專利名稱：光學玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種光學玻璃，具體是涉及一種折射率(nd)在I. 68 I. 70之間，阿貝數(shù)(vd)在48 50之間的娃酸鹽鑭系光學玻璃。
背景技術(shù)：
近年來，折射率(nd)在I. 68 I. 70之間、阿貝數(shù)(vd)在48 50之間的光學玻璃被廣泛應用于CD、DVD等光碟系統(tǒng)的光學拾取鏡頭中，在攝像機和照相機的攝影鏡頭中也有廣泛應用。為了使玻璃具有以上性能，現(xiàn)有的發(fā)明專利中常含有較多Nb205、ZnO, Li2O等成分，然而這些成分過多會導致玻璃粘度小、成型難度大、不易獲得較高質(zhì)量條紋，以及析晶嚴重等缺陷。專利CN101389574A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其含有作為必要組分 且價格昂貴、含量在15%以上的Gd2O3成分以及2. 5%以上的、會對熔煉裝置有侵蝕作用并且會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、使玻璃析晶性能變差的Li2O成分，這不符合本發(fā)明的目的要求，另外CN101389574A中還含有10%以上的ZnO，過多的ZnO會使玻璃耐失透性和化學穩(wěn)定性變差。專利CN1202033C中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其含有6%以上的ZnOJP本發(fā)明的保護范圍有所區(qū)別，并且過多的ZnO會使玻璃耐失透性和化學穩(wěn)定性變差，同時較多的ZnO會使玻璃粘度變小，使成型難度増大，不易獲得較高均勻性的玻璃。專利CN101844866A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其含有作為必要成分的SnO2成分和1%以下的TiO2，和本發(fā)明的保護范圍有所區(qū)別，而SnO2成分會影響玻璃的熔化性能，甚至會產(chǎn)生不熔物，這將會影響玻璃的均勻性和內(nèi)部質(zhì)量，另外較少的TiO2會促使引入較多的Nb2O5,這會使玻璃的析晶性能變差。專利CN101389576A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其含有作為必要組分且價格昂貴、含量在10%以上的Gd2O3成分以及I. 5%以上的、會對熔煉裝置有侵蝕作用并且會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、使玻璃析晶性能變差的Li2O成分，這不符合本發(fā)明的目的要求。專利CN1967287A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其含有作為必要組分且價格昂貴的Gd2O3成分以及2%以上的、會對熔煉裝置有侵蝕作用并且會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、使玻璃析晶性能變差的Li2O成分，這不符合本發(fā)明的目的要求，另外CN1967287A中還含有10%以上的ZnO，過多的ZnO會使玻璃耐失透性和化學穩(wěn)定性變差。除此之外，專利CN1903760A、CN1967287A等所公開的發(fā)明則在玻璃組成、應用領(lǐng)域與用途、關(guān)注和要求的光學性能等方面與本發(fā)明有著明顯區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
_9] 發(fā)明要解決的問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種光學玻璃，具體是提供一種折射率(nd)在I. 68 I. 70之間，阿貝數(shù)(vd)在48 50之間的硅酸鹽鑭系類光學玻璃，并且要求該玻璃化學穩(wěn)定性、析晶性能足夠好的同時，玻璃價格也足夠低，同時容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)。用于解決問題的方案本發(fā)明提供ー種光學玻璃，所述光學玻璃以Si02、B203、Ba0、La203為主要成分，并且不含釷、鎘、神，其折射率在I. 68 I. 70之間，阿貝數(shù)在48 50之間，以化合物的質(zhì)量百分比含量計，所述光學玻璃包含=SiO2 21 25%, B2O3 8 14%, La2O3 12 18%, ZrO2 O. 5 3%、BaO 34 40%、TiO2 2 5%、ZnO 2 5%、CaO 2 7%、Al2O3 0 3%、Sb2O3 :0 1%，以上成分總含量在95%以上，玻璃組分總含量為100%。
本發(fā)明的光學玻璃，其特征在于，以質(zhì)量百分比含量計，Σ (CaO+SrO+BaO)大于39%, Σ (La203+Y203)在 12%至 20% 以內(nèi)，玻璃中不含有 Li20、Yb203、Gd2O3 和 Ta2O5 成分。本發(fā)明的光學玻璃，其特征在于，其中還包含Na2O和K2O,以質(zhì)量百分比含量計，Σ (Na2CHK2O)小于 2%。本發(fā)明的光學玻璃，其特征在于，具有較好的析晶性能，其析晶溫度Lt小于970°C，優(yōu)選在960°C以下。本發(fā)明的光學玻璃，按照GB/T17129的測試方法測試，其耐水性為I級，耐酸性為3級或更好。本發(fā)明的光學玻璃，其特征在于，所述光學玻璃進ー步任選含有Na20、K2O, SrO、Nb2O5，其中Na2O、K2O、SrO、Nb2O5的總質(zhì)量在光學玻璃中的含量不超過5%。發(fā)明的效果本發(fā)明的玻璃具有較好的析晶性能，化學穩(wěn)定性好，玻璃價格足夠低，容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)。此外，本發(fā)明的光學玻璃中不含有對熔煉裝置有侵蝕作用的Li2O和在近紅外波段有吸收峰的Yb2O3以及價格昂貴的Gd203、Ta2O5成分。另外，本發(fā)明中優(yōu)選不含有環(huán)境有害物質(zhì)PbO以及環(huán)境有害物質(zhì)且易揮發(fā)的氟化物成分。
具體實施例方式在本發(fā)明制得的硅酸鹽鑭系光學玻璃中，由下面所述的原因選擇上述含量的每種組分。如下所述中，各組分的含量是以質(zhì)量百分比(質(zhì)量％)來表示的。SiO2可以提高玻璃高溫粘度，在本發(fā)明中少量添加可以提高玻璃耐失透性、化學穩(wěn)定性以及玻璃的機械性能，21%的含量足以保證以上性能。但其量高于25%吋，玻璃的耐失透性反而會變差，同時會使玻璃不易熔煉、轉(zhuǎn)變溫度升高，從而不利于玻璃模壓成型。所以，SiO2的含量控制在21% 25%之間，優(yōu)選控制在22% 25%之間。B2O3在鑭系玻璃中是玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體，同時，B2O3還可以提高玻璃的熔化性能、提高玻璃的化學穩(wěn)定性。當B2O3含量少于8%吋，玻璃的熔化性能和熱穩(wěn)定性會變差，而當其含量大于14%時，玻璃的粘度會逐漸變小，不易達到本發(fā)明的目的。所以，B2O3的含量控制在8% 14%之間，優(yōu)選控制在9% 11%之間。La2O3具有相對較高的折射率和較低的色散，是鑭系玻璃的主要成分之一，這種光學特點使其與Ti02、Ba0 —起調(diào)節(jié)玻璃的光學常數(shù)，這樣的組合調(diào)整方式更有利于光學玻璃折射率與色散的匹配。La2O3的量小于12%時則難以較好地實現(xiàn)以上優(yōu)點，而其含量大于18%時則會使玻璃的析晶性能逐漸變差。所以，La2O3的含量應控制在12% 18%之間，優(yōu)選控制在13% 17%之間。
Y2O3成分在本發(fā)明中與La2O3的作用類似。在La2O3的量滿足上述限定范圍的基礎(chǔ)上，可以加入3%以下的Y2O3，但是其總量Σ (La203+Y203)要控制在12%至20%以內(nèi)。ZrO2具有改善光學常數(shù)和提高耐失透性及化學穩(wěn)定性的作用，在鑭系玻璃中還可以起到提高折射率和降低色散的作用，在本發(fā)明中為必要添加組分。當其含量不足O. 5%時，效果不明顯，而當其含量大于3%時，玻璃的析晶性能會變差。所以，ZrO2的含量控制在O. 5% 3%之間，優(yōu)選控制在O. 5% 2%之間。BaO成分對提高玻璃折射率是有效的，另外，BaO和ZnO共存可以保持優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，同時可以得到耐失透性能更好的玻璃。當其含量不足34%時，效果不明顯，并且不易達到所希望的光學常數(shù)，而當其含量大于40%時，玻璃的化學穩(wěn)定性和析晶性能則會逐漸變差。所以，BaO的含量控制在34% 40%之間，優(yōu)選控制在34% 38%之間。、
CaO成分的作用和BaO類似，在本發(fā)明中CaO的量控制在2% 7%之間，優(yōu)選在4% 6%之間。SrO成分在本發(fā)明中與BaO和CaO的作用類似?？梢约尤? %以下的SrO部分替代BaO和/或CaO成分，但BaO和CaO的量仍要滿足上述限定范圍，同時其總量Σ (CaO+SrO+BaO)要控制在39%以上。TiO2可以有效提高玻璃的折射率和色散，引入2%以上可以更為靈活的調(diào)整折射率和色散的匹配性，但若引入超過5 %則會使玻璃著色加深。所以，TiO2的含量控制在2 % 5%之間，優(yōu)選在2% 4%之間。ZnO可以降低玻璃的析晶傾向，在本發(fā)明中，當其量小于2%時，這種效果不明顯，而其含量超過5%后，玻璃的化學穩(wěn)定性將逐漸變差。所以，ZnO的含量控制在2% 5%之間，優(yōu)選在3% 5%之間。Al2O3對改善玻璃的化學穩(wěn)定性有益，但其含量超過3%后，玻璃的析晶性能就會逐漸變差，所以Al2O3的含量限定在O 3%，優(yōu)選在O 2%。Sb2O3可作為除泡劑任意添加，但其含量在1%以內(nèi)就足夠了，而且Sb2O3若超過I %玻璃著色度將變大。因此Sb2O3組分含量限定在O 1%，優(yōu)選在O 0.5%。本發(fā)明中，除以上成分以外、在不改變本發(fā)明目的的前提下，可少量加入堿金屬氧化物。由于堿金屬氧化物總含量Σ (Na2CHK2O)在2%以上時，會對玻璃網(wǎng)絡(luò)有所破壞，使玻璃的析晶性能變差，所以Σ (Na2CHK2O)應控制在2%以下。為保證本發(fā)明所壓制的型件的光譜透過率，本發(fā)明提供的光學玻璃不人為引入除以上組分以外的其它可以著色的元素V、Mo、Cr、Mn、F e、C O、Ni、Cu和Ag。同時，也不人為引入含有以下有害元素的化合物Th、Cd、Tl、Os、Be、Se及氟化物。另外，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目標要求，本發(fā)明強調(diào)不含會對熔煉裝置有侵蝕作用并且會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、使玻璃析晶性能變差的Li2O成分和在近紅外波段有吸收峰的Yb2O3以及價格昂貴的Gd203、Ta2O5成分。實施例表I中實施例I 10是本發(fā)明用于說明獲得折射率(nd)在I. 68 I. 70之間，阿貝數(shù)(vd)在48 50之間的硅酸鹽鑭系光學玻璃的典型實驗。比較例A、B和C是折射率在I. 68 I. 70之間，阿貝數(shù)在48 50之間的對比實施方案。根據(jù)表I中提供的比例計算、稱量、混合這些原料，并將制作的配合料投入熔煉裝置中(鑒于本發(fā)明的應用要求，熔煉裝置需要采用鉬金坩堝)，然后在1150°C 1300°C采取適當?shù)臄嚢?、澄清、降溫エ藝進行熔煉后，澆注或漏注在成型模具中最后經(jīng)退火、加工等后期處理，或者通過精密壓型技術(shù)直接壓制成型，即可制得這種環(huán)保型鑭系光學玻璃或光學型件。然后使用粉末法按照GB/T 17129標準，對所得光學玻璃進行測試，將所得的化學穩(wěn)定性數(shù)據(jù)耐酸性(Da)和耐水性(Dw)列于表I中。析晶溫度(Lt)為液相線曲線溫度，其采用DTA(差熱分析)方法測量，本發(fā)明采用的是美國PE公司生產(chǎn)的Diamond TG-DTA型差熱分析儀，其中測量曲線中溫度最高 的熱吸收峰對應的溫度即為Lt，結(jié)果列于表I中。
權(quán)利要求
1.ー種光學玻璃，所述光學玻璃以Si02、B2O3> BaO, La2O3為主要成分，并且不含釷、鎘、神，其折射率在I. 68 I. 70之間，阿貝數(shù)在48 50之間，以化合物的質(zhì)量百分比含量計，所述光學玻璃包含SiO2 21 25%， B2O3 8 14%， La2O3 12 18%， ZrO2 0.5 3%， BaO 34 40%， TiO2 2 5%， ZnO 2 5%， CaO 2 7%， Al2O3 O 3%， Sb2O3 O I %， 以上成分總含量在95%以上，玻璃組分總含量為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學玻璃，其特征在于，其中還包含Na2O和K2O,以質(zhì)量百分比含量計，Σ (Na2CHK2O)小于2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學玻璃，其特征在于，以質(zhì)量百分比含量計，Σ(Na2CHK2O)小于2%，Σ (CaO+SrO+BaO)大于39%，Σ (La203+Y203)在12%至20%以內(nèi)，玻璃中不含有Li20、Yb2O3> Gd2O3 和 Ta2O5 成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的光學玻璃，其特征在于，其析晶溫度Lt小于970°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的光學玻璃，按照GB/T17129的測試方法測試，其耐水性為I級，耐酸性為3級或更好。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以SiO2、B2O3、BaO、La2O3為主要成分的，不含鉛、釷、鎘、砷、氟的光學玻璃。折射率(nd)在1.68～1.70之間，阿貝數(shù)(vd)在48～50之間。具有析晶性能好、適宜生產(chǎn)的特點。按照GB/T 17129的方法測試，其耐水性(DW)為1級，耐酸性(DA)為3級或更好。以化合物的質(zhì)量百分比含量計，所述光學玻璃包含SiO221～25％、B2O38～14％、La2O312～18％、ZrO20.5～3％、B aO34～40％、TiO22～5％、ZnO2～5％、C aO2～7％、Al2O30～3％、Sb2O30～1％，以上成分總含量在95％以上，玻璃組分總含量為100％。
文檔編號C03C4/00GK102674686SQ20121012000
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者楊愛清, 霍金龍 申請人:湖北新華光信息材料有限公司