本发明涉及一种光学玻璃，尤其是涉及一种折射率为1.65～1.73、阿贝数为25～35的光学玻璃。
背景技术：
随着光电行业的发展，对光学元件提出了小型化、轻量化、高性能化的要求，这就使得折射率为1.65～1.73、阿贝数为25～35的光学玻璃的需求量越来越大。
光学玻璃在使用过程中会受到环境及各种液体(如酸、碱、水等)的侵蚀，因此光学玻璃对这些侵蚀的抵抗能力，即光学玻璃的化学稳定性对于仪器的使用精度和寿命至关重要。cn101215086a公开的一种折射率为1.65～1.85、阿贝数为20～35的光学玻璃，其含有大量的p2o5和nb2o3，化学稳定性难以满足现代光学对光学材料的要求。
技术实现要素：
基于以上原因，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优异化学稳定性的折射率为1.65～1.73、阿贝数为25～35的光学玻璃。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃，其组分以重量百分比表示，含有：sio2：35～50％；tio2：21～38％；na2o：5～22％；k2o：1～12％；bao：1～15％；nb2o5：0～10％，其中(nb2o5+k2o)/sio2为0.02～0.45。
进一步的，上述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，还含有：b2o3：0～10％；和/或sro：0～10％；和/或cao：0～10％；和/或mgo：0～10％；和/或ln2o3：0～5％；和/或zro2：0～5％；和/或li2o：0～8％；和/或al2o3：0～5％；和/或zno：0～5％；和/或sb2o3：0～1％，其中所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种。
光学玻璃，其组分以重量百分比表示，由sio2：35～50％；tio2：21～38％；na2o：5～22％；k2o：1～12％；bao：1～15％；nb2o5：0～10％；b2o3：0～10％；sro：0～10％；cao：0～10％；mgo：0～10％；ln2o3：0～5％；zro2：0～5％；li2o：0～8％；al2o3：0～5％；zno：0～5％；sb2o3：0～1％组成，其中(nb2o5+k2o)/sio2为0.02～0.45，所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种。
进一步的，上述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：tio2/sio2为0.45～1.0；和/或b2o3/sio2为0.2以下；和/或(zro2+k2o)/na2o为0.05～1.0；和/或tio2/(bao+nb2o5)为1.5～10.0；和/或nb2o5/tio2为0.3以下；和/或(cao+mgo+zno)/bao为0.6以下。
进一步的，上述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：sio2：37～47％；和/或tio2：25～35％；和/或na2o：8～18％；和/或bao：2～10％；和/或nb2o5：0～7％；和/或k2o：3～10％；和/或b2o3：0～5％；和/或sro：0～5％；和/或cao：0～5％；和/或mgo：0～5％；和/或ln2o3：0～3％；和/或zro2：0～3％；和/或li2o：0～4％；和/或al2o3：0～3％；和/或zno：0～3％；和/或sb2o3：0～0.5％，其中，所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种。
进一步的，上述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：tio2/sio2为0.5～0.9；和/或b2o3/sio2为0.15以下；和/或(zro2+k2o)/na2o为0.1～0.8；和/或(nb2o5+k2o)/sio2为0.05～0.35；和/或nb2o5/tio2为0.2以下；和/或(cao+mgo+zno)/bao为0.4以下；和/或tio2/(bao+nb2o5)为2.0～8.0。
进一步的，上述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：sio2：40～45％；和/或tio2：26～32％；和/或na2o：10～16％；和/或bao：3～9％；和/或nb2o5：0～3％；和/或k2o：4～9％；和/或b2o3：0～3％；和/或sro：0～3％；和/或cao：0～3％；和/或mgo：0～3％；和/或ln2o3：0～1％；和/或zro2：0～2％；和/或li2o：0～3％；和/或al2o3：0～1％；和/或zno：0～1％，其中，所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种。
进一步的，上述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，各组分含量满足以下7中情形中的一种以上：tio2/sio2为0.55～0.8；和/或b2o3/sio2为0.1以下；和/或(zro2+k2o)/na2o为0.2～0.6；和/或(nb2o5+k2o)/sio2为0.08～0.25；和/或nb2o5/tio2为0.1以下；和/或(cao+mgo+zno)/bao为0.2以下；和/或tio2/(bao+nb2o5)为2.5～6.0。
进一步的，上述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，tio2、sio2、na2o、k2o和bao的合计含量为96％以上，更优选tio2、sio2、na2o、k2o和bao的合计含量为97％以上，进一步优选tio2、sio2、na2o、k2o和bao的合计含量为98％以上。
进一步的，上述的光学玻璃的折射率nd为1.65～1.73，优选为1.66～1.72，更优选为1.67～1.71；阿贝数νd为25～35，优选为28～33，更优选为29～32。
进一步的，上述的光学玻璃的耐酸作用稳定性da为2类以上，优选为1类；和/或耐水作用稳定性dw为2类以上，优选为1类；和/或密度ρ为3.2g/cm3以下，优选为3.1g/cm3以下，更优选为3.0g/cm3以下；和/或热膨胀系数α-30/70℃为98×10-7/k以下，优选为96×10-7/k以下，更优选为93×10-7/k以下；和/或转变温度tg为600℃以下，优选为590℃以下，更优选为580℃以下；和/或磨耗度fa为150～200，优选为160～190，更优选为170～185。
玻璃预制件，采用上述的光学玻璃制成。
光学元件，采用上述的光学玻璃或上述的玻璃预制件制成。
光学仪器，采用上述的光学玻璃或上述的光学元件制成。
本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明光学玻璃在具有1.65～1.73的折射率、25～35的阿贝数同时，具有优异的化学稳定性。
具体实施方式
下面，对本发明的光学玻璃的实施方式进行详细说明，但本发明不限于下述的实施方式，在本发明目的的范围内可进行适当的变更来加以实施。此外，关于重复说明部分，虽然有适当的省略说明的情况，但不会因此而限制发明的主旨。以下内容中有时候将本发明光学玻璃简称为玻璃。
[光学玻璃]
下面对本发明光学玻璃的各组分范围进行说明。在本说明书中，如果没有特殊说明，各组分的含量全部采用相对于换算成氧化物的组成的玻璃物质总量的重量百分比表示。在这里，所述“换算成氧化物的组成”是指，作为本发明的光学玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐及氢氧化物等熔融时分解并转变为氧化物的情况下，将该氧化物的物质总量作为100％。
除非在具体情况下另外指出，本文所列出的数值范围包括上限和下限值，“以上”和“以下”包括端点值，以及包括在该范围内的所有整数和分数，而不限于所限定范围时所列的具体值。本文所称“和/或”是包含性的，例如“a和/或b”，是指只有a，或者只有b，或者同时有a和b。
<必要组分和任选组分>
sio2是光学玻璃的骨架，作为玻璃网络生成体，具有维持玻璃化学稳定性、提高玻璃耐失透性的作用。当sio2含量低于35％时，难以达到上述效果，因此sio2的含量的下限为35％，优选下限为37％，更优选下限为40％；当sio2的含量高于50％时，则玻璃熔融性降低，转变温度上升，因此，sio2的含量上限为50％，优选上限为47％，更优选上限为45％。
tio2具有提高玻璃折射率和色散的作用，并且能参与玻璃网络形成，适量引入可使玻璃更稳定并降低玻璃的粘度，本发明中通过引入21％以上的tio2以获得上述效果，优选tio2的含量的下限为25％，更优选下限为26％；但大量引入tio2后会使玻璃可见光区域的短波部分的透射率降低，玻璃的析晶倾向增加，因此，本发明中tio2的含量上限为38％，优选上限为35％，更优选上限为32％。
在本发明的一些实施方式中，当tio2/sio2低于0.45，玻璃的熔融性降低，条纹度变差，当tio2/sio2超过1.0，玻璃的化学稳定性和光学透过率下降，密度上升，因此本发明中tio2/sio2为0.45～1.0，优选tio2/sio2为0.5～0.9，更优选tio2/sio2为0.55～0.8。
na2o具有改善玻璃熔融性的作用，对于提高熔制效果有着明显的效果，同时还可降低玻璃的转变温度，本发明中通引入5％以上的na2o以获得上述效果，优选na2o的含量下限为8％，更优选下限为10％；当na2o含量超过22％，玻璃的化学稳定性和耐候性降低，因此na2o的含量上限为22％，优选上限为18％，更优选上限为16％。
k2o具有改善玻璃热稳定性和熔融性的作用，本发明中通过引入1％以上的k2o以获得上述效果，优选k2o的含量下限为3％，更优选k2o的含量下限为4％；但当k2o的含量超过12％，玻璃的耐失透性下降，因此k2o的含量上限为12％，优选上限为10％，更优选上限为9％。
li2o可以降低玻璃的转变温度，但其含量高对玻璃的耐酸稳定性和热膨胀系数不利，并且对于熔制容器(如铂金坩埚)存在腐蚀，因此，li2o的含量优选为8％以下，更优选为4％以下，进一步优选为3％以下。在一些实施方式中，即使少量的含有li2o，也会导致玻璃的热膨胀系数超出设计要求，抗析晶性能降低，因此更进一步优选不含有li2o。
mgo可以降低玻璃的折射率和熔制温度，但是mgo加入过多时玻璃的折射率达不到设计要求，玻璃的抗析晶性能和稳定性下降，同时玻璃的成本会上升。因此，mgo含量限定为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～3％。
cao有助于调整玻璃的光学常数，改善玻璃的加工性能，但是cao添加过多时，会使得玻璃的光学数据达不到要求，抗析晶性能恶化。因此，cao含量限定为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～3％，进一步优选不引入cao。
sro添加到玻璃中可以调节玻璃的折射率和阿贝数，但若添加量过大，玻璃的化学稳定性会下降，同时玻璃的成本也会快速上升。因此，sro含量限定为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～3％。
bao在本发明中是调整玻璃折射率、改善玻璃透过率和强度的必要组分，当其含量低于1％时作用不明显，优选bao的含量下限为2％，更优选bao的含量下限为3％；但当其含量超过15％，则会使玻璃的抗析晶性能和化学稳定性变差。因此，bao含量上限为15％，优选上限为10％，更优选上限为9％。
nb2o5是高折射高色散组分，是本发明中的任选组分，本发明中通过控制nb2o5的含量在10％以下，可以抑制玻璃耐失透性和热稳定性的降低。因此，本发明光学玻璃中nb2o5的含量为10％以下，优选为7％以下，更优选为3％以下。
在本发明中，若(nb2o5+k2o)/sio2低于0.02，玻璃熔融性能变差，转变温度上升，若(nb2o5+k2o)/sio2超过0.45，玻璃的热膨胀系数增加，化学稳定性下降。因此，(nb2o5+k2o)/sio2的范围为0.02～0.45，优选(nb2o5+k2o)/sio2的范围为0.05～0.35，更优选(nb2o5+k2o)/sio2的范围为0.08～0.25。
在本发明的一些实施方式中，若tio2/(bao+nb2o5)低于1.5，玻璃的磨耗度达不到要求，热稳定性和耐失透性降低，若tio2/(bao+nb2o5)超过10.0，玻璃的热膨胀系数增加，光学透过率降低。因此，tio2/(bao+nb2o5)的范围为1.5～10.0，优选tio2/(bao+nb2o5)的范围为2.0～8.0,更优选tio2/(bao+nb2o5)的范围为2.5～6.0。
在本发明的一些实施方式中，通过将nb2o5/tio2控制在0.3以下，可提高玻璃的光学透过率和成玻稳定性，优化玻璃的化学稳定性，优选
nb2o5/tio2为0.2以下，玻璃较易获得适宜的磨耗度，更优选nb2o5/tio2为0.1以下。
al2o3能在一定程度上改善玻璃的化学稳定性，但其含量过大，玻璃的耐失透性和熔融性降低，因此其含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下。
b2o3具有改善玻璃熔融性的作用，但当其含量高于10％时，玻璃的化学稳定性和耐失透性下降。因此，本发明中b2o3的含量上限为10％，优选上限为5％，更优选上限为3％。在一些实施方式中，通过不引入b2o3，可获得期望的化学稳定性。
在本发明的一些实施方式中，若b2o3/sio2超过0.2，玻璃的化学稳定性和耐失透性降低，光学透过率变差，因此b2o3/sio2为0.2以下，优选为0.15以下，更优选为0.1以下。
ln2o3是提高玻璃折射率，且提高玻璃化学稳定性的组分，是本发明光学玻璃中的任选组分，其中ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种。通过将ln2o3的含量控制为5％以下能够提高玻璃的耐失透性能，并获得期望的折射率和阿贝数。因此，在本发明的光学玻璃中，ln2o3含量范围的上限值为5％，优选上限为3％，更优选上限为1％。
zno加入本发明体系玻璃中，可以调整玻璃的折射率和色散，降低玻璃的转变温度，但其含量超过5％时，玻璃的抗析晶性能下降，同时高温粘度较小，给成型带来困难，且增加玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数。因此，本发明中zno含量为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～1％，进一步优选不含有。
在本发明的一些实施方式中，通过使(cao+mgo+zno)/bao在0.6以下，可使玻璃获得适宜的磨耗度和硬度，改善玻璃的耐水作用稳定性，优选(cao+mgo+zno)/bao为0.4以下，更优选(cao+mgo+zno)/bao为0.2以下。
zro2是具有提高折射率作用的组分，当其含量多时，玻璃的耐失透性下降，本发明中zro2的含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为2％以下，进一步优选不引入。
在本发明的一些实施方式中，控制(zro2+k2o)/na2o在0.05～1.0范围内，可调整玻璃的熔融性能和粘度，改善玻璃的成型性能，降低玻璃的成型条纹，提高玻璃的抗析晶性能，优选(zro2+k2o)/na2o为0.1～0.8，更优选(zro2+k2o)/na2o为0.2～0.6。
通过加入0～1％的sb2o3、sno2、sno和ceo2中的一种或多种组分作为澄清剂，可以提高玻璃的澄清效果，优选加入0～0.5％的澄清剂。但当sb2o3含量超过1％时，玻璃有澄清性能降低的倾向，同时由于其强氧化作用促进了成型模具的恶化，因此本发明sb2o3的添加量为1％以下，优选为0.5％以下。sno2、sno也可以作为澄清剂来添加，但当其含量超过1％时，玻璃会着色，或者当加热、软化玻璃并进行模压成形等再次成形时，sn会成为晶核生成的起点，产生失透的倾向，因此本发明的sno2和sno的分别含量为1％以下，优选为0.5％以下，进一步优选不含有。ceo2的作用及添加量比例与sno2一致，其含量为1％以下，优选为0.5％以下，进一步优选不含有。
为使本发明玻璃在获得期望的折射率和阿贝数的同时，玻璃的化学稳定性和磨耗度优异，转变温度和热膨胀系数低，优选tio2、sio2、na2o、k2o和bao的合计含量为96％以上，更优选tio2、sio2、na2o、k2o和bao的合计含量为97％以上，进一步优选tio2、sio2、na2o、k2o和bao的合计含量为98％以上。
在不损害本发明的玻璃特性的范围内，根据需要能够添加上述未曾提及的其他组分，如p2o5、geo2、teo2、bi2o3、ta2o5和ga2o3等组分，但单独或混合的含有以上组分的含量上限优选为5％，更优选上限为3％，进一步优选上限为1％，更进一步优选不含有。在本发明的一些实施方式中，wo3的引入会导致玻璃的抗析晶性能和着色度恶化，因此优选不含有wo3。
<不应含有的组分>
本发明玻璃中，v、cr、mn、fe、co、ni、cu、ag以及mo等过渡金属的氧化物，即使单独或复合地少量含有的情况下，玻璃也会被着色，在可见光区域的特定的波长产生吸收，从而减弱本发明的提高可见光透过率效果的性质，因此，特别是对于可见光区域波长的透过率有要求的光学玻璃，优选实际上不含有。
th、cd、tl、os、be以及se的氧化物，近年来作为有害的化学物质而有控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序，直至加工工序以及产品化后的处置上对环境保护的措施是必需的。因此，在重视对环境的影响的情况下，除了不可避免地混入以外，优选实际上不含有它们。由此，光学玻璃变得实际上不包含污染环境的物质。因此，即使不采取特殊的环境对策上的措施，本发明的光学玻璃也能够进行制造、加工以及废弃。
为了实现环境友好，本发明的光学玻璃不含有as2o3和pbo。虽然as2o3具有消除气泡和较好的防止玻璃着色的效果，但as2o3的加入会加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的铂金侵蚀，导致更多的铂金离子进入玻璃，对铂金熔炉的使用寿命造成不利影响。
本文所记载的“不引入”“不含有”“0％”是指没有故意将该化合物、分子或元素等作为原料添加到本发明光学玻璃中；但作为生产光学玻璃的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的光学玻璃中少量或痕量含有，此种情形也在本发明专利的保护范围内。
下面，对本发明的光学玻璃的性能进行说明。
<折射率与阿贝数>
光学玻璃的折射率(nd)与阿贝数(νd)按照gb/t7962.1—2010规定的方法测试。
本发明光学玻璃的折射率(nd)为1.65～1.73，优选为1.66～1.72，更优选为1.67～1.71；阿贝数(νd)为25～35，优选为28～33，更优选为29～32。
<耐酸作用稳定性>
光学玻璃的耐酸作用稳定性(da)(粉末法)按照gb/t17129规定的方法测试。
本发明光学玻璃的耐酸作用稳定性(da)为2类以上，优选为1类。
<耐水作用稳定性>
光学玻璃的耐水作用稳定性(dw)(粉末法)按照gb/t17129规定的方法测试。
本发明光学玻璃的耐水作用稳定性(dw)为2类以上，优选为1类。
<密度>
光学玻璃的密度(ρ)按gb/t7962.20-2010规定的方法进行测试。
本发明光学玻璃的密度(ρ)为3.2g/cm3以下，优选为3.1g/cm3以下,更优选为3.0g/cm3以下。
<热膨胀系数>
光学玻璃的热膨胀系数(α-30/70℃)按照gb/t7962.16-2010规定的方法进行测试-30～70℃的数据。
本发明的光学玻璃的热膨胀系数(α-30/70℃)为98×10-7/k以下，优选为96×10-7/k以下，更优选为93×10-7/k以下。
<转变温度>
光学玻璃的转变温度(tg)按gb/t7962.16-2010规定的方法进行测试。
本发明光学玻璃的转变温度(tg)为600℃以下，优选为590℃以下，更优选为580℃以下。
<磨耗度>
光学玻璃的磨耗度(fa)是指在完全相同的条件下，试样的磨损量与标准试样(k9玻璃)的磨损量(体积)的比值乘以100后所得的数值，用公式表示如下：
fa＝v/v0×100＝(w/ρ)/(w0/ρ0)×100
式中：v—被测样品体积磨耗量；
v0—标准样品体积磨耗量；
w—被测样品质量磨耗量；
w0—标准样品质量磨耗量；
ρ—被测样品密度；
ρ0—标准样品密度。
本发明光学玻璃的磨耗度(fa)为150～200，优选为160～190，更优选为170～185。
<气泡度>
光学玻璃的气泡度按gb/t7962.8-2010规定的方法测试。
本发明光学玻璃的气泡度为b级以上，优选为a级以上，更优选为a0级以上。
[制造方法]
本发明光学玻璃的制造方法如下：本发明的玻璃采用常规原料和常规工艺生产，使用碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物、氧化物等为原料，按常规方法配料后，将配好的炉料投入到1100～1350℃的熔炼炉中熔制，并且经澄清、搅拌和均化后，得到没有气泡及不含未溶解物质的均质熔融玻璃，将此熔融玻璃在模具内铸型并退火而成。本领域技术人员能够根据实际需要，适当地选择原料、工艺方法和工艺参数。
[玻璃预制件和光学元件]
可以使用例如研磨加工的手段、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的手段，由所制成的光学玻璃来制作玻璃预制件。即，可以通过对光学玻璃进行磨削和研磨等机械加工来制作玻璃预制件，或通过对由光学玻璃制作模压成型用的预成型坯，对该预成型坯进行再热压成型后再进行研磨加工来制作玻璃预制件，或通过对进行研磨加工而制成的预成型坯进行精密冲压成型来制作玻璃预制件。
需要说明的是，制备玻璃预制件的手段不限于上述手段。如上所述，本发明的光学玻璃对于各种光学元件和光学设计是有用的，其中特别优选由本发明的光学玻璃形成预成型坯，使用该预成型坯来进行再热压成型、精密冲压成型等，制作透镜、棱镜等光学元件。
本发明的玻璃预制件与光学元件均由上述本发明的光学玻璃形成。本发明的玻璃预制件具有光学玻璃所具有的优异特性；本发明的光学元件具有光学玻璃所具有的优异特性，能够提供光学价值高的各种透镜、棱镜等光学元件。
作为透镜的例子，可举出透镜面为球面或非球面的凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜。
[光学仪器]
本发明光学玻璃所形成的光学元件可制作如照相设备、摄像设备、显示设备和监控设备等光学仪器。
实施例
<光学玻璃实施例>
为了进一步清楚地阐释和说明本发明的技术方案，提供以下的非限制性实施例。
本实施例采用上述光学玻璃的制造方法得到具有表1～表2所示的组成的光学玻璃。另外，通过本发明所述的测试方法测定各玻璃的特性，并将测定结果表示在表1～表2中。
表1
表2
<玻璃预制件实施例>
将光学玻璃实施例1～20所得到的玻璃使用例如研磨加工的手段、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的手段，来制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜等的预制件。
<光学元件实施例>
将上述玻璃预制件实施例所得到的这些预制件退火，在降低玻璃内部的变形的同时进行微调，使得折射率等光学特性达到所需值。
接着，对各预制件进行磨削、研磨，制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜。所得到的光学元件的表面上还可涂布防反射膜。
<光学仪器实施例>
将上述光学元件实施例制得的光学元件通过光学设计，通过使用一个或多个光学元件形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件，或用于车载领域的摄像设备和装置。