光学玻璃的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光学玻璃，特别是涉及一种折射率为1. 54-1. 62、阿贝数为50-65 的高耐候性、高透过率并适用于精密模压的光学玻璃。
【背景技术】
[0002] 从光性来看，折射率为1. 54-1. 62、阿贝数为50-65的玻璃属于传统的钡冕玻璃， 这类玻璃通常由SiO2-B2O3-BaO-R2O组分系统构成，其中，R 2O是指碱金属氧化物。
[0003] 通常来讲，此类光学玻璃的耐候性较差，耐候性较差的玻璃对玻璃元件的加工过 程以及长期使用有较大的负面影响。在光学零件抛光下盘后，已抛光完毕的玻璃表面对水 的亲和力大，表面吸湿性强，如果玻璃的耐候性不好，极易和空气中或者抛光工序中产生的 水发生反应，破坏抛光表面，降低抛光工序的良品率。另外，在光学镜片长期使用过程中，如 果玻璃的耐候性不好，尤其是长期在潮湿环境中使用，极易在玻璃表面形成腐蚀斑点，降低 光学设备的使用寿命。
[0004] 随着光学玻璃非球面精密压型的发展，对光学玻璃的Tg温度和膨胀系数方面提 出了要求。在光学玻璃非球面精密压型工序中，若光学玻璃的Tg温度低于590°C，压型过程 中模具的氧化作用降低，那么非球面模具的寿命将会大幅度延长，从而降低非球面精密压 型的成本。另外，非球面精密压型过程中，光学玻璃若膨胀系数超过100 X 1〇_7/Κ，压型件则 不容易得到理想的面型，甚至表面会产生裂纹。
[0005] 用于成像使用的玻璃对气泡度要求非常严格，如以成像光学元件通常要求的气泡 AO级别为例，按光学玻璃气泡质量标准GB/T7962. 8-2010规定，IOOcm3玻璃中，直径大于 0. 05mm的气泡总截面积为0. 03-0.1 mm2之间。
[0006] 在使用铂金器皿熔炼光学玻璃的过程中，一般采取高温澄清的方法排除气泡。澄 清的工艺温度与玻璃的高温粘度有关，玻璃的高温粘度越大，所采用的澄清工艺温度越高。 一般来讲，玻璃溶液能较好排除气泡的粘度在IOOdpas以下。然而，传统的耐候性较好的玻 璃，使用高达65%的SiO2，同时采用较少的碱金属，其高温粘度在IOOdpas左右对应温度达 到1500-1600°C，相应的在生产中的澄清温度需要1500-1600°C。高温粘度高的玻璃对生产 是相当不利的，主要表现在以下几个方面：1)炉体寿命及其铂金坩埚寿命会降低；2)能耗 较高，带来较大的环境负荷；3)高温作用下玻璃会加速和铂金反应，使成品玻璃中易出现 铂夹杂物，降低产品质量，增加铂金损耗；4)高温熔炼会降低玻璃的透过率；5)降低玻璃生 产产量。
[0007] CN03152699. 3采用摩尔百分比为2-20%的Li2O,来降低玻璃的高温粘度以及Tg 温度。在高温环境下，玻璃中的Li2O含量较高，极易腐蚀铂金坩埚。一方面会加大铂金损 失；另一方面，硅酸盐体系玻璃对铂元素的溶解率非常低，在低温成型过程中，玻璃溶液中 的铂元素容易析出，在玻璃中产生铂金夹杂物，降低生产玻璃的良品率。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种折射率为I. 54-1. 62、阿贝数为50-65的 高耐候性的光学玻璃，其高温粘度低，适用于非球面精密压型。
[0009] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃，其摩尔百分比含量包括： Si0250-65%、B2032-20%、Zn0 6-20%、Zr020 . 3-5%、Al203l-5%、Ca0 7-15%、Na20 2-8%、 K2O 0· 5-5 % 〇
[0010] 进一步的，还包括：La2030-4%、Ti020-4%、BaO 0-4%、SrO 0-4%、MgO 0-2%、 Li2O 0-4%、Sb2O3O-O. 8% 〇
[0011] 进一步的，Na2CHK2CHLi2O的总含量不超过14%。
[0012] 进一步的，Na2CHK2CHLi2O的总含量不超过12%。
[0013] 进一步的，其中，La2030-3%和 / 或 Li2O O-L 9%和 / 或 Sb2O3O-O. 5%。
[0014] 进一步的，其中，Si025 2-63%。
[0015] 进一步的，其中，B2033-18%。
[0016] 进一步的，其中，ZnO 7-18%。
[0017] 进一步的，其中，ZrO2O. 5-4%。
[0018] 进一步的，其中，Al2O3L 5-4. 5%。
[0019] 进一步的，其中，CaO 8-14%。
[0020] 进一步的，其中，Na2O 2. 5-7%和 / 或 K2O 1-4%。
[0021] 进一步的，所述玻璃400nm处内透过率大于98. 5% ;玻璃折射率为1. 54-1. 62 ;阿 贝数为50-65 ;耐候性浊度增加不超过1% ;Tg温度低于590°C ;100-300°C区间的膨胀系数 低于 100X 10_7/K ;1300°C粘度不超过 150dpas ;1400°C粘度不超过 IOOdpas0
[0022] 本发明的有益效果是：通过合理配比各组分的含量，使本发明的玻璃耐候性较好， 其在熔炼过程中最高温度不超过1450°C，高温粘度低，生产难度低，生产效率高，降低了生 产能耗，降低了铂金消耗，同时有利于提高玻璃的透过率；玻璃转变温度（Tg)低于590°C， 适用于非球面精密压型。
【具体实施方式】
[0023] 下面将描述本发明玻璃的各个组分，除非另有说明，各个组分的含量是用摩尔％ 表不。
[0024] SiO2是玻璃的网络形成体，是构成玻璃的骨架，在本发明玻璃体系中，当其含量高 于65%时，玻璃的高温粘度上升，玻璃的折射率下降；当其含量低于50%时，耐候性会降 低。因此，要维持较好的耐候性，获得较低的高温粘度，达到折射率和色散的设计标准，本发 明的SiO2的含量限定在50-65%之间，优选为52-63%。
[0025] B2O3也是玻璃形成体组分之一，同时也是一种良好的助溶剂。在本发明玻璃体系 中，B2O3的加入会显著提高玻璃原料的溶解性能，使得原料融化更加容易。本发明人通过潜 心研宄和大量试验发现，在本玻璃体系中，B2O3的含量是决定本玻璃系统耐候性的关键因素 之一，因为B2O3在本玻璃体系中，在不同含量下会形成不同的结构，对玻璃的耐候性产生巨 大的影响，具体表现为：B3+离子在含量较少的情况下，B3+离子处于[BO4]四面体中，将玻璃 中的由碱金属离子产生的断键重新连接起来，从而起到提升耐候性的作用。随着B2O3的含 量增加，B3+离子的结构向[BO3]三角体转化，反而使得耐候性下降。本发明中，B2O 3的加入 量若低于2%，一方面，助融效果不明显，另一方面，使得[BO4]四面体在玻璃网络中数量较 少，不能有效地将玻璃中的断键连接起来，导致耐候性下降；但B2O3的加入量若高于20%， 玻璃网络中的[BO3]三角体会增多，使得耐候性降低。因此，本发明中B2O3的含量限定为 2-20%，优选为 3-18%。
[0026] ZnO适量加入玻璃中，可以提高玻璃的折射率，同时还可以降低玻璃的高温粘度， 提高玻璃的耐候性。但是，如果ZnO加入量过多，玻璃的抗析晶性能会下降，同时高温粘度 较小，给成型带来困难。在本玻璃体系中，ZnO的含量若低于6 %，则折射率和高温粘度达不 到设计要求；若其含量高于20%，玻璃的抗析晶性能会下降，高温粘度达不到设计要求。因 此，ZnO的含量限定为6-20 %，优选为7-18 %。
[0027] ZrO2属于高折射氧化物，能显著提高玻璃的折射率，同时提高玻璃的耐候性。但 是，21〇2属于难溶氧化物，加入量过多会显著提高玻璃的高温粘度，同时带来产生结石与析 晶的风险。因此，其含量限定为0.3-5%，优选为0.5-4%。
[0028] Al2O3加入玻璃中能提高玻璃的耐候性，但其溶解比较困难，添加量过大会给 玻璃带来析晶性能下降的风险，因此，在本玻璃体系中，其加入量限定为1-5%，优选为 1. 5-4. 5% 〇
[0029] TiO2属于高折射氧化物，将其加入玻璃中能显著提高玻璃的折射率和色散，同时 可以提高玻璃的耐候性。但是，如果11〇2过多加入玻璃中，会损害玻璃的透过率，因此，TiO2的含量限定为0-4 %，优选为不添加。
[0030] La2O3属于高折射氧化物，添加到玻璃中可以提高玻璃折射率，同时对耐候性的提 高也是有利的。但是La2O3属于稀土氧化物，价格相对较为昂贵，加入量若高于4%，玻璃成 本将会上升，同时抗析晶性能会降低。因此，其添加量限定为0-4%，优选为0-3%。
[0031] Ca0、Ba0、Sr0、Mg0属