：

本发明采用物理方法将稀土或过渡金属发光离子掺入到多孔玻璃中。通过分段掺杂的方法将不同发光离子引入到多孔玻璃中，烧结之后得到一体化彩色发光高硅氧玻璃。

本发明得到的一体化彩色发光高硅氧玻璃在紫外灯照射下，同一块玻璃能够发出不同颜色的光。