專利名稱：環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保光學(xué)玻璃，特別是涉及一種折射率為I. 85-1. 95，阿貝數(shù)為25-35的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著光電行業(yè)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)元件提出了小型化、輕量化、高性能化的要求，這就使得具有高折射、中等色散、低密度的重鑭火石光學(xué)玻璃的需求量越來(lái)越大。為使光學(xué)玻璃具有上述性能，玻璃組分中的La203、Nb2O5、TiO2也應(yīng)相應(yīng)增大，但這些組分會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中玻璃液粘度小、析晶嚴(yán)重、光學(xué)常數(shù)波動(dòng)大、對(duì)設(shè)備腐蝕大等后果，使玻璃條紋質(zhì)量不高，生產(chǎn)難度大。傳統(tǒng)的鑭系光學(xué)玻璃組分中一般都含有鉛、砷、鎘等元素，因?yàn)檠趸?鉛可以提高光學(xué)玻璃的折射率和色散，氧化砷具有澄清作用，氧化鎘可以改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。然而隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，這類傳統(tǒng)的含有有害元素的光學(xué)玻璃正逐漸被環(huán)保光學(xué)玻璃所取代。CN1931755A公開了一種折射率大于I. 80、阿貝數(shù)小于30的光學(xué)玻璃，其TiO2的含量為22-37% (重量百分比含量，以下同)，在如此高的TiO2含量下，玻璃易失透，光吸收性能差，玻璃易著色，玻璃的軟化溫度高、硬度高，增加了二次壓型和機(jī)械加工的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種TiO2的含量相對(duì)較低的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，該光學(xué)玻璃的折射率為I. 85 I. 95，阿貝數(shù)為25 35，轉(zhuǎn)變溫度為670°C以下。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其重量百分比組成含有La2O3 30 50%,TiO2 3 15%,Nb2O5 5 12%，密度為 4. 56g/cm3 以下，折射率為I. 85 I. 95，阿貝數(shù)為25 35，轉(zhuǎn)變溫度為670°C以下。進(jìn)一步的，其重量百分比組成為Si02 :2 15%、B2O3 :10 25%、La2O3 30 50%,ZrO2 :2 15%,TiO2 :3 15%,Nb2O5 :5 12%,SrO :大于 5%但小于 20%、BaO :4 15%。進(jìn)一步的，其中Si022 10%、ZrO2 4 10%。進(jìn)一步的，其中=B2O3 12 20%, SrO :大于5. 5%但小于15%。進(jìn)一步的，其中SrO :大于5. 5%但小于15%、BaO 6 12%。進(jìn)一步的，其中=La2O332 40%, TiO2 5 12%, Nb2O5 8 12%。環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其重量百分比組成為Si02 2 15%、B2O3 10 25%、La2O3 30 50%, ZrO2 2 15%, TiO2 3 15%, Nb2O5 5 12%, SrO :大于 5%但小于20%, BaO 4 15%。進(jìn)一步的，其中=SiO2:2 10%。進(jìn)一步的，其中Zr02:4 10%。進(jìn)一步的，其中=B2O3 12 20%, SrO :大于5. 5%但小于15%。
進(jìn)一步的，其中SrO :大于5. 5%但小于15%、BaO 6 12%。進(jìn)一步的，其中=TiO2:5 12%。進(jìn)一步的，其中=La2O332 40%, TiO2 5 12%, Nb2O5 8 12%。采用上述環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。采用上述環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。采用上述環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀器。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)同時(shí)引入SrO和BaO組分，可提高玻璃的折射 率，降低軟化點(diǎn)，改善耐化學(xué)性；當(dāng)B2O3含量高時(shí)，熔化過(guò)程中的揮發(fā)會(huì)引起玻璃常數(shù)和條 紋波動(dòng)，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，本發(fā)明通過(guò)引入一定量的SrO，有效消除由B2O3帶來(lái)的各種問(wèn)題，特別是當(dāng)加入12%或更多的B2O3時(shí)，仍能可以制成具有足夠穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃；本發(fā)明不含鉛、砷、鎘等對(duì)環(huán)境造成污染的組分，仍可制成折射率為I. 85 I. 95，阿貝數(shù)為25 35，轉(zhuǎn)變溫度為670°C以下的光學(xué)玻璃。
具體實(shí)施例方式下面將描述本發(fā)明光學(xué)玻璃的各個(gè)組分，除非另有說(shuō)明，各個(gè)組分的含量都用重
量％表示。SiO2是形成玻璃的網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，加入一定量的SiO2可增大玻璃的高溫粘度，提高玻璃的耐失透性能。當(dāng)其含量低于2%時(shí)，效果不充分；當(dāng)其含量高于15%時(shí)，玻璃的熔融性變差，氣泡難以消除。因此，SiO2的含量限定為2 15%，更優(yōu)選含量為2 10%。B2O3也是形成玻璃的氧化物，對(duì)本發(fā)明這樣的La2O3含量較多的玻璃來(lái)說(shuō)，B2O3是不可缺少的。若其含量不足10%時(shí)，玻璃的熔化性能差，玻璃的失透傾向大；而當(dāng)其含量超過(guò)25%時(shí)，玻璃的折射率過(guò)低且玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變差，為得到具有所期望的光學(xué)常數(shù)范圍且具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃，B2O3的含量限定為10 25%,更優(yōu)選含量為12 20%。La2O3是高折射光學(xué)玻璃的主要成分，可以增加玻璃的折射率且不明顯提高玻璃的色散，在本發(fā)明配方體系中，B2O3與La2O3的組合存在，可以有效地提高玻璃的耐失透性能，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)La2O3的含量低于30%時(shí)，不能獲得以上的效果，但當(dāng)其含量超過(guò)50%時(shí)，玻璃的析晶性能惡化，故將其含量限定為30 50%，更優(yōu)選的含量為32 40%。ZrO2具有改善玻璃耐失透性、提高化學(xué)穩(wěn)定性的效果，在鑭系玻璃中，還起到提高折射率和降低色散的作用。當(dāng)其含量低于2%時(shí)，起不到上述作用；當(dāng)其含量高于15%時(shí)，會(huì)引起玻璃軟化溫度上升，同時(shí)玻璃耐失透性惡化。因此ZrO2的含量限定為2 15%，更優(yōu)選為4 10%。TiO2對(duì)于提高玻璃的折射率和色散很有效，并能提高玻璃的耐水性，降低玻璃比重。在本發(fā)明中，TiO2還起到增大玻璃高溫粘度以及改善玻璃析晶性能的作用，但其含量過(guò)高會(huì)使玻璃著色，因此，TiO2的含量限定為3 15%，優(yōu)選為5 12%。Nb2O5是提高玻璃折射率的有效成分，當(dāng)其含量不足5%時(shí)，玻璃的折射率達(dá)不到設(shè)計(jì)目標(biāo)，而當(dāng)其含量高于12%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致玻璃軟化溫度升高，同時(shí)使玻璃的透過(guò)率大幅下降，因此Nb2O5的含量限定為5 12%，更優(yōu)選為8 12%。
SrO對(duì)促進(jìn)玻璃消泡、抑制玻璃析晶具有突出作用，當(dāng)B2O3的含量高時(shí)，可以有效地消除由B2O3帶來(lái)的各種問(wèn)題，特別是當(dāng)加入12%或更多的B2O3時(shí)，可以通過(guò)引入一定量的SrO，仍能制成具有足夠穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃。但當(dāng)SrO含量高于20%時(shí)，玻璃熔制困難，因此SrO的含量?jī)?yōu)選為大于5%但小于20%,更優(yōu)選為大于5. 5%但小于15%。BaO是調(diào)整玻璃折射率和阿貝數(shù)、提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的有效成分，SrO和BaO同時(shí)引入可提高玻璃折射率、降低玻璃軟化點(diǎn)、改善耐化學(xué)性。但當(dāng)其含量超過(guò)15%時(shí)玻璃的阿貝數(shù)增加，玻璃的失透傾向增大，因此BaO的含量?jī)?yōu)選為4 15%，更優(yōu)選為6 12%。下面將描述本發(fā)明的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃的性能。 其中折射率(nd)值為(_2°C /h) (_6°C /h)的退火值，折射率與阿貝數(shù)按照《GB/T 7962. 1-1987無(wú)色光學(xué)玻璃測(cè)試方法折射率和色散系數(shù)》測(cè)試。轉(zhuǎn)變溫度(Tg)按照《GB/T7962. 16-1987無(wú)色光學(xué)玻璃測(cè)試方法線膨脹系數(shù)、轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度》測(cè)試，即被測(cè)樣品在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高1°C，在被測(cè)樣品的膨脹曲線上，將低溫區(qū)域和高溫區(qū)域直線部分延伸相交，其交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度。密度按照《GB/T 7962. 20-1987無(wú)色光學(xué)玻璃測(cè)試方法密度測(cè)試方法》測(cè)試。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃具有以下性能密度(P )為4. 56g/cm3以下；折射率(nd)為I. 85 I. 95 ;阿貝數(shù)(vd)為25 35 ;轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為670°C以下。本發(fā)明還提供一種光學(xué)兀件，由上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法形成。由于所述的光學(xué)玻璃具有高折射率，所述光學(xué)元件也具有高折射率，可以應(yīng)用于數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相手機(jī)等設(shè)備。為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案，現(xiàn)在將描述本發(fā)明光學(xué)玻璃的實(shí)施例。應(yīng)該注意到，這些實(shí)施例沒(méi)有限制本發(fā)明的范圍。表I 表3中顯不的光學(xué)玻璃(實(shí)施例I 30)是通過(guò)按照表I 表3所不各個(gè)實(shí)施例的比值稱重并混合光學(xué)玻璃用普通原料(如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和氟化物)，將混合原料放置在鉬金坩堝中，在1100到1300°C的溫度內(nèi)熔融，并且在經(jīng)熔化、澄清、攪拌和均化后，得到?jīng)]有氣泡及不含未溶解物質(zhì)的均質(zhì)熔融玻璃，將此熔融玻璃在模具內(nèi)鑄型并退火而成。本發(fā)明的實(shí)施例I 30的組成與折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、密度(P)、玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的結(jié)果一起在表I 表3中表示。在這些表中，各個(gè)組分的組成是用重量％表示的。表I0042表權(quán)利要求
1.環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比組成含有=La2O330 50%、TiO2 3 15%,Nb2O5 5 12%，密度為4. 56g/cm3以下，折射率為I. 85 I. 95，阿貝數(shù)為25 35，轉(zhuǎn)變溫度為670°C以下。
2.如權(quán)利要求I所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比組成為SiO2 2 15%, B2O3 10 25% ,La2O3 30 50%, ZrO2 2 15%,TiO2 3 15%, Nb2O5 5 12%、Sr0 :大于 5%但小于 20%、Ba0 4 15%。
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中Si02:2 10%、ZrO2 :4 10%。
4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中B203:12 20%、SrO :大于5. 5%但小于15%。
5.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中31'0:大于5.5(%但小于 15%, BaO 6 12%。
6.如權(quán)利要求I或2所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=La2O332 40%, TiO2 5 12%, Nb2O5 :8 12%。
7.環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比組成為Si02:2 15%、B2O3 10 25%、La2O3 30 50%、ZrO2 2 15%、TiO2 3 15%、Nb2O5 5 12%、SrO :大于5%但小于 20%、BaO 4 15%。
8.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中Si02:2 10%。
9.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=ZrO2:4 10%。
10.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中B203:12 20%、SrO :大于5. 5%但小于15%。
11.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中31'0:大于5.5(%但小于 15%, BaO :6 12%。
12.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=TiO2:5 12%。
13.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=La2O3:32 40%、TiO2 5 12%, Nb2O5 8 12%。
14.米用如權(quán)利要求I 13中任一權(quán)利要求所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。
15.采用如權(quán)利要求I 13任一權(quán)利要求所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
16.采用如權(quán)利要求I 13任一權(quán)利要求所述的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種TiO2的含量相對(duì)較低的環(huán)保重鑭火石光學(xué)玻璃，其重量百分比組成含有La2O330～50％、TiO23～15％、Nb2O55～12％，密度為4.56g/cm3以下，折射率為1.85～1.95，阿貝數(shù)為25～35，轉(zhuǎn)變溫度為670℃以下。本發(fā)明通過(guò)同時(shí)引入SrO和BaO組分，可提高玻璃的折射率，降低軟化點(diǎn)，改善耐化學(xué)性，本發(fā)明不含鉛、砷、鎘等對(duì)環(huán)境造成污染的組分。
文檔編號(hào)C03C3/12GK102964062SQ20121037248
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者孫偉 申請(qǐng)人:成都光明光電股份有限公司