专利名称：光学玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种光学玻璃，具体是涉及一种折射率(nd)在I. 68 I. 70之间，阿贝数(vd)在48 50之间的娃酸盐镧系光学玻璃。
背景技术：
近年来，折射率(nd)在I. 68 I. 70之间、阿贝数(vd)在48 50之间的光学玻璃被广泛应用于CD、DVD等光碟系统的光学拾取镜头中，在摄像机和照相机的摄影镜头中也有广泛应用。为了使玻璃具有以上性能，现有的发明专利中常含有较多Nb205、ZnO, Li2O等成分，然而这些成分过多会导致玻璃粘度小、成型难度大、不易获得较高质量条纹，以及析晶严重等缺陷。专利CN101389574A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其含有作为必要组分 且价格昂贵、含量在15%以上的Gd2O3成分以及2. 5%以上的、会对熔炼装置有侵蚀作用并且会破坏玻璃网络结构、使玻璃析晶性能变差的Li2O成分，这不符合本发明的目的要求，另外CN101389574A中还含有10%以上的ZnO，过多的ZnO会使玻璃耐失透性和化学稳定性变差。专利CN1202033C中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其含有6%以上的ZnOJP本发明的保护范围有所区別，并且过多的ZnO会使玻璃耐失透性和化学稳定性变差，同时较多的ZnO会使玻璃粘度变小，使成型难度増大，不易获得较高均匀性的玻璃。专利CN101844866A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其含有作为必要成分的SnO2成分和1%以下的TiO2，和本发明的保护范围有所区别，而SnO2成分会影响玻璃的熔化性能，甚至会产生不熔物，这将会影响玻璃的均匀性和内部质量，另外较少的TiO2会促使引入较多的Nb2O5,这会使玻璃的析晶性能变差。专利CN101389576A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其含有作为必要组分且价格昂贵、含量在10%以上的Gd2O3成分以及I. 5%以上的、会对熔炼装置有侵蚀作用并且会破坏玻璃网络结构、使玻璃析晶性能变差的Li2O成分，这不符合本发明的目的要求。专利CN1967287A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其含有作为必要组分且价格昂贵的Gd2O3成分以及2%以上的、会对熔炼装置有侵蚀作用并且会破坏玻璃网络结构、使玻璃析晶性能变差的Li2O成分，这不符合本发明的目的要求，另外CN1967287A中还含有10%以上的ZnO，过多的ZnO会使玻璃耐失透性和化学稳定性变差。除此之外，专利CN1903760A、CN1967287A等所公开的发明则在玻璃组成、应用领域与用途、关注和要求的光学性能等方面与本发明有着明显区別。
发明内容
_9] 发明要解决的问题本发明所要解决的技术问题是提供ー种光学玻璃，具体是提供一种折射率(nd)在I. 68 I. 70之间，阿贝数(vd)在48 50之间的硅酸盐镧系类光学玻璃，并且要求该玻璃化学稳定性、析晶性能足够好的同时，玻璃价格也足够低，同时容易实现批量生产。用于解决问题的方案本发明提供ー种光学玻璃，所述光学玻璃以Si02、B203、Ba0、La203为主要成分，并且不含钍、镉、神，其折射率在I. 68 I. 70之间，阿贝数在48 50之间，以化合物的质量百分比含量计，所述光学玻璃包含=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%，以上成分总含量在95%以上，玻璃组分总含量为100%。
本发明的光学玻璃，其特征在于，以质量百分比含量计，Σ (CaO+SrO+BaO)大于39%, Σ (La203+Y203)在 12%至 20% 以内，玻璃中不含有 Li20、Yb203、Gd2O3 和 Ta2O5 成分。本发明的光学玻璃，其特征在于，其中还包含Na2O和K2O,以质量百分比含量计，Σ (Na2CHK2O)小于 2%。本发明的光学玻璃，其特征在于，具有较好的析晶性能，其析晶温度Lt小于970°C，优选在960°C以下。本发明的光学玻璃，按照GB/T17129的测试方法测试，其耐水性为I级，耐酸性为3级或更好。本发明的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃进ー步任选含有Na20、K2O, SrO、Nb2O5，其中Na2O、K2O、SrO、Nb2O5的总质量在光学玻璃中的含量不超过5%。发明的效果本发明的玻璃具有较好的析晶性能，化学稳定性好，玻璃价格足够低，容易实现批量生产。此外，本发明的光学玻璃中不含有对熔炼装置有侵蚀作用的Li2O和在近红外波段有吸收峰的Yb2O3以及价格昂贵的Gd203、Ta2O5成分。另外，本发明中优选不含有环境有害物质PbO以及环境有害物质且易挥发的氟化物成分。
具体实施例方式在本发明制得的硅酸盐镧系光学玻璃中，由下面所述的原因选择上述含量的每种组分。如下所述中，各组分的含量是以质量百分比(质量％)来表示的。SiO2可以提高玻璃高温粘度，在本发明中少量添加可以提高玻璃耐失透性、化学稳定性以及玻璃的机械性能，21%的含量足以保证以上性能。但其量高于25%吋，玻璃的耐失透性反而会变差，同时会使玻璃不易熔炼、转变温度升高，从而不利于玻璃模压成型。所以，SiO2的含量控制在21% 25%之间，优选控制在22% 25%之间。B2O3在镧系玻璃中是玻璃网络生成体，同时，B2O3还可以提高玻璃的熔化性能、提高玻璃的化学稳定性。当B2O3含量少于8%吋，玻璃的熔化性能和热稳定性会变差，而当其含量大于14%时，玻璃的粘度会逐渐变小，不易达到本发明的目的。所以，B2O3的含量控制在8% 14%之间，优选控制在9% 11%之间。La2O3具有相对较高的折射率和较低的色散，是镧系玻璃的主要成分之一，这种光学特点使其与Ti02、Ba0 —起调节玻璃的光学常数，这样的组合调整方式更有利于光学玻璃折射率与色散的匹配。La2O3的量小于12%时则难以较好地实现以上优点，而其含量大于18%时则会使玻璃的析晶性能逐渐变差。所以，La2O3的含量应控制在12% 18%之间，优选控制在13% 17%之间。
Y2O3成分在本发明中与La2O3的作用类似。在La2O3的量满足上述限定范围的基础上，可以加入3%以下的Y2O3，但是其总量Σ (La203+Y203)要控制在12%至20%以内。ZrO2具有改善光学常数和提高耐失透性及化学稳定性的作用，在镧系玻璃中还可以起到提高折射率和降低色散的作用，在本发明中为必要添加组分。当其含量不足O. 5%时，效果不明显，而当其含量大于3%时，玻璃的析晶性能会变差。所以，ZrO2的含量控制在O. 5% 3%之间，优选控制在O. 5% 2%之间。BaO成分对提高玻璃折射率是有效的，另外，BaO和ZnO共存可以保持优良的化学稳定性，同时可以得到耐失透性能更好的玻璃。当其含量不足34%时，效果不明显，并且不易达到所希望的光学常数，而当其含量大于40%时，玻璃的化学稳定性和析晶性能则会逐渐变差。所以，BaO的含量控制在34% 40%之间，优选控制在34% 38%之间。、
CaO成分的作用和BaO类似，在本发明中CaO的量控制在2% 7%之间，优选在4% 6%之间。SrO成分在本发明中与BaO和CaO的作用类似。可以加入3 %以下的SrO部分替代BaO和/或CaO成分，但BaO和CaO的量仍要满足上述限定范围，同时其总量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%以上可以更为灵活的调整折射率和色散的匹配性，但若引入超过5 %则会使玻璃着色加深。所以，TiO2的含量控制在2 % 5%之间，优选在2% 4%之间。ZnO可以降低玻璃的析晶倾向，在本发明中，当其量小于2%时，这种效果不明显，而其含量超过5%后，玻璃的化学稳定性将逐渐变差。所以，ZnO的含量控制在2% 5%之间，优选在3% 5%之间。Al2O3对改善玻璃的化学稳定性有益，但其含量超过3%后，玻璃的析晶性能就会逐渐变差，所以Al2O3的含量限定在O 3%，优选在O 2%。Sb2O3可作为除泡剂任意添加，但其含量在1%以内就足够了，而且Sb2O3若超过I %玻璃着色度将变大。因此Sb2O3组分含量限定在O 1%，优选在O 0.5%。本发明中，除以上成分以外、在不改变本发明目的的前提下，可少量加入碱金属氧化物。由于碱金属氧化物总含量Σ (Na2CHK2O)在2%以上时，会对玻璃网络有所破坏，使玻璃的析晶性能变差，所以Σ (Na2CHK2O)应控制在2%以下。为保证本发明所压制的型件的光谱透过率，本发明提供的光学玻璃不人为引入除以上组分以外的其它可以着色的元素V、Mo、Cr、Mn、F e、C O、Ni、Cu和Ag。同时，也不人为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，为更好的实现本发明的目标要求，本发明强调不含会对熔炼装置有侵蚀作用并且会破坏玻璃网络结构、使玻璃析晶性能变差的Li2O成分和在近红外波段有吸收峰的Yb2O3以及价格昂贵的Gd203、Ta2O5成分。实施例表I中实施例I 10是本发明用于说明获得折射率(nd)在I. 68 I. 70之间，阿贝数(vd)在48 50之间的硅酸盐镧系光学玻璃的典型实验。比较例A、B和C是折射率在I. 68 I. 70之间，阿贝数在48 50之间的对比实施方案。根据表I中提供的比例计算、称量、混合这些原料，并将制作的配合料投入熔炼装置中(鉴于本发明的应用要求，熔炼装置需要采用钼金坩埚)，然后在1150°C 1300°C采取适当的搅拌、澄清、降温エ艺进行熔炼后，浇注或漏注在成型模具中最后经退火、加工等后期处理，或者通过精密压型技术直接压制成型，即可制得这种环保型镧系光学玻璃或光学型件。然后使用粉末法按照GB/T 17129标准，对所得光学玻璃进行测试，将所得的化学稳定性数据耐酸性(Da)和耐水性(Dw)列于表I中。析晶温度(Lt)为液相线曲线温度，其采用DTA(差热分析)方法測量，本发明采用的是美国PE公司生产的Diamond TG-DTA型差热分析仪，其中測量曲线中温度最高 的热吸收峰对应的温度即为Lt，结果列于表I中。
权利要求
1.ー种光学玻璃，所述光学玻璃以Si02、B2O3> BaO, La2O3为主要成分，并且不含钍、镉、神，其折射率在I. 68 I. 70之间，阿贝数在48 50之间，以化合物的质量百分比含量计，所述光学玻璃包含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 %， 以上成分总含量在95%以上，玻璃组分总含量为100%。
2.根据权利要求I所述的光学玻璃，其特征在于，其中还包含Na2O和K2O,以质量百分比含量计，Σ (Na2CHK2O)小于2%。
3.根据权利要求I所述的光学玻璃，其特征在于，以质量百分比含量计，Σ(Na2CHK2O)小于2%，Σ (CaO+SrO+BaO)大于39%，Σ (La203+Y203)在12%至20%以内，玻璃中不含有Li20、Yb2O3> Gd2O3 和 Ta2O5 成分。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，其析晶温度Lt小于970°C。
5.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，按照GB/T17129的测试方法测试，其耐水性为I级，耐酸性为3级或更好。
全文摘要
本发明提供了一种以SiO2、B2O3、BaO、La2O3为主要成分的，不含铅、钍、镉、砷、氟的光学玻璃。折射率(nd)在1.68～1.70之间，阿贝数(vd)在48～50之间。具有析晶性能好、适宜生产的特点。按照GB/T 17129的方法测试，其耐水性(DW)为1级，耐酸性(DA)为3级或更好。以化合物的质量百分比含量计，所述光学玻璃包含SiO221～25％、B2O38～14％、La2O312～18％、ZrO20.5～3％、B aO34～40％、TiO22～5％、ZnO2～5％、C aO2～7％、Al2O30～3％、Sb2O30～1％，以上成分总含量在95％以上，玻璃组分总含量为100％。
文档编号C03C4/00GK102674686SQ20121012000
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者杨爱清, 霍金龙 申请人:湖北新华光信息材料有限公司