專利名稱：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，具體是涉及一種折射率(nd)在1. 78 1. 82之間，阿貝數(shù)(vd)在27 32之間的重鑭火石類光學(xué)玻璃。
背景技術(shù)：
近年來，為了滿足高檔數(shù)碼產(chǎn)品高像素、小型輕便的要求，具有高折射、中等色散、比重小等優(yōu)點的重鑭火石類光學(xué)玻璃的需求越來越大。為了使玻璃具有以上性能，玻璃中的La203、TiO2, Nb2O5成分含量也在逐漸增大，但這些成分過多會導(dǎo)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(yán)重等缺陷。同時，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，因為氧化鉛可以提高玻璃的折射率和色散，氧化砷具有澄清作用，氧化鎘可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。然而隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，這類傳統(tǒng)的、含有害元素的光學(xué)玻璃正逐漸被環(huán)保的光學(xué)玻璃所取代。專利申請CN102320738A中所公開的玻璃與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但其組分中含有40%以上的Nb2O5,與本發(fā)明有著較大差別，過多的Nb2O5成分會導(dǎo)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(yán)重等缺陷。

專利申請CN102471130A中所公開的玻璃與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但從其大量實施例可以看出，其組分中含有38%以上的Nb2O5，與本發(fā)明有著較大差別，另外，過多的Nb2O5成分會導(dǎo)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(yán)重等缺陷。專利申請CN102367198A中所公開的玻璃與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但從其大量實施例可以看出，其組分中含有37%以上的SiO2,與本發(fā)明有著較大差別，另外，在該玻璃系統(tǒng)中過多的SiO2會使玻璃的耐失透性變差，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。專利申請CN1840494A中所公開的玻璃與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但其組分中含有18%以下的SiO2和10%以上的La2O3,與本發(fā)明有著較大差別，另外，在該玻璃系統(tǒng)中采用較少的SiO2會使玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變差，不利于實現(xiàn)本發(fā)明Da、Dw皆為I級的目標(biāo)，而較多的La2O3則會導(dǎo)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(yán)重等缺陷。專利申請CN101058475A中所公開的玻璃與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但其組分中含有作為必含組分的、8%以上的ZnO組分，而在本發(fā)明中則不含。另外，逐量引入ZnO會使玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性逐漸變差，不利于實現(xiàn)本發(fā)明Da、Dw皆為I級的目標(biāo)。專利申請CN1807305A中所公開的玻璃與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但其組分中含有作為必含組分的、1%以上的ZnO組分，而在本發(fā)明中則不含。另外，逐量引入ZnO會使玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性逐漸變差，不利于實現(xiàn)本發(fā)明Da、Dw皆為I級的目標(biāo)。同時，從專利申請CN1807305A的實施例來看，其SiO2含量都在10%以下，而在該玻璃系統(tǒng)中采用較少的SiO2會使玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變差，不利于實現(xiàn)本發(fā)明Da、Dw皆為I級的目標(biāo)。
專利申請CN101012103A中所公開的玻璃與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但其組分中強(qiáng)調(diào)B2O3的含量> SiO2的含量,還含有10%以上的La2O3成分,與本發(fā)明的實現(xiàn)方式與保護(hù)范圍有較大差別，另外，對化學(xué)穩(wěn)定性而言，SiO2的引入比B2O3更有利，即強(qiáng)調(diào)B2O3的含量> SiO2的含量不利于實現(xiàn)本發(fā)明Da、Dw皆為I級的目標(biāo)，而較多的La2O3則會導(dǎo)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(yán)重等缺陷。專利CN1308252C與專利申請CN101012103A類似，其所公開的玻璃也與本發(fā)明的保護(hù)范圍有部分交叉，但其組分中強(qiáng)調(diào)B2O3的含量> SiO2的含量，還含有10%以上的La2O3成分，與本發(fā)明的實現(xiàn)方式與保護(hù)范圍有較大差別，另外，對化學(xué)穩(wěn)定性而言，SiO2的引入比B2O3更有利，即強(qiáng)調(diào)B2O3的含量> SiO2的含量不利于實現(xiàn)本發(fā)明Da、Dw皆為I級的目標(biāo)，而較多的La2O3則會導(dǎo)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(yán)重等缺陷。而 CN101367611A、CN1931755A、CN1283576A、CN1609026A、CN101844866A 等所公開的玻璃則在組成、應(yīng)用領(lǐng)域與用途、關(guān)注和要求的光學(xué)性能等方面與本發(fā)明有著明顯區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)玻璃，具體是提供一種折射率(nd)在1. 78 1. 82之間，阿貝數(shù)(vd)在27 32之間的重鑭火石類光學(xué)玻璃，并且在要求該玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、著色度、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)明提供一種以Si02、Nb205、Ba0、La203為主要成分的，不含鉛、釷、鎘、砷、氟的光學(xué)玻璃。以化合物的重量百分比含量計，所述光學(xué)玻璃包含=SiO2 19 25%、B203 5 10%、La2O3 4 9%、Nb2O 5 19 27%、Na2O 4 10%、Li2O 0 3%、CaO 2 6%、BaO 10 15%、SrO 0 4%,TiO2 5 10%、ZrO2 4 8%,WO3 3 8%,Sb2O3 0 1%，以上氧化物總含量在99%以上。根據(jù)本發(fā)明所述的光學(xué)玻璃，其進(jìn)一步的特征是玻璃中不含有在近紅外波段有吸收峰的Yb2O3和價格昂貴的Ta2O5成分，并且析晶溫度Lt為1130°C以下；著色度在440nm或更低時表現(xiàn)出λ 70 ;同時，按照GB/T17129的測試方法測試，其耐水性(Dw)為I級，耐酸性(Da)為I級；玻璃內(nèi)部透過率在IOOOnm處彡99%，在400nm處彡78%，在360nm處彡4%。另外，本發(fā)明中不含有環(huán)境有害物質(zhì)PbO，并且不含易揮發(fā)的環(huán)境有害物質(zhì)氟化物成分。本發(fā)明提供一種光學(xué)元件，其包括本發(fā)明的光學(xué)玻璃。
具體實施例方式在本發(fā)明制得的重鑭火石光學(xué)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，各組分的含量是以重量百分比(Wt%)來表示的。SiO2可以提高玻璃高溫粘度，在重鑭火石玻璃中是玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體，在本發(fā)明中適量添加可以提高玻璃耐失透性及化學(xué)穩(wěn)定性玻璃的機(jī)械性能，當(dāng)SiO2含量少于19%時，這種作用不足夠明顯，但其量高于25%時，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的含量應(yīng)控制在19% 25%之間，優(yōu)選控制在20% 24%之間。B2O3在重鑭火石玻璃中也是玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體，同時，B2O3還可以提高玻璃的熔化性能、提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性，當(dāng)B2O3含量少于5%時，玻璃的熔化性能和熱穩(wěn)定性會變差，而當(dāng)其含量大于10%時，玻璃的耐失透性反而會逐漸變差，所以，B2O3的含量應(yīng)控制在5% 10%之間，優(yōu)選控制在5% 8%之間。La2O3具有相對較高的折射率和較低的色散，是鑭系高折射率玻璃的主要成分之一，這種光學(xué)特點使其與W03、Nb2O5 一起調(diào)節(jié)玻璃的光學(xué)常數(shù)，這樣的組合調(diào)整方式更有利于光學(xué)玻璃折射率與色散的匹配，在本發(fā)明中，La2O3的量小于4%時則難以較好的實現(xiàn)以上優(yōu)點，而其含量大于9%時則會使玻璃的析晶性能逐漸變差，所以，La2O3的含量應(yīng)控制在4% 9%之間，優(yōu)選控制在5% 8%之間。Nb2O5具有提高折射率、改善化學(xué)穩(wěn)定性和析晶性能的作用，在本發(fā)明中，Nb2O5的量小于19%時則難以較好的實現(xiàn)以上優(yōu)點，而其含量大于27%時則會使玻璃的析晶性能逐漸變差，所以，Nb2O5的含量應(yīng)控制在19% 27%之間，優(yōu)選控制在21% 26%之間。Na2O可以提高玻璃的熔化性能，并且在玻璃中提供游離氧，減弱Ti02、Nb2O5的著色，有利于提高玻璃的著色度和內(nèi)部透過率，在本發(fā)明中，Na2O的量小于4%時則難以較好的實現(xiàn)以上優(yōu)點，而其含 量大于10%時則會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使玻璃的析晶性能和化學(xué)穩(wěn)定性變差，所以，Na2O的含量應(yīng)控制在4% 10%之間，優(yōu)選控制在5% 9%之間。Li2O在玻璃中的作用與Na2O類似，在本發(fā)明中Li2O的含量應(yīng)控制在0% 3%之間，優(yōu)選控制在0% 1%之間。BaO成分對提高玻璃折射率是有效的，另外，BaO的添加可以使玻璃保持優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，并且有利于提高玻璃的內(nèi)部透過率，同時可以得到耐失透性能更好的玻璃，但其含量不足10%時，效果不明顯，并且不易達(dá)到所希望的光學(xué)常數(shù)，而當(dāng)其含量大于15%時，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和析晶性能則會逐漸變差，所以，BaO的含量應(yīng)控制在10% 15%之間，優(yōu)選控制在11% 14%之間。CaO成分在玻璃中的作用和BaO類似，在本發(fā)明中CaO的量應(yīng)控制在2% 6%之間，優(yōu)選在3% 6%之間。SrO成分在玻璃中的作用和Ba0、Ca0類似，在本發(fā)明中SrO的量應(yīng)控制在0% 4%之間，優(yōu)選在0% 2%之間。TiO2可以有效提高玻璃的折射率和色散，引入后可以更為靈活的調(diào)整折射率和色散的匹配性，同時可以提高玻璃的耐失透性能，在本發(fā)明中，TiO2的量小于5%時則難以較好地實現(xiàn)以上優(yōu)點，但若引入超過10%則會使玻璃著色加深，著色度變差，所以TiO2的含量應(yīng)控制在5% 10%之間，優(yōu)選在6% 9%之間。ZrO2具有改善光學(xué)常數(shù)和提高耐失透性及化學(xué)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，但其含量不足4%時，效果不明顯，而當(dāng)其含量大于8%時，玻璃的析晶性能會變差，所以，ZrO2的含量應(yīng)控制在4% 8%之間，優(yōu)選控制在5% 7%之間。WO3可以提高玻璃的折射率和色散，引入3%以上可以更為靈活的調(diào)整折射率和色散的匹配性，同時具有改變玻璃析晶性能的作用，但其含量超過8%時玻璃短波段的透過率會逐漸變差，所以WO3的含量應(yīng)控制在3% 8%之間，優(yōu)選在3% 6%之間。
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1%玻璃著色度將變大。因此Sb2O3組分含量限定在(Tl%，優(yōu)選在(To. 5%。為保證本發(fā)明所壓制的元件的光譜透過率，本發(fā)明提供的光學(xué)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、Fe、Co、N1、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(biāo)要求，本發(fā)明強(qiáng)調(diào)不含有在近紅外波段有吸收峰的Yb2O3和價格昂貴的Ta2O5成分。實施例表中I 11是本發(fā)明用于說明獲得折射率(nd)在1. 78 1. 82之間，阿貝數(shù)(vd)在27 32之間的重鑭火石光學(xué)玻璃的典型實驗。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)玻璃，其主要成分為Si02、Nb2O5, BaO, La2O3，不含鉛、娃、鎘、砷、氟，以化合物的重量百分比含量計，所述光學(xué)玻璃包含=SiO2 19 25%、B2O3 5 10%、La2O3 4 9%、Nb2O5 19 27%、Na2O 4 10%、Li2O 0 3%、CaO 2 6%、BaO 10 15%、SrO 0 4%、TiO2 5 10%、ZrO2 4 8%、WO3 3 8%、Sb2O3 0 1%，以上氧化物總含量在99%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其進(jìn)一步的特征是折射率nd在1.78 1. 82之間，阿貝數(shù)vd在27 32之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)玻璃，所述玻璃組分中不含有Yb2O3和Ta2O5成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的光學(xué)玻璃，其進(jìn)一步的特征是析晶溫度Lt為1130°C 以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的光學(xué)玻璃,其進(jìn)一步的特征是著色度在440nm或更低時表現(xiàn)出λ 70。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項所述的光學(xué)玻璃，按照GB/T17129的測試方法測試，其耐水性Dw為I級，耐酸性Da為I級。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項所述的光學(xué)玻璃，玻璃內(nèi)部透過率在IOOOnm處>99%，在400nm處彡78%,在360nm處彡4%。
8.一種光學(xué)元件，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的光學(xué)玻璃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以SiO2、Nb2O5、BaO、La2O3為主要成分的，不含鉛、釷、鎘、砷、氟的光學(xué)玻璃。所述光學(xué)玻璃的折射率(nd)在1.78～1.82之間，阿貝數(shù)(vd)在27～32之間。所述光學(xué)玻璃具有著色度好、析晶性能好、適宜生產(chǎn)的特點。以化合物的重量百分比含量計，所述光學(xué)玻璃包含SiO219～25%、B2O35～10%、La2O34～9%、Nb2O519～27%、Na2O4～10%、Li2O0～3%、CaO2～6%、BaO10～15%、SrO0～4%、TiO25～10%、ZrO24～8%、WO33～8%、Sb2O30～1%，以上氧化物總含量在99%以上。
文檔編號C03C3/068GK103043899SQ20131001080
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者霍金龍, 楊愛清, 戎俊華, 趙仲勛, 胡向平 申請人:湖北新華光信息材料有限公司