专利名称：一种光学玻璃及光学元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃技术领域，特别涉及一种光学玻璃及光学元件。
背景技术：
光学玻璃是通过折射、反射、透过方式传递光线，或者通过吸收改变光的强度或者 光谱分布的一中无机态玻璃，用于制造光学仪器或机械系统中的透镜、棱镜、反射镜和窗口 等。光学玻璃透光性能好，折光率高，被广泛应用于制造眼镜片、照相机、望远镜、显微镜和 透镜等光学仪器。光学玻璃的光学性能，如折射率，阿贝数和透光率是决定其是否适合用作光学元 件的重要指标。近年来，随着数码相机、数字摄像机、照相手机等日益流行，光学玻璃的需求 量日益增多，尤其是具有折射率1. 57 1. 63，阿贝数为62 68，透射比达到80%时，对应 的波长小于360nm的光学玻璃，市场有很旺盛的需求。申请号为03158690. 2的中国专利文献公开了一种无铅的光学玻璃，此种光学玻 璃的组成如下:43wt%~ 56wt%^ P205，21wt% 36wt%^ Zn0，0 6wt% 的 A1203，0. 5 1. 6Na20，0 8wt%&K20，0 5wt%&Mg0，0 5wt% CaO，3 14wt% 的 BaO，3 14wt% 的 B203，0 7衬％的La203，碱金属总含量不超过16wt%。其光学性能如下折射率为1. 55 1. 6，阿贝数54 63，相对于期望的光学玻璃，其阿贝数稍低，且化学稳定性不佳。申请号为200680051694. 5的中国专利文献公开了一种光学玻璃，其必须含有 P205、ZnO、BaO和Sb203，其光学性能如下折射率为1. 5 1. 65，阿贝数为50 65，透光率 达到时80%，对应的波长小于370nm。相对于期望的光学玻璃，其阿贝数范围过宽，且着色 度也不满足要求。上述光学玻璃均无法满足折射率1. 57 1. 63，阿贝数为62 68，透射比达到 80%时，对应的波长小于360nm的要求，且化学稳定性均有待提高。
发明内容
本发明解决问题在于提供一种化学稳定性好，且光学性能满足折射率1. 57 1. 63，阿贝数为62 68，透射比达到80%时，对应的波长小于360nm的光学玻璃。为了解决上述技术问题，本发明提供的光学玻璃包括以下成分25wt % 45wt % 的 P205 ；30wt % 45wt % 的 BaO ；lwt % 10wt % 的 CaO ；10wt % 20wt % 的 B203 ；Owt % 10wt % 的 Na20 ；Owt % 10wt % 的 K20 ；Owt % 15wt % 的 SrO ；Owt % 5wt % 的 La203
Owt 0. 5wt % 的 Sb203 ；和Owt 8wt % 的 Nb205。优选的，所述光学玻璃还包括Owt % 8wt % 的 MgO，MgO 的含量大于 0。优选的，所述光学玻璃包括1 wt % 6wt % 的 MgO。优选的，所述光学玻璃还包括0 A1203, A1203 的含量大于 0。优选的，所述光学玻璃包括lwt % 5wt % 的 A1203。优选的，所述光学玻璃包括35wt % 43wt % 的 BaO。优选的，所述光学玻璃包括3wt% 9衬％的CaO。优选的，所述光学玻璃包括28wt% 40衬％的P205。优选的，所述光学玻璃折射率为1. 57 1. 63，阿贝数为62 68，透优选的，所述光学玻璃折射率为1. 57 1. 63，阿贝数为62 68，透射比达到80% 时，对应的波长小于360nm。相应的，本发明还提供一种由所述的光学玻璃形成的光学元件。本发明还提供一种由上述光学玻璃形成的光学元件。本发明提供一种光学玻璃，其是以P205、B203、BaO和CaO作为必需组分，其中P205 以磷氧四面体[P04]形成磷酸盐玻璃的结构网络，并赋予玻璃较高色散系数和透过率，B2O3 作为助熔剂，同时配合加入BaO和CaO以提高玻璃的化学稳定性，并且，BaO的加入还可增 加玻璃的折射率，CaO还可提高玻璃的机械强度。此外，本发明提的光学玻璃不含Li20，以 防止Li20影响玻璃的化学稳定性，并对玻璃的透过率有提高作用，同时使用BaO替代ZnO， 一方面降生产成本，同时有效提升玻璃的化学稳定性；本发明通过控制以上几种必须成分 到合适的比例，使光学玻璃的光学性能满足折射率1. 57 1. 63，阿贝数为62 68，透射比 达到80%时，对应的波长小于360nm的要求。
具体实施例方式为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。本发明实施例公开了一种光学玻璃，包括以下成分25wt % 45wt % 的 P205 ；30wt % 45wt % 的 BaO ；lwt % 10wt % 的 CaO ；
10wt % 20wt % 的 B203 ；Owt % 1 Owt % 的 Na20 ；Owt % 1 Owt % 的 K20 ；
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Owt % 15wt % 的 SrO ；Owt % 5wt % 的 La203Owt 0. 5wt % 的 Sb203 ；和Owt 8wt % 的 Nb205。上述组分中，P205以磷氧四面体[POJ形成磷酸盐玻璃的结构网络，是形成本发 明玻璃的必需组分，P2o5能提高玻璃的色散系数和透过紫外线的能力。P205的含量控制为 25wt% 45wt%，P205含量过高则会降低玻璃的透射性，难以满足期望的光学性能；P205含 量过低，则会因玻璃化的倾向增强而降低玻璃的稳定性。优选控制P205的含量为28wt% 40wt %。P205可以以磷酸铝、磷酸钠、磷酸二氢铵和磷酸钙等本领域技术人员熟知的方式引 入，本发明对比并无特别限制。P205的加入虽然有助于玻璃光学性能的提升，但是会降低玻璃的化学稳定性，由此 本发明配合加入BaO用于提高玻璃的化学稳定性，此外，BaO的加入还可增加玻璃的折射 率。BaO的含量控制为30wt% 45wt%，BaO含量若过高则会显著损害玻璃的耐透失性， 并提高玻璃化转变温度；含量过低则使玻璃折射率难以达到1. 57。优选控制BaO的含量为 35wt% 43wt%。BaO可以以硫酸钡和碳酸钡等本领域技术人员熟知的方式引入，本发明 对此并无特别限制。本发明还同时配合加入CaO，用于增强玻璃的化学稳定性和机械强度，本发明控制 CaO的含量为lwt% 10wt%，CaO含量过低则难以赋予玻璃较高的机械强度，含量过高则 会增加玻璃的结晶倾向，易使玻璃发脆，优选控制CaO的含量为3wt% 9wt%。CaO可以通 过方解石、石灰石、白垩、沉淀碳酸钙等本领域熟知的原料引入。B203是提高熔融性的必需组分，B203的加入有助于加入玻璃的熔解和澄清，此外， B203还具有调节玻璃黏度的作用，使玻璃具有较宽的成形温度范围。B203的含量控制为 10wt% 20wt%，B203的含量过高，则会因硼氧三角体的的增多，反而增加玻璃的膨胀系 数，发生硼反常现象。优选控制B203的含量为12wt% 20wt%。上述组分中，Sb203是用于促进排除玻璃溶解过程中气泡的可添加成分，Sb203的含 量不超过0. 5wt%，含量过多，易降低可见光区域的可见光波长区域的透光率。Nb205、La203和SrO是用于提高折射率的可添加成分，此外，Nb205还可提高玻璃的 化学稳定性，Nb205的含量不超过8wt%，Nb205含量过多易使玻璃的熔融性显著恶化。La203 的加入量不超过5wt%，La203加入量过多则会使玻璃的液相温度上升，耐失透性恶化。SrO 的含量过高则会使玻璃的稳定性发生恶化，为此控制SrO的含量不超过15wt%。Na20是用于降低玻璃的粘度的非必需组分，Na20的加入有助使玻璃易于熔解， 但Na20含量过高则会降低玻璃的热稳定性及化学稳定性，为此，控制Na20的含量控制为 0wt% 10wt%。在玻璃组分中增加K20组分可降低玻璃的结晶倾向，本发明中K20作为增加玻璃的 透明度和光泽的非必需组分，控制玻璃中K20的含量不超过10wt %，含量过高则会使降低玻 璃的化学稳定性。为了提高玻璃的化学稳定性和机械强度，本发明还优选加入含量不超过8衬％的 MgO，同时还有助于提高玻璃的耐水性，MgO含量超过8wt%时玻璃的稳定性易遭到破坏，且 其含量过高也会增加玻璃成本，优选控制MgO的含量为lwt% 6wt%。MgO可以通过白云石、菱镁矿等本领域技术人员熟知的原料引入。本发明还优选加入A1203，其是用于提高玻璃耐久性的可添加成分，A1203的添加可 提高玻璃黏度和化学稳定性、机械强度、硬度以及折射率。A1203含量不超过8wt%，Al203含 量过高，不能获得所期望的透光率，且会提高玻璃的转变温度和屈服点，玻璃的稳定性和高 温熔解性能发生恶化，A1203的含量优选为lwt% 5wt%。此外，本发明提供的光学玻璃中不含Li20，以防止Li20影响玻璃的化学稳定性，对 玻璃的透过率也有提高作用，同时使用BaO替代ZnO，一方面降生产成本，同时有效提升玻 璃的化学稳定性。对于本发明提供的光学玻璃的制备方法，可以按照本领域技术人员熟知的方法制 备，具体如将原料进行熔化、澄清、均化、降温成型，得到光学玻璃，本发明对此并无特别限 制。本发明还提供一种由上述技术方案所述的光学玻璃形成的光学元件。本发明的光 学元件由上述本发明的光学玻璃形成，因此，该光学元件具有上述光学玻璃的各种特性。本 发明的光学元件具有折射率为1.57 1.63、阿贝数为62 68，透射比达到80%时，对应的 波长小于360nm的特性。本发明提供的光学元件适用于数码相机、数码摄像机和照相手机寸。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的光学玻璃进行描述。实施例1制备如下成分的光学玻璃P205 40wt%, BaO :42wt%, CaO :8wt%, B203 :1 Owt%。其制备工艺如下将上述原料按配比混合后加入钼金坩埚内，在1000°C 1250°C下熔化、澄清、均 勻后降温；将熔融玻璃注入预热后的金属铸模内，然后将金属模放入退火炉内进行退火，得 到光学玻璃。对光学玻璃的光学性能参数进行测试，测试标准如下折射率(nd)值为(_2°C /h)-(-6°C /h)的退火值，折射率与阿贝数按照《GB/T 7962. 1-1987无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。将玻璃制作成10mm士0. 1mm厚度的样品，测试玻璃在透射比达到80%对应的波长
人800上述性能参数测试方法对于以下实施例同样适用。经测试，本实施的光学玻璃主要性能参数为折射率:nd = 1. 6058阿贝数vd= 65. 25A 8(| :354nm对光学玻璃的化学稳定性进行如下测试抗潮湿大气作用稳定性RC (S)(表面法)，测试标准如下在温度50°C，相对湿度85 %的条件下，测试玻璃抛光表面形成水解斑点的时间， 超过20h为达到1级。
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耐水作用稳定性Dw (粉末法)，测试标准如下根据GB/T17129的测试方法，根据下述公式计算浸出百分率
Dw = (B-C) / (B-A) X 100式中DW_玻璃浸出百分数(％ )B-过滤器和试样的质量(g)C-过滤器和侵蚀后试样的质量(g)A-过滤器质量(g)根据得出的浸出百分数，将光学玻璃耐水作用稳定性DW分为6类，其中1类指标 为浸出百分数(DW) <0.04。上述性能参数测试方法对于以下实施例同样适用。经测试，本实施的光学玻璃抗潮湿大气作用稳定性RC(S)(表面法)达到1级，耐 水作用稳定性(粉末法)达到1级。实施例2 13实施例2 13提供的光学玻璃组分百分比及对应性能如表1所示，制备方法均与 实施例1相同。表1实施例2 13提供的光学玻璃组分百分比及对应性能
权利要求
一种光学玻璃，其特征在于，包括以下成分25wt％～45wt％的P2O5；30wt％～45wt％的BaO；1wt％～10wt％的CaO；10wt％～20wt％的B2O3；0wt％～10wt％的Na2O；0wt％～10wt％的K2O；0wt％～15wt％的SrO；0wt％～5wt％的La2O30wt～0.5wt％的Sb2O3；和0wt～8wt％的Nb2O5。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，还包括 0wt%~ 8wt%&Mg0，MgO 的含量大于 0。
3.根据权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于，包括 lwt% 6wt%&Mg0。
4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，还包括 0 A1203，A1203 的含量大于 0。
5.根据权利要求4所述的光学玻璃，其特征在于，包括 lwt% A1203。
6.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 35wt% BaO。
7.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括3wt% 9衬％的CaO。
8.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括28wt% 40衬％的P205。
9.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃折射率为1.57 1. 63，阿贝数为62 68，透射比达到80%时，对应的波长小于360nm。
10.一种权利要求1 9任意一项所述的光学玻璃形成的光学元件。
全文摘要
本发明提供一种光学玻璃，包括25wt％～45wt％的P2O5，30wt％～45wt％的BaO，1wt％～10wt％的CaO，10wt％～20wt％的B2O3，0wt％～10wt％的Na2O，0wt％～10wt％的K2O，0wt％～15wt％的SrO，0wt％～5wt％的La2O3，0wt～0.5wt％的Sb2O3和0wt～8wt％的Nb2O5。本发明还提供一种由上述玻璃形成的光学元件。本发明提供的光学玻璃化学稳定性好，且光学性能满足折射率1.57～1.63，阿贝数为62～68，透射比达到80％时，对应的波长小于360nm的光学玻璃的要求。
文档编号C03C3/19GK101973705SQ20101029900
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者孙伟 申请人:成都光明光电股份有限公司