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. 90 I. 92之间，阿贝数(vd)在33 36之间的镧系光学玻璃。
背景技术：
近年来，为了满足高档数码产品高像素、小型轻便的要求，具有高折射、低色散等优点的镧系类光学玻璃的需求越来越大。由高折射率、低色散性的玻璃形成的透镜当与高折射率、高色散性的玻璃形成的透镜组合时能够降低光学系统的尺寸，同时能够降低色差，因此这种透镜作为构成图像传感系统或者诸如投影仪的投影光学系统的光学元件占据重要的位置。专利CN 101337768A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其组分中含有6%以上的Gd2O3作为必要成分，与本发明所保护的范围不同，此外还含有6%以上的Ta2O5, Gd2O3,Ta2O5价格昂贵，这会造成玻璃成本的大幅提高。专利CN 101239780A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其组分中含有12 36%的ZnO，过多的ZnO会使玻璃耐失透性和化学稳定性变差。专利CN 1944299A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其组分中含有20%以上的B2O3，过多的B2O3引入玻璃中会造成玻璃粘度降低，不利于成型，且与本发明所保护的范围不同；另外CN 1944299A中还含有22%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CN 101012103A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其权利要求中要求B2O3含量> SiO2含量，与本发明所保护的范围不同。专利CN 100352781C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的Li2O成分，Li2O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，这不符合本发明的目的要求。专利CN 1472154A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其含有I 8%的SiO2和13 19. 5%的B2O3，与本发明的保护范围有所不同。专利CN 101932533A中所公开的与本发明属于同类玻璃，但其权利要求I中要求Si02/B203彡1，这与本发明所保护的范围有所不同。
发明内容
发明要解决的问题本发明所要解决的技术问题是提供一种镧系光学玻璃，具体是提供一种折射率(nd)在I. 90 I. 92之间，阿贝数(vd)在33 36之间的镧系类光学玻璃，并且要求该玻璃化学稳定性、析晶性能足够好，玻璃价格也足够低，容易实现批量生产。 用于解决问题的方案本发明的技术解决方案是以Si02、B203、La203、Y203、Zr02、Zn0、Nb205、Ti02 为主要成分的，不含钍、镉、神的光学玻璃。折射率(nd)在I. 90 I. 92之间，阿贝数(vd)在33 36之间。以氧化物的质量百分比含量计，所述光学玻璃包含8 14%的Si02、5 10%的B2O3、38 46% 的 La2O3、8 14% 的 Y2O3、7 13% 的 Nb2O5、4 8% 的 ZrO2、4 8% 的 ZnO、4 8%的TiO2,含作为任选成分的O 6%W03、0 5%Gd203、0 5%的Ta205、0 4%的B a0和O 1%的Sb2O3，上述成分的总含量为100%。本发明所述的光学玻璃，在400nm或更小处显示出λ 7。。本发明所述的光学玻璃，其中Σ (La203+Gd203+Y203)在50%至60%之间。本发明所述的光学玻璃，其中不含有Li20、Yb203、PbO和氟化物成分。本发明还涉及ー种光学元件，其由上述的光学玻璃制成。
发明的效果本发明的玻璃化学稳定性、析晶性能足够好，玻璃价格也足够低，容易实现批量生产。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成分。另外，本发明中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。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5%吋，玻璃的熔化性能和稳定性会变差，而当其含量大于10%时，玻璃粘度变小，表面容易产生析晶层。所以，B2O3的含量控制在5% 10%之间，优选控制在6% 9%之间。SiO2在镧系玻璃中是玻璃网络生成体，同时可以提高玻璃高温粘度，在本发明中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。其含量低于8%吋，效果不明显，但其量高于14%时，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8% 14%之间，优选控制在8% 13%之间。本发明的玻璃中，除了要求B2O3和SiO2的含量在上述范围之内，还要求SiO2的含量要大于B2O3的含量。否则，玻璃的析晶性能、化学稳定性能无法满足需要。La2O3具有相对较高的折射率和较低的色散，是镧系高折射率玻璃的主要成分之一，这种光学特点使其与Y203、Nb205 —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38%时则难以较好地实现以上优点，而其含量大于46%时则会使玻璃的析晶性能逐渐变差。所以，La2O3的含量控制在38% 46%之间，优选控制在40% 45%之间。Y2O3与La2O3性能一致，具有较高的折射率和较低的色散，并改善玻璃的化学稳定性，而不降低玻璃抗失透稳定性、以及不増加色散。但其含量超过14%后，玻璃的析晶性能则会逐渐变差，含量低于8%吋，产生不了充分的效果。所以Y2O3的含量控制在8% 14%以下，优选控制在9% 13%之间。Gd2O3与Y203、La203性能一致，具有较高的折射率和较低的色散，并改善玻璃的化学稳定性，但其价格较高，含量引入过多时会大大提高玻璃的成本，所以Gd2O3的含量应控制在5%以下，优选不含。ZrO2具有改善光学常数、提高耐失透性和化学稳定性的作用，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，但其含量不足4%吋，效果不明显，而当其含量大于8%吋，玻璃的析晶性能会变差。所以，ZrO2的含量控制在4% 8%之间，优选控制在5% 7%之间。Nb2O5具有提高折射率、改善化学稳定性和析晶性能的作用。在本发明中，当其量小于7%时，这种效果不明显，而当其量超过13%时，玻璃的析晶性能反而会逐渐变差，并且不易达到本发明预期的光学性能。所以Nb2O5的含量控制在7% 13%之间，优选控制在8% 12%之间。ZnO可以降低玻璃的析晶倾向，并且具有助熔的性能，在本发明中，当其量小于4%时，这种效果不明显，而其含量超过8%后，玻璃的化学稳定性将逐渐变差。所以ZnO的含量 控制在4% 8%之间，优选控制在5% 7%之间。TiO2可以有效提高玻璃的折射率和色散，少量引入可以更为灵活的调整折射率和色散的匹配性，但若引入较多则会使玻璃着色加深。所以TiO2的含量控制在8%以下，优选控制在4% 8%之间。Ta2O5是作为获得高折射率和低得色散性能的成分引入的。在本发明中，当引入少量Ta2O5时，其具有不降低玻璃折射率而增加玻璃抗失透性能稳定性的效果，由于其价格较高，引入量过多时也会大幅提高玻璃的成本。因此Ta2O5含量控制在5%以下，同时优选控制在0% 3%之间。WO3可以提高玻璃的折射率和色散，少量引入可以更为灵活的调整折射率和色散的匹配性，同时具有改变玻璃析晶性能的作用，但其含量超过6%时玻璃短波段的透过率会逐渐变差。所以WO3的含量控制在6%以下，优选不含。BaO少量添加可以调整玻璃微观结构，使玻璃化学稳定性更好，但其总含量在4%以上时，对玻璃网络的破坏作用逐渐加强，从而使玻璃的析晶性能逐渐变差。所以其总量控制在4%以下，优选不含。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(Tl %，优选控制在(To. 5%。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、Fe、Co、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Yb203。实施例表I和表2中实施例I 16是本发明用于说明获得折射率(nd)在I. 90 I. 92之间，阿贝数(vd)在33 36之间的镧系光学玻璃的典型实验。根据下列表I 2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1340°C 1420°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，或者通过二次压型技术压制成型，即可制得这种环保型镧系光学玻璃或光学型件。比较例根据表3中提供的比例计算、称量、混合这些原料，进行与上述实施例1-16相同的制备光学玻璃的方法，得到光学玻璃。性能测试I、耐水性Dw和耐酸性Da的测试按照GB/T 17129标准使用粉末法进行测试。
2、λ 7。和 λ 5 的测试制作厚度为10±0. 1mm，具有经光学研磨的相互平行的平面玻璃试样，从与上述平面垂直的方向向该玻璃试样射入强度为Iin的光线，采用紫外分光光度计测定透射光线的強度U，将强度比U/iin称为玻璃的外部透过率。在波长20(T700nm的范围，将外部透过率为80%的波长记作λ8(ι、外部透过率为70%的波长记作λ 7(|、外部透过率为5%的波长记作入5。在波长20(T700nm的范围内，在λ 80以上的波长范围得到了 80%以上的外部透过率，在λ 5以上波长范围内得到了 5%以上的外部透过率。3、折射率nd和阿贝数u d的测试按照GB/T7962. 11-87标准的测试方法进行測定。将实施例1-16和比较例A-E所制备得到的光学玻璃按照上述测试方法进行测试，所得结果不于表I、表2和表3中。表I
权利要求
1.一种光学玻璃，其中含有作为必要成分的Si02、B203、La2O3> ZrO2, Nb2O5, ZnO, Y2O3和TiO2,不含钍、镉、砷，且满足SiO2含量> B2O3含量，折射率nd为I. 90 I. 92，阿贝数vd为.33 36 ; 其中，以质量％表示，包含作为必要成分的8 14%的Si02、5 10%的B203、38 46%的 La2O3、8 14% 的 Y2O3、7 13% 的 Nb2O5、4 8% 的 ZrO2、4 8% 的 Zn0、4 8% 的 TiO2，含作为任选成分的0 6%W03、0 5%Gd203、0 5%的Ta205、0 4%的BaO和0 1%的Sb2O3,上述成分的总含量为100%。
2.根据权利要求I所述的光学玻璃，其特征在于该光学玻璃在400nm或更小处显示出入70。
3.根据权利要求I或2所述的光学玻璃，其中E(La203+Gd203+Y203)在50%至60%之间。
4.根据权利要求I或2所述的光学玻璃，其中不含有Li20、Yb203、Pb0和氟化物成分。
5.一种光学兀件，其由权利要求I 4任何一项所述的光学玻璃制成。
全文摘要
本发明提供了一种适宜生产及二次压型的高折射低色散镧系光学玻璃。该高折射低色散镧系光学玻璃含有作为必要成分的SiO2、B2O3、La2O3、ZrO2、Nb2O5、ZnO、Y2O3和TiO2，含有作为任选成分的0～1wt%Sb2O3，不含钍、镉、砷，且满足SiO2含量＞B2O3含量，折射率(nd)在1.90～1.92之间，阿贝数(vd)在33～36之间。
文档编号C03C3/068GK102674691SQ20121014098
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者赵仲勋 申请人:湖北新华光信息材料有限公司