专利名称：光学玻璃和光学元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃技术领域，更具体地说，涉及一种光学玻璃和光学元件。
背景技术：
光学玻璃是用于制造光学仪器或机械系统中的透镜、棱镜、反射镜和窗口等的玻璃材料。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、数字摄像机、 望远镜、显微镜和透镜等光学仪器。近年来，随着数码相机、数字摄像机等日益流行，不仅对光学玻璃的需求持续扩大，并且对光学玻璃的性能也提出了更高的要求。例如，为了满足光学系统复消色差和超复消色差方面的性能，要求光学系统在较宽的波长范围的剩余色差较小。为了使光学系统在较宽的波长范围的剩余色差较小，目前通常采用两块具有不同色散系数的光学玻璃组合的方式。但是，该两块具有不同色散系数的光学玻璃对于第三种波长存在着剩余色差。为了消除该剩余色差，要求光学玻璃在相对部分色散相同的情况下， 有尽量大的色散系数值范围。为了解决上述问题，现有技术中通常采用化学组成为IO3-Al2O3-PbO的光学玻璃， 化03含量为45wt%以上，并且，PbO含量高达30 40wt%，其中，相对部分色散性能主要是利用化03处于三角体配位状态来实现。但是，由于含量超过45wt%的化03使玻璃化学稳定性较差，另外，为了得到理想的光学常数和质量，引入了对环境危害很大的1 元素，形成非环保的光学玻璃。现有技术中，为了满足折射率为1. 59 1. 63、阿贝数为42 47的光学玻璃的要求，光学玻璃通常采用SiO2-B2O3-RO-ZnO-PbO系统，其中，RO代表碱土金属氧化物；为了消除玻璃气泡，引入0. 1 0. 5wt%的As。随着社会的进步，含有1 等非环保元素的光学玻璃将逐渐被淘汰，各国政府也出台了相应的标准，对玻璃中1 元素的含量进行了限制。因此，设计和制造具有理想的光学参数的环保光学玻璃势在必行。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种环保的、折射率为1.59 1. 63、阿贝数为42 47的光学玻璃和光学元件。本发明提供一种光学玻璃，包括以下成分40wt % 55wt % 的 ；5wt % 20wt % 的化03 ；13wt% 25衬％的 Nb2O5 ；3wt % 20wt % 的 ；所述包括Na20、K2O和Li2O中的一种或几种；0 0 ；
0 ~ 5wt%^ BaO ；0 0.SId2O3。优选的，包括0. 5wt % 8wt % 的 ZiO2。优选的，包括45wt % 53wt % 的 SiO2。优选的，包括8wt % 18wt % 的化03。优选的，包括15wt% Nb205。优选的，包括1 wt % 7wt % 的 Nei2O。优选的，包括1 wt % 6wt % 的 K2O。优选的，包括Iwt % 7wt % 的 Li2O。优选的，折射率为1. 59 1. 63 ；阿贝数为42 47。本发明还提供一种上述技术方案所述的光学玻璃形成的光学元件。本发明提供一种光学玻璃，包括以下成分40wt % 55wt %的SW2 ；5wt % 20wt % 的 B2O3 ； 13wt % 25wt % 的 Nb2O5 ； 3wt%~ 20wt % 的 R2O ；所述 R2O 包括 Na2O, K2O 和 Li2O 中的一种或几种；0 ；0 IOwt %的 ^O2 ；0 5wt%&Ba0 ；0 0. 5wt% 的Sb203。SiO2具有维持玻璃抗失透性的作用，并且具有形成玻璃的网格组分的作用。化03 中的B元素能够实现短波部分色散小，同时作为氧化物可以提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，并且可以降低玻璃高温熔融粘度。Nb2O5中的Nb元素可以增大中波部分色散，但不明显增大短波部分色散，同时也赋予玻璃高折射率的组分，并且具有改进玻璃的抗失透性的作用。Na2O是玻璃助熔剂，可以降低玻璃的转变温度。K2O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的结晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。Li2O是强助溶剂，可以降低玻璃的软化温度。本发明相对现有技术降低了化03的含量，从而使光学玻璃有较好的化学稳定性。本发明提供的光学玻璃无需添加非环保元素。实验结果表明，本发明提供的光学玻璃折射率为1. 59 1. 63、阿贝数为42 47，满足现代成像设备的需要。
具体实施例方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供一种光学玻璃，包括以下成分40wt % 55wt % 的 ；
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5wt % 20wt % 的化03 ；13wt % 25wt % 的 Nb2O5 ；3wt % 20wt % 的 Ii2O ； 所述包括Na20、K2O和Li2O中的一种或几种；0 0 ZrO2 ；0 ~ 5wt % 的 BaO ；0 0. 5wt % 的 SId2O3。SiO2是重要的玻璃形成体氧化物，以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网络，是形成光学玻璃的骨架。SiO2具有维持玻璃抗失透性的作用。SiO2的含量限定为 40wt % 55wt %，优选为 45wt % 53wt %。B2O3是一种形成光学玻璃的重要的氧化物，对于形成光学玻璃的网络有效，B2O3中的B元素能够实现光学玻璃在短波部分色散小，同时适量化03的引入能够降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，并且可以降低玻璃高温熔融粘度。氏03的含量限定为5wt % 20wt %，优选为8wt % 18wt %。Nb2O5是赋予玻璃高折射率的组分，Nb2O5中的Nb元素可以增大中波部分色散，但不明显增大短波部分色散，并且具有改进玻璃的抗失透性的作用。Nb2O5含量过高，会导致玻璃色散升高，同时使玻璃的短波透过率下降，另外由于Nb2O5是价格昂贵的原料，过多使用将大大降低玻璃的经济性。Nb2O5的含量限定为13wt% 25wt%，优选为15wt% 23wt%。Na2O是玻璃助熔剂，可以降低玻璃的转变温度。K2O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的结晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。Li2O是强助溶剂，可以降低玻璃的软化温度。的含量限定为3wt% 20wt%。Nei2O的含量可以为lwt% 7wt%， K2O的含量可以为Iwt % 6wt%，Li2O的含量可以为Iwt % 7wt%。WO3是一种改良光学玻璃抗失透性的组分。WO3的含量可以为0 5wt%，还可以为lwt^-Swt^。当WO3的含量超过5wt%时，光学玻璃对短波范围的吸收增强，光学玻璃将容易显色。ZrO2能提高光学玻璃的黏度、硬度、弹性、折射率、化学稳定性，降低玻璃的热膨胀系数。^O2的含量可以为0 IOwt%，还可以为0. 5wt% 8wt%。BaO能提高光学玻璃的折射率、光泽和化学稳定性。BaO的含量可以为0 5wt%， 还可以为lwt% 3wt%。Sb2O3为澄清剂，含量可以为0 0. 5wt%，还可以为0. 01wt%~ 0. 3wt%0对于本发明提供的光学玻璃的制备方法，并无特别限制，按照本领域技术人员熟知的方法进行制备。将原料进行熔化、澄清、均化、降温成型，得到光学玻璃。本发明提供的光学玻璃的性能参数按照如下方法进行测试。其中折射率(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。转变温度(Tg)按照《GB/T7962. 16-1987无色光学玻璃测试方法线膨胀系数、转变温度和弛垂温度》测试，即被测样品在一定的温度范围内，温度每升高1°C，在被测样品的膨胀曲线上，将低温区域和高温区域直线部分延伸相交，其交点所对应的温度。
密度按照《GB/T 7962. 20-1987无色光学玻璃测试方法密度测试方法》测试。粘度根据ASTM C965标准规定的测试方法，用旋转粘度计进行测试。抗潮湿大气作用稳定性RC(Q按照在温度50°C，相对湿度85%的条件下，玻璃抛光表面形成水解斑点的时间进行测试，大于20小时为1级，5 20小时之间为2级，小于5 小时为3级。抗酸作用稳定性按照在0. 1N、温度50°C的醋酸溶液作用下，玻璃抛光表面的破坏深度达到135nm的时间来测试，大于5小时为1级，时间在1 5小时之间为2级， 小于1小时为3级。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。本发明的光学元件无需添加非环保元素，具有折射率为1. 59 1. 63，阿贝数为42 47。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等。为了进一步了解本发明的技术方案，下面结合具体的实施例，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。实施例1 12提供的光学玻璃组分百分比及对应性能如表1、表2所示。本发明实施例1 12所提供的光学玻璃按照如下方法制备将实施例1 12中光学玻璃的成分所对应的原料按比例称量，充分混合后加入连熔池炉上，1000°C 1380°C左右熔化、澄清和均化；在480 520°C左右将熔融玻璃浇注入预热后的金属模；将注入预热后的金属模的熔融玻璃同金属模一起放入退火炉内徐冷退火后得到光学玻璃，测试光学玻璃的相关参数。实施例1 12提供的光学玻璃在压型时不析晶、不失透。表1实施例1 6提供的光学玻璃的组分百分比及对应性能
权利要求
1.一种光学玻璃，其特征在于，包括以下成分 40wt% ；5wt% 化03 ；13wt% Nb2O5 ；3wt% I 20 ；所述包括Na20、K2O和Li2O中的一种或几种； 0 WO3 ； 0 IOwt%的 ^O2 ； 0 5wt%^ BaO ； 0 0.SId2O3。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 0. 5wt% ZrO2。
3.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 45wt% SiO2。
4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 8wt% B2O3。
5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 15wt% Nb2O5。
6.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 Iwt % Na2O。
7.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 Iwt % K2O。
8.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括 Iwt % Li20。
9.根据权利要求1 8任意一项所述的光学玻璃，其特征在于， 折射率为1. 59 1. 63 ；阿贝数为42 47。
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
本发明公开了一种光学玻璃，包括以下成分40wt％～55wt％的SiO2；5wt％～20wt％的B2O3；13wt％～25wt％的Nb2O5；3wt％～20wt％的R2O；所述R2O包括Na2O、K2O和Li2O中的一种或几种；0～5wt％的WO3；0～10wt％的ZrO2；0～5wt％的BaO；0～0.5wt％的Sb2O3。本发明提供的光学玻璃无需添加非环保元素。实验结果表明，本发明提供的光学玻璃折射率为1.59～1.63、阿贝数为42～47，满足现代成像设备的需要。
文档编号C03C3/097GK102199001SQ20111002891
公开日2011年9月28日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者孙伟 申请人:成都光明光电股份有限公司