專利名稱：：重冕光學(xué)玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光學(xué)玻璃，特別是涉及一種折射率(nd)在1.551.65之間、阿貝數(shù)(vd)在5564之間、轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在525'C以下的重冕光學(xué)玻璃。
背景技術(shù)：
：隨著光學(xué)系統(tǒng)的高集成化和多功能化發(fā)展，便攜類光學(xué)電子產(chǎn)品如數(shù)碼照相機、數(shù)字?jǐn)z像機、可照相手機等得到迅速普及應(yīng)用。為了實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)高像素、小型輕便、低成本的要求，應(yīng)用非球面透鏡進行光學(xué)設(shè)計以及采用直接加壓成型光學(xué)玻璃元件(主要是非球面透鏡)的精密模壓技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新。與傳統(tǒng)的利用玻璃毛胚件進行二次壓型，然后再進行研磨拋光制造光學(xué)元件的方法相比較，光學(xué)玻璃精密模壓技術(shù)通過直接對熔融玻璃或玻璃精密預(yù)制件進行精密加壓成型得到最終成品元件，省略了成型后對透鏡進行研磨、拋光的工序，從而降低了制造成本，減輕了環(huán)境負荷，并且精密模壓的方法在制造非球面光學(xué)元件上具有傳統(tǒng)加工方法無可比擬的技術(shù)和成本優(yōu)勢，因此對于適用于這種精密模壓成型方法的低軟化點光學(xué)玻璃的需求量也迅速增加。通過使用轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低的玻璃可以降低模壓時的溫度，減少模具表面氧化，延長模具壽命，從而降低制造成本。JP2004315324公開了一種具有低色散、低玻璃轉(zhuǎn)變溫度、使用于加壓成型用的光學(xué)玻璃，nd在l.551.72之間，vd為5770，Tg在55(TC以下，玻璃軟化溫度(Ts)在60(TC以下，其配方組成中含有2850X的P205(mol%);CN1495142A公開了一種無鉛無砷的重冕光學(xué)玻璃，其nd在1.551.60之間，vd為5463，Tg在50(TC以下，但組分中也含有大量的P20s，其含量最高達到了56wt^。P205在玻璃生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生有害物質(zhì)P的揮發(fā)，易于造成酸污染，相對于Si02和B203，使用P205作為玻璃生成體會使玻璃的成本明顯增加，不利于實現(xiàn)產(chǎn)品的低成本化。另外，含有大量P205的玻璃氣候抵抗力差。CN1105955A公開了一種適于模壓成型的光學(xué)玻璃，其nd在l.551.65之間，vd為5563，Tg為60(TC。除玻璃轉(zhuǎn)變溫度較高外，其組成配方中B203含量在1640wt^，當(dāng)8203含量過高時，熔化過程中的揮發(fā)會引起玻璃常數(shù)和條紋波動，降低玻璃的質(zhì)量穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜化
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不含P205、具有低的轉(zhuǎn)變溫度，適于進行精密加壓成型的重冕光學(xué)玻璃。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是重冕光學(xué)玻璃，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、ZnO:012%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10鄉(xiāng)、La203、Gd203和Y203的總含量之和為07X、Li20、Na20和K20的總含量之和為515%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20^nW03的總含量之和為03%、Sb203:00.5%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Zn0:012%、Mg0、Ca0、SrO和BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203、Gd20^nY203的總含量之和為07%、Li20、Na20和K20的總含量之和為515X、Li20:410%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:00.5%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:530%、Zn0:012%、Mg0、Ca0、SrO和BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203、Gd20^nY203的總含量之和為07%、Li20、Na20和K20的總含量之和為515X、Li20:410%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:00.5%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:626%、Zn0:012%、Mg0、Ca0、SrO禾口BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203、Gd2O;5和丫203的總含量之和為07%、Li20、Na20和K20的總含量之和為515X、Li20:410%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20^nW03的總含量之和為03%、Sb203:00.5%進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Zn0:29%、Mg0、Ca0、SrO禾口BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203:07%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:18%、Zr02:02%、Ti02、Nb2。5和沐03的總含量之和為03%、Sb203:>00.1%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Zn0:29%、Mg0、Ca0、SrO禾口BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203:15%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:37%、Zr02:02%、Ti02、Nb2。5和沐03的總含量之和為03%、Sb203:>00.1%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:626%、Zn0:29%、Ba0:338%、La203:15%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:37%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:>00.1%進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:626%、Zn0:29%、Ba0:1035%、La203:15%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:37%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:>00.1%進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Ba0:338%、Li20:410%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:626%、Ba0:1035%、Li20:410%。本發(fā)明的有益效果是采用硼硅酸鹽系統(tǒng)組分，不添加可以產(chǎn)生有害物質(zhì)揮發(fā)的P205，nd在1.551.65之間，vd在5564之間。本發(fā)明的玻璃原料及制造成本低，Tg在525'C以下，可制成光學(xué)預(yù)制件或光學(xué)元件。具體實施例方式本發(fā)明的光學(xué)玻璃各組分引入原因及重量百分比含量設(shè)定范圍如下Si02是形成玻璃網(wǎng)絡(luò)的必要成分，Si02可以提高玻璃的高溫粘度、耐失透性及化學(xué)穩(wěn)定性，其含量范圍設(shè)定在2050%，當(dāng)其含量低于20%時，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變差，光學(xué)常數(shù)難以達到發(fā)明要求，當(dāng)含量超過50%時，玻璃的熔融性變差，難于保持低的軟化溫度。因此Si02含量設(shè)定在2050X之間，優(yōu)選含量為3047%。B203也是構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)的必要成分，適量引入能提高玻璃的熔化性能，有利于玻璃具有低的軟化溫度，提高玻璃的耐水性，而8203含量低于5%時，玻璃的熔化性能明顯變差，折射率降低，當(dāng)含量高于30%時，玻璃的阿貝數(shù)不能達到目標(biāo)值且玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變差，因此B203含量為530X，優(yōu)選含量為626%。Zn0可以降低玻璃的熔融溫度、液相溫度以及玻璃轉(zhuǎn)變溫度，提高玻璃的化學(xué)耐久性，降低玻璃的析晶傾向，其含量為012%，優(yōu)選含量為29%。堿土金屬氧化物Mg0、Ca0、Sr0和Ba0的導(dǎo)入可以調(diào)整光學(xué)常數(shù)，提高玻璃的穩(wěn)定性，并降低玻璃高溫粘度，增大玻璃的低溫粘度，使得玻璃易于生產(chǎn)。其中BaO對提高玻璃折射率、改善耐失透性和降低液相溫度具有突出作用，并且其成本低廉，因此堿土金屬氧化物總含量控制在1041%，其中Ba0含量為338X，優(yōu)選含量為1035%。La203具有較高的折射率及較低的色散，是提高玻璃折射率的有效成分，與B203混合存在還可以提高玻璃的耐失透性能，改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。Gd203和Y203具有與La203相同的作用，但使用量過高會導(dǎo)致玻璃軟化溫度升高，因而本發(fā)明La203、Gd203和Y203的總含量為07X，其中La203含量為07。/。，優(yōu)選含量為15%。Li20能大幅降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度，改善玻璃的熔融性，當(dāng)其含量小于4%時，不能達到本發(fā)明所需轉(zhuǎn)變溫度，但過多導(dǎo)入會使得玻璃的耐失透性和化學(xué)穩(wěn)定性明顯變差，因此其含量控制在410%。除了添加Li20以外也可以適當(dāng)?shù)奶砹Na20和K20來降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度，但其效果不如Li20，Na20含量控制在05X，1(20控制在05%，Li20、Na20、1(20的總含量為515%。AL203是中間體氧化物，適量引入可以改善玻璃高溫粘度和化學(xué)耐久性，并能降低液相溫度和玻璃的析晶傾向，AL203含量超過10。/a寸，玻璃的折射率降低且抗失透穩(wěn)定性明顯下降，轉(zhuǎn)變溫度和軟化溫度升高，AL203含量控制在010X，優(yōu)選18%，更優(yōu)選37%。Zr02在本發(fā)明中可以增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，并且在使用鋯質(zhì)耐火材料熔化玻璃時，可以減輕對耐火材料的腐蝕，但Zr02使用過多將使玻璃轉(zhuǎn)變溫度升高，因此限定其含量為02%。在玻璃中引入Ti02、Nb205及W03可以顯著提高折射率和色散，并可改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，但這些成分使用量過多會使玻璃的軟化溫度升高，并使玻璃的紫外透過率下降，因此將其總含量限定為03%。Sb203可以作為玻璃的澄清劑，但如果添加過多會影響加壓成型模具的壽命。因此，其含量設(shè)定在00.5%、優(yōu)選〉00.1%。以下敘述本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實施例。表l、表2和表3是本發(fā)明的15個實施例，表中列出了各個實施例的配方組成，所對應(yīng)的折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)、玻璃軟化溫度(Ts)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3組分<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>將表中所示的15個實施例組分對應(yīng)的原料例如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等分別按規(guī)定的比例秤取，混合成配合料，投入到鉑坩堝中，根據(jù)組成的熔融性，在1050140(TC溫度下經(jīng)熔化、澄清、攪拌，均質(zhì)化之后，就可以獲得本發(fā)明的熔融玻璃從以上實施例可以看出，本發(fā)明的光學(xué)玻璃的nd為1.551.65，vd為5564，Tg可以達到525'C以下，顯示出極好的低軟化性質(zhì)，適合作為精密壓型用光學(xué)玻璃。用本發(fā)明的光學(xué)玻璃，能夠制造精密壓型用預(yù)制件，并能夠提供由本發(fā)明的光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件如各種裸锫楚邁說守o權(quán)利要求權(quán)利要求1重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiO220～50％、B2O35～30％、ZnO0～12％、MgO、CaO、SrO和BaO的總含量之和為10～41％、La2O3、Gd2O3和Y2O3的總含量之和為0～7％、Li2O、Na2O和K2O的總含量之和為5～15％、AL2O30～10％、ZrO20～2％、TiO2、Nb2O5和WO3的總含量之和為0～3％、Sb2O30～0.5％。2如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20二50%'、530ffi、ZnO:0~12%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%、BaO:3~38%、La203、Gd20b禾aY20b的總含量之和為07%，Li20、Na20和1(20的總含量之和為515%，Li20:410%，AL203:0~10%，Zr02:0~2%，TiC^，Nb205和W0b的總含量之和為0~3%，Sb203:0~0.5%。3如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:30~47%、B2Cb:5~3戰(zhàn)、ZnO:0~12%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%，BaO:3~38%、La203、Gd2Cb禾。Y2Cb的總含量之和為0~7%、Li20、Na20和1(20的總含量之和為5~15%、Li20:4~10%、AL203:0~10%、Zr02:0~2%、TiCb、Nb205和WCb的總含量之和為0~3%、Sb203:0L5%。4如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20二50%'、B2Cb:6~濕、ZnCh0~12%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%、BaO:3~38%、La203、Gd2Q3禾。Y2Cb的總含量之和為0~7%，Li20、Na20和K20的總含量之和為5~15%，Li20:410%，AL203:0~10%、ZrCb:02%、Ti02、Nb205和TO3的總含量之和為0~3%，Sb203:0~0.5%。5如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20:50%'、B2Cb:5K]ffi、ZnCh2HMg0、Ca0、Sr0禾口Ba0的總含量之和為10~41%、Ba0:3~38%，La2Cb:0~7%、Li20:4~10%、Na20:0~5%、験0~5%、AL203:H%、Zr02:0~2%、Ti02、Nb205和WQ3的總含量之和為0~3%，Sb203:>0~0.1%。6如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20~50%，B2Cb:5~30%、Zn0:2~9%、MgO，CaO，SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%、BaO:3~38%、La2Cb:Li20:4~10%、Na20:0~5%、K20:0~5%、AL203:3~7%、Zr02:0~2%、Ti02、Nb205和WCb的總含量之和為0~3%、Sb203:>00.1%。7如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為5%，Li2Ch卜10%、Na20:0~5%、K20:0~5%、AL*3~7%、ZrCb:0~2%、TiCb、Nb2O5和TOb的總含量之和為0~3%、Sb203:>0~0.1%。8如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為5%、Li20:4~10%、Na2O:0~5%、験05%、AL*3~7%、ZrCb:0~2%、Ti&、恥205和10^的總含量之和為0~3%、Sb203:>0~0.1%。9如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為.SiCb:20~50%、B20b:5~30ffi、BaO:3~38%、Li20:4~10%10如權(quán)利要求l所述的重冕光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為.SiCb:30~47%、B2Cb:6~2S%，BaO:10~35%、Li20:4~10%。全文摘要本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不含P₂O₅、具有低的轉(zhuǎn)變溫度Tg，適于進行精密加壓成型的重冕光學(xué)玻璃。重冕光學(xué)玻璃，其組成成分的重量百分比含量為SiO₂20～50％、B₂O₃5～30％、ZnO0～12％、MgO、CaO、SrO和BaO的總含量之和為10～41％、La₂O₃、Gd₂O₃和Y₂O₃的總含量之和為0～7％、Li₂O、Na₂O和K₂O的總含量之和為5～15％、AL₂O₃0～10％、ZrO₂0～2％、TiO₂、Nb₂O₅和WO₃的總含量之和為0～3％、Sb₂O₃0～0.5％。本發(fā)明采用硼硅酸鹽系統(tǒng)組分，不添加可以產(chǎn)生有害物質(zhì)揮發(fā)的P₂O₅，nd在1.55～1.65之間，vd在55～64之間。本發(fā)明的玻璃原料及制造成本低，Tg在525℃以下，可制成光學(xué)預(yù)制件或光學(xué)元件。文檔編號C03C3/064GK101445322SQ200810306639公開日2009年6月3日申請日期2008年12月30日優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日發(fā)明者波匡申請人:成都光明光電股份有限公司