Получение фтороборатных стекол

Были синтезированы стекла в системе PbF₂-B₂O₃, а также в системе BaO-PbF₂-B₂O₃ (образцы для сравнения), легированные различными РЗЭ в концентрациях 1 – 20 моль.%. Для синтеза стекол были подготовлены навески соответствующих составов. Навески были тщательно перемешаны в агатовой ступке, помещены в корундовый тигель и поставлены в печь. Масса навески шихты для одного эксперимента составляла ~ 9 г.

Варка стёкол осуществлялась в корундовых тиглях в печи ПМ-12M1 при температурах 850-1050 ⁰С на воздухе. Толщина образцов составляла 2-3 мм.

Таблица 4.1. Условия синтеза стекол

№	Состав	Условия получения	Результат
	80 PbF2 20 В2O3	Плавление в тигле при 850°С в течение 30 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло желтоватое, чистое
	80 PbF2 20 В2O3 1 PrF3	Плавление в тигле при 850°С в течение 30 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло ярко-зеленоватое, чистое
	80 PbF2 20 В2O3 1 Eu(NO3)3	Плавление в тигле при 850°С в течение 30 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло желтоватое, чистое
	80 PbF2 20 В2O3 1 HoF3	Плавление в тигле при 850°С в течение 30 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло розоватое, чистое
	80 PbF2 20 В2O3 6 YbF3	Плавление в тигле при 850°С в течение 30 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло желтоватое, чистое
	80 PbF2 20 В2O3 3 YbF3	Плавление в тигле при 850°С в течение 30 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло желтоватое, чистое
	85 PbF2 15 В2O3 1 NdF3	Плавление в тигле при 950°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло голубовато-лиловое, небольшая кристаллизация по краю отливки
	85 PbF2 15 В2O3 1 EuF3	Плавление в тигле при 950°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло желтоватое, небольшая кристаллизация по краю отливки
	85 PbF2 15 В2O3 1 ErF3	Плавление в тигле при 950°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав жидкий. Стекло розоватое, чистое
	90 PbF2 10 В2O3 1 NdF3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав очень жидкий. Кристаллизация примерно половины объема. Стекло голубовато-лиловое, сильно растрескавшееся.
	90 PbF2 10 В2O3 1 ErF3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав очень жидкий. Кристаллизация примерно трети объема. Стекло розоватое.
	95 PbF2 5 В2O3 1 NdF3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Белый поликристаллический образец с заметными кристаллитами чешуйчатой формы
	25 PbF2 25 BaO 50 В2O3 1 Eu(NO3)3	Плавление в тигле про 1050 0С в течение 30 минут. Отлив на стальную пластинку или в дюралевую форму при комнатной температуре.	Расплав вязкий, стекло бесцветное, чистое, растрескалось.
	10 PbF2 40 BaF2 50 В2O3 6 YbF3	Плавление в тигле про 1050 0С в течение 30 минут. Отлив на стальную пластинку или в дюралевую форму при комнатной температуре.	Расплав вязкий, стекло бесцветное, чистое.
	20 PbF2 30 BaO 50 В2O3 1 Eu(NO3)3	Плавление в тигле про 1050 0С в течение 30 минут. Отлив на стальную пластинку или в дюралевую форму при комнатной температуре.	Расплав вязкий, стекло бесцветное, чистое.
	80PbF2–0,1ErF3–20B2O3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Чистое желтоватое стекло
	79PbF2–1ErF3–20B2O3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Чистое розовое стекло
	75PbF2–5ErF3–20B2O3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Чистое розовое стекло
	70PbF2–10ErF3–20B2O3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Чистое ярко розовое стекло
	60PbF2–20ErF3–20B2O3	Плавление в тигле при 900°С в течение 20 минут. Отливка на стальную пластинку при комнатной температуре.	Расплав расслоился на стеклянную и кристаллическую часть

В системе PbF₂-B₂O₃ получение качественных стекол возможно из шихты с содержанием PbF₂ до 85%, при этом добавление 1 моль.% РЗЭ ионов положительно влияет на стеклование, чем более тяжелый РЗИ добавляется, тем заметнее положительное влияние.

Для закристаллизовавшихся при застывании составов был проведен рентгенофазовый анализ (рис. 4.1). Рентгенограммы кристаллической фазы отливок 90PbF₂-10B₂O₃, активированных Nd и Er, практически совпадают. В обоих случаях выпадают фазы фторида свинца, в основном, a-PbF₂ и немного b-PbF₂. В случае 95PbF₂-5B₂O₃ происходит полная кристаллизация расплава, что хорошо видно по отсутствию стеклянного гало (на предыдущих рентгенограммах, даже с учетом того, что на анализ отдавали отобранную закристаллизованную часть отливок, гало хорошо видно). В этом случае выпадают фазы a-PbF₂ и борат свинца, скорее всего, Pb(BO₂)₂.

Рис. 4.1. Рентгенограммы закристаллизованных составов

Состав, содержащий 20 моль.% ErF₃, при застывании расслаивается на стеклянную и поликристаллическую часть, кристаллическая фаза представлена кубическим твердым раствором Pb_0,6Er_0,4F_2,4.

Рис. 4.2. Рентгенограмма закристаллизованного состава 60PbF₂–20ErF₃–20B₂O₃