专利名称：：光学玻璃的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种适用于精密压制成形，特别是机械性能优异的磷酸盐光学玻璃。
背景技术：
：至今，作为具有高分散性的光学玻璃，存在含有P20s作为基本成分的磷酸盐光学玻璃，但是其存在的问题是机械性能不足，以及在诸如光学玻璃元件抛光和洗涤的生产步骤期间或者在其长期使用期间，容易在表面上产生划痕并且易于产生由该划痕引起的裂缝。因此，需要开发在生产期间操作性优异或者产品耐久性优异的磷酸盐光学玻璃。在通过其中仅对光学表面进行压制成形而不后处理的精密压制成形方法制造光学玻璃元件的情况下，为了便于成形，采用含有碱金属/碱土金属元素的光学玻璃。因此，特别地，机械性能的问题变得重要。为了提高磷酸盐光学玻璃的成形性，专利文件1和2中已经提出含有大量碱金属元素的组合物，但是它们在机械性能方面并不令人满思。专利文献1:JP-A-2005-154248(发明的详细说明等等)专利文献2:JP-A-2003-160355(发明的详细说明等等)
发明内容本发明要解决的问题本发明的目的是提供一种磷酸盐基光学玻璃，其具有折射率为1.7(Knd〈1.89和阿贝数为2030的光学常数，并且机械性能也优异。解决问题的手段本发明提供一种光学玻璃，按照质量％计，其包含P205:10~30，Nb205:25~50，B203:0,1~30,BaO:0.1~2,Li20:0~10，Na20:0.14，K20:0~10，Bi203:卜20，Ge02:014,Ti02:0.1~5，以及W03:1~14。本发明进一步提供一种光学玻璃，按照质量％计，其包含P205:10~30，Nb205:30~50，B203:0.卜30，BaO:0.卜2，Li20:010，Na20:0.1~4，K20:0~10，Bi203:1~20，Ge02:014，Ti02:0.1~5，以及W03:1~14。按照质量％计，优选本发明的光学玻璃基本上包含..P205:10~30，Nb2Os:2550,B203:0.1~30，BaO:0.12，Li20:010，Na20:0.1~4，K20:010,Bi203:120，Ge02:014，Ti02:0.卜5，以及W03:1~14。按照质量％计，进一步优选本发明的光学玻璃基本上包含P205:10~30，Nb205:3050，B203-(U30，BaO:(U~2，Li20:010，Na20:0.卜4,K20:010，Bi203:120，Ge02:014，Ti02:0.15,以及W03:1~14。本发明的优点本发明的磷酸盐基光学玻璃(以下称为本玻璃)含有P205、Nb205、B203、BaO、Na20、Bi203、Ti02和W03作为必要成分，由此具有高折射率和高分散性的光学性能。根据本玻璃，获得折射率nd为1.70~1.89和阿贝数vd为20~30的光学性能。根据本玻璃，因为能够使得液相线温度(L.T.)为90(TC以下，所以该光学玻璃几乎不失透并提高了生产率。而且，根据本玻璃，因为能够使得玻璃化转变温度Og)为525。C以下，所以降低了通常形成在模具表面上的保护膜和离型膜的劣化程度，结果提高了模具的耐久性，从而显著地提高了生产率。此外，根据本玻璃，因为诸如维氏硬度的机械性能优异，所以光4学元件在生产步骤期间的操作性能优异，而且在光学元件使用期间几乎不产生划痕等，使得光学元件的耐久性提高。具体实施方式本玻璃包含P205、Nb205、B203、BaO、Na20、Bi203、Ti02和wo3的各成分。设定各成分范围的理由如下。在本说明书中，除非另作说明，％是指质量％。本玻璃中，p2o5是形成玻璃的主要成分(形成玻璃的氧化物)并且是必要成分。本玻璃中，当P20s的含量过小时，存在玻璃可能变得不稳定的担心，例如该玻璃可能变得容易失透。因此，本玻璃中P20s的含量为10%以上。P20s的含量优选为15%以上，并且P20s的含量更优选为20%以上。特别地，p205的含量优选为23%以上。另一方面，当P205的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且成形温度变高。因此，本玻璃中P20s的含量为30%以下。P20s的含量优选为29%以下，并且P205的含量更优选为28%以下。P20s的含量特别优选为26%以下。本玻璃中，Nb20s是为获得所需光学性能而必需的成分。当Nb20s的含量过小时，存在可能不会获得所需光学性能的担心。因此，本玻璃中Nb20s的含量为25%以上。Nb20s的含量优选为28%以上，并且Nb20s的含量更优选为29%以上。Nb205的含量特别优选为30%以上。另一方面，当Nb20s的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且该玻璃变得不稳定。因此，本玻璃中Nb20s的含量为50%以下。Nb20s的含量优选为45%以下，并且Nb20s的含量更优选为40%以下。>[1)205的含量特别优选为36%以下。本玻璃中，B203是必要成分并且具有使玻璃稳定化的效果。当B203的含量过小时，存在上述效果可能变得不足的担心。因此，本玻璃中8203的含量为0.1%以上。8203的含量优选为0.5%以上，并且8203的含量更优选为0.7%以上。B203的含量特别优选为4%以上。另一方面，当B203的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且成形温度变高。因此，本玻璃中B203的含量为30%以下。B203的含量优选为10%以下，并且B203的含量更优选为8%以下。B203的含量特别优选为6%以下。本玻璃中，BaO是必要成分并且具有使玻璃稳定化的效果。当BaO的含量过小时，存在上述效果可能变得不足的担心。因此，本玻璃中BaO的含量为0.1%以上。BaO的含量优选为0.2%以上，并且BaO的含量更优选为0.5%以上。BaO的含量特别优选为0.7%以上。另一方面，当BaO的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能。因此，本玻璃中BaO的含量为2%以下。BaO的含量优选为1.5%以下，并且BaO的含量更优选为1.4%以下。BaO的含量特别优选为1.3%以下。本玻璃中，Li20不是必要成分但是具有软化该玻璃的效果。在含有Li20的情况下，为了容易地获得软化该玻璃的效果，Li20的含量优选为3%以上并且Li20的含量更优选为4%以上。Li20的含量特别优选4.5%以上。另一方面，当Li20的含量上升时，存在该玻璃可能变得不稳定的担心。因此，Li20的含量优选为10%以下，并且Li20的含量更优选为7%以下。Li20的含量特别优选为6%以下。本玻璃中，Na20是必要成分并且具有软化该玻璃的效果。当含量过小时，存在上述效果可能变得不足的担心。因此，本玻璃中Na20的6含量为0.1%以上。Na20的含量优选为0.3%以上，并且Na20的含量更优选为0.5%以上。Na20的含量特别优选为1.0%以上。另一方面，当Na20的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且存在该玻璃可能变得不稳定的担心。因此，Na20的含量为4%以下。Na20的含量优选为2.5%以下，并且Na20的含量更优为选2%以下。Na20的含量特别优选为1.9%以下。本玻璃中，K20不是必要成分但是具有软化该玻璃的效果。在含有K20的情况中，为了容易地获得软化该玻璃的效果，K20的含量优选为1%以上并且K20的含量更优选为3%以上。K20的含量特别优选为4%以上。另一方面，当K20的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且存在该玻璃可能变得不稳定的担心。因此，K20的含量优选为10%以下。K20的含量更优选为7%以下。K20的含量特别优选为5%以下。本玻璃中，Bi203是必要成分并且具有软化该玻璃而且获得高折射率和高分散性的效果。当含量过小时，存在上述效果可能变得不足的担心。因此，本玻璃中Bi203的含量为1%以上。Bi203的含量优选为10%以上，并且Bi203的含量更优选为12%以上。Bi203的含量特别优选为14%以上。另一方面，当Bi203的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且可见光的透过率降低。因此，81203的含量为20%以下。Bi203的含量优选为19%以下并且81203的含量更优选为18%以下。Bb03的含量特别优选为17%以下。基于相同的原因，本玻璃中Bi203的含量最优选为6摩尔％以下。本玻璃中，Ge02不是必要成分但是具有稳定该玻璃的效果。当含7量过小时，存在上述效果可能变得不足的担心。因此，在添加Ge02的情况下，本玻璃中Ge02的含量优选为0.1%以上。Ge02的含量更优选为1%以上。Ge02的含量特别优选为2%以上。另一方面，当Ge02的含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且材料成本增加。因此，在添加Ge02的情况下，本玻璃中Ge02的含量优选为14%以下，并且Ge02的含量更优选为10%以下。Ge02的含量特别优选为5%以下。本玻璃中，Ti02是必要成分并且具有获得高折射率和高分散性的效果。当含量过小时，存在上述效果可能变得不足的担心。因此，在添加Ti02的情况下，本玻璃中Ti02的含量为0.1%以上。TiCb的含量优选为1%以上，并且Ti02的含量更优选为1.5%以上。Ti02的含量特别优选为2%以上。另一方面，当含量上升时，变得难以获得所需的光学性能，而且可见光的透过率降低。因此，Ti02的含量为5%以下。Ti02的含量优选为4%以下，并且Ti02的含量更优选为3.5%以下。Ti02的含量特别优选为3%以下。本玻璃中，W03是必要成分并且具有获得高折射率和高分散性的效果。当含量过小时，存在上述效果可能变得不足的担心。因此，在添加W03的情况下，本玻璃中W03的含量为1%以上。W03的含量优选为4%以上，并且W03的含量更优选为5%以上。W03的含量特别优选为6%以上。另一方面，当含量上升时，该玻璃变得不稳定，而且可见光的透过率降低。因此，W03的含量为14%以下。W03的含量优选为12%以下，并且W03的含量更优选为11%以下。W03的含量特别优选为10%以下。本玻璃中，为了调节光学性能，Zr02、Gd203、Ta205、La203、Y203、￥1)203或者0&203的任何一种或多种可以作为任选成分添加。当含量小时，几乎不能获得光学性能的调节效果。因此，按照Zr02+Gd203+Ta205+La203+Y203+Yb203+Ga203的总量计，或者按照Zr02、Gd203、Ta205、La203、Y203、丫1)203和Ga20^$—种的含量计，该含量优选为1%以上。以上含量更优选为2%以上并且以上含量特别优选为3%以上。另一方面，因为用于调节光学性能的以上每种成分都很昂贵，在重视成本的情形下，优选尽可能抑制该含量。因此，在添加它们的情况下，按照Zr02+Gd203+Ta205+La203+Y203+Yb203+Ga203的总量计，或者按照Zr02、Gd203、Ta205、La203、Y203、Yb203和Ga203任一种的含量计，该含量优选为10%以下，更优选为5%以下，特别优选为4%以下。此外，本玻璃中，从成形温度和对环境方面影响的观点来看，优选基本上不包含Si02、ZnO、PbO、Te02、F和As203。在这里，基本上不包含是指含量为0.05%以下。本玻璃中，Sb203不是必要成分，但是可以添加作为玻璃熔化时的澄清剂。其含量优选为1%以下，更优选为0.5%以下，特别优选为0.1%以下。本玻璃中，在添加Sb203的情况下，其下限优选为0.01%以上，更优选为0.05%以上，特别优选为0.1%以上。作为本玻璃的光学性能，折射率nd优选为1.70~1.89。折射率nd更优选为1.80以上，并且折射率rid特别优选为1.81以上。而且，折射率nd更优选为1.87以下，并且折射率nd特别优选为1.86以下。本玻璃的阿贝数Vd优选为20~30。阿贝数Vd更优选为21以上，并且阿贝数Vd特别优选为22以上。而且，阿贝数Vd更优选为25以下，并且阿贝数Vd特别优选为24以下。当该玻璃的液相线温度(L.T.)是卯(TC以下时，该玻璃变得几乎不失透并且生产率提高，因此优选该液相线温度。液相线温度L.T.更优选为895'C以下，并且液相线温度L.T.特别优选为89(TC以下。当本玻璃的玻璃化转变温度Tg是525'C以下时，能够降低成形温度，并且形成在模具表面上的保护膜等的耐久性提高，因此优选该玻璃化转变温度。玻璃化转变温度更优选为50(TC以下，并且玻璃化转变温度特别优选为48(TC以下。至于本玻璃的机械性能，当维氏硬度Hv为475MPa以上时，在产品上几乎不产生划痕，并且生产时的操作性和使用时的耐久性提高，因此优选该维氏硬度。维氏硬度Hv更优选为500MPa以上。维氏硬度Hv特别优选为525MPa以上。用于制造本玻璃的方法没有特别限制，例如它能够通过如下操作制造称重和混合用于普通光学玻璃的原料如氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硝酸盐，将得到的混合物放置在铂坩埚中，在大约900U0(TC下熔化，澄清并且搅拌210小时，将它浇铸入已经预热至约50(TC的模具，将所得产物逐渐冷却。实施例本发明的实施例等将在以下说明。例1和2是本发明的比较例，例315是本发明的实施例。在此，例1和2分别是JP-A-2005-154248中描述的例5和例7。称重原料以形成表1和2中所示的化学组成(％)。作为用于每种玻璃的原料，在P205的情况下使用H3P04，在B203的情况下使用H3B03，在BaO的情况下使用BaC03，在Li20的情况下使用Li2C03，在Na20的情况下使用Na2C03，在K20的情况下使用K2C03，在Nb205、Bi203、Ge02、Ti02和W03的情况下使用各自的氧化物。将称重后的原料混合，将得到的混合物放置在内体积为约300立方厘米的鉑坩埚中，在9001100'C下熔化26小时，澄清，搅拌，然后浇铸入在约50(TC下预热的具有长150mmX宽50mm尺寸的矩形模具中，随后以约TC/分钟的速度逐渐冷却以形成样品。折射率nd是相对于氦d线的折射率，阿贝数vd由等式vd=(nd-l)/(riF-nc)确定，其中~和nc分别是相对于氢F线的折射率和相对于氢C线的折射率。并且，通过折射计(由Kalnew光学工业社(KalnewOpticalIndustries)制造，商标名KRP-2)测量折射率。测量值求至小数点后第五位，在四舍五入至小数点后第四位后记录下折射率nd，在四舍五入至小数点后第一位后记录下阿贝数vd。使用维氏硬度测量机(由AKASHI社制造，商标名MVK-H2)通过压痕试验方法评价维氏硬度Hv。具体地，在室温和大气气氛下，在压痕负荷25g和加压时间15秒下，将维氏硬度计压头压入到平滑的样品表面上，根据下列等式基于由压头压入产生压痕的尺寸确定维氏硬度。一个样品进行五次测量，维氏硬度由除最大值和最小值以外的三个值的平均值确定。维氏硬度Hv(MPa)=(1.854P/d2)X9.8P:试验负荷(千克)d:压痕的对角线长度(毫米)关于液相线温度，将约510g的玻璃样品放置在铂皿中，在自然冷却下将在870、880、890、900、910或者920。C下保持一小时的样品冷却，然后观察有无晶体析出，没有观察到结晶的最低温度被认为是11液相线温度。通过热膨胀方法借助于热分析装置(由BrukerAXSK.K.制造，商标名TMA4000SA)在5。C/分钟的升温速度下测量玻璃化转变温度Tg。关于玻璃溶解性等，作为在以上样品制备时目视观察的结果，确认例115在溶解性方面没有问题，并且得到的玻璃样品不包含气泡和条纹。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>尽管已经详细地并参考其具体实施方式描述了本发明，但在不脱离其精神和范围的情况下可以对其作出各种变化和修改对本领域技术人员而言是显而易见的。本申请基于2007年3月14日提交的日本专利申请2007-065189号，其内容并入此处作为参考。工业实用性因为本基材是具有所需值的折射率的低分散性光学玻璃并且机械性能优异而且压制成形能力优异，所以该基材可用作精密压制成形用光学玻璃。权利要求1.一种光学玻璃，按照质量％计，其包含P2O510～30，Nb2O525～50，B2O30.1～30，BaO0.1～2，Li2O0～10，Na2O0.1～4，K2O0～10，Bi2O31～20，GeO20～14，TiO20.1～5，和WO31～14。2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中Nb205的含量为30~50质3.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其基本上不含Si02、ZnO、PbO、Te02、F禾BAs203。4.如权利要求l、2或3所述的光学玻璃，其具有1.70~1.89的折射率nd和20~30的阿贝数vd。5.如权利要求1、2、3或4所述的光学玻璃，其中液相线温度(L.T.)为900°C以下。6.如权利要求1至5中任一项所述的光学玻璃，其具有525'C以下的玻璃化转变温度。全文摘要本发明提供一种光学玻璃，其具有折射率为1.70～1.89、阿贝数为20～30的光学常数和优异的化学耐久性。按照质量％计，所述光学玻璃含有P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>10～30，Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>25～50，B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0.1～30，BaO0.1～2，Li<sub>2</sub>O0～10，Na<sub>2</sub>O0.1～4，K<sub>2</sub>O0～10，Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>1～20，GeO<sub>2</sub>0～14，TiO<sub>2</sub>0.1～5，以及WO<sub>3</sub>1～14。文档编号C03C3/12GK101636359SQ20088000833公开日2010年1月27日申请日期2008年3月12日优先权日2007年3月14日发明者大川博之,杉本直树申请人:旭硝子株式会社