一种磷酸盐光学玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及光学玻璃，具体涉及一种磷酸盐光学玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、新型光电产品的快速发展对折射率范围为1.93-1.95、阿贝数范围为20-30的的光学玻璃需求较大。根据折射率和阿贝数的关系，折射率范围为1.93-1.95、阿贝数范围为20-30的光学玻璃不适用sio2-nb2o5-tio2-bao-r2o配方系统，因为此时玻璃系统会变得极不稳定，难以获得均匀的内在质量要求的产品，同时透过率和化学稳定性(主要是sio2不耐氟)也不能令人满意，采用磷酸盐配方系统能够给玻璃提供明显的稳定性并能保证可见光透过率。

2、cn115448591a公开了光学玻璃，具有1.68-1.76的低折射率，30-40阿贝数，低的相对部分色散，采用硅酸盐玻璃，折射率很难升高，无法制作高折射率的光学玻璃，不能满足大屈光度透镜的要求。

3、另外，磷酸盐玻璃在熔制过程中，理想的状态是控制玻璃的析晶上限温度尽可能地降低，也就是说，为了实现磷酸盐玻璃的稳定生产，玻璃配方设计时应尽量采用可以实现较低析晶上限温度的组成系统，这是因为如果玻璃析晶温度较高，会使玻璃在熔制过程中不易成形，工艺性能较差，而且在后续对玻璃的二次加工过程中，玻璃表面容易有晶体析出，影响加工产品的表面质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种磷酸盐光学玻璃及其制备方法，本发明使用镧和钇对偏磷酸铝进行掺杂，制得的磷酸盐光学玻璃具有良好的透光性能，玻璃折射率能够达到1.96-1.98，阿贝数达到25-26，并且具有很低的相对部分色散，采用粉末烧结的方法，原料利用率高，无分相现象，无粉末混合不均匀问题，烧结出的玻璃透明度高，结构致密，强度高，可以耐高温，耐磨性和耐候性佳。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种磷酸盐光学玻璃，其组分以重量份表示：la+y掺杂的偏磷酸铝40-50份、偏磷酸钡22-25份、氧化钨5-15份、氧化钛6-10份、五氧化二磷10-30份。

4、作为本发明的进一步改进，其组分以重量份表示：la+y掺杂的偏磷酸铝42-47份、偏磷酸钡23.5-24.5份、氧化钨7-12份、氧化钛2-8份、五氧化二磷12-22份。

5、作为本发明的进一步改进，其组分以重量份表示：la+y掺杂的偏磷酸铝43-46份、偏磷酸钡23.8-24.2份、氧化钨8-11份、氧化钛3-6份、五氧化二磷14-20份。

6、作为本发明的进一步改进，所述la+y掺杂的偏磷酸铝的制备方法如下：

7、s1.将硫酸铝和丙三醇混合制备溶液a；

8、s2.将磷酸镧、磷酸钇、磷酸与乙醇混合制得溶液b；

9、s3.将硫酸铵、聚丙烯酸、络合剂混合制得混合物c；

10、s4.向溶液a中加入混合物c，搅拌混合反应后，加入溶液b，混合均匀，滴加磷酸调节体系ph值至4-6，获得透明溶胶，陈化，制得凝胶d；

11、s5.将凝胶干燥，煅烧，研细，制得la+y掺杂的偏磷酸铝。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s1中硫酸铝和丙三醇的质量比为1：3-5；步骤s2中磷酸镧、磷酸钇、磷酸(磷酸浓度60-70％)质量比为4-7：1：18-23，乙醇用量是磷酸镧和磷酸钇总和的80-100倍。

13、作为本发明的进一步改进，步骤s3中硫酸铵、聚丙烯酸、络合剂的质量比为1-2:70-90:40-60，所述络合剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、edta、edta二钠、乙二胺、羟乙基乙二胺三乙酸中的至少一种。聚丙烯酸分子量为200-400万。

14、金属络合剂的作用是络合金属离子，并形成络合物，便于后续溶胶凝胶反应的进行。

15、作为本发明的进一步改进，步骤s4中所述溶液a、混合物c、溶液b的质量比为100:12-15:120-150，所述反应时间为30-50min，所述调节体系ph值为4-6，所述陈化时间为4-5h；步骤s5中所述干燥的温度为100-105℃，时间为2-4h，所述煅烧的温度为400-600℃，时间为3-5h，所述研细的方法为球磨，时间为2-3h。

16、本发明进一步保护一种上述磷酸盐光学玻璃的制备方法，包括：

17、t1.按比例称取各原料，进行混合；

18、t2.将混合均匀的原料放置于石英陶瓷坩埚中，并在1200℃-1450℃之间进行熔制；

19、t3.待熔制完成后，将熔制好的玻璃液倒入预热好的模具中，使其成型，然后将成型好的玻璃放置于退火炉中进行退火。

20、本发明具有如下有益效果：

21、p2o5作为玻璃生成体，具有降低玻璃原料的熔融温度，提高玻璃的稳定性和可见光透过率的作用。wo3可以提高玻璃的折射率和机械强度，降低玻璃的转变温度，在精密压型过程中，wo3可以抑制玻璃坯料与模具之间的湿润性，提高玻璃的脱模性。tio2具有提高玻璃折射率的作用，适量含有可使玻璃获得适宜的杨氏模量，防止玻璃热膨胀系数增加。但tio2用量不能太大，会降低玻璃透过率，增大玻璃的相对部分色散。发明人预料不到地发现，以一定比例的la+y掺杂的偏磷酸铝为原料，所制得光学玻璃具有明显降低的相对部分色散。偏磷酸钡的添加进一步降低玻璃软化温度，提高玻璃的耐候性和稳定性。

22、本发明制得的磷酸盐光学玻璃原料来源广，成本低，制得的磷酸盐光学玻璃具有良好的透光性能，玻璃折射率能够达到1.96-1.98，阿贝数达到25-26，具有1100℃以下的析晶上限温度，并且具有低的相对部分色散，可应用于手机，相机等对光学镜头有高要求的光学玻璃领域，能够减少二级光谱残余色差。

23、本发明采用粉末烧结的方法，原料利用率高，无分相现象，无粉末混合不均匀问题，烧结出的玻璃透明度高，结构致密，强度高，可以耐高温，耐磨性和耐候性佳。

技术特征：

1.一种磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其组分以重量份表示：la+y掺杂的偏磷酸铝40-50份、偏磷酸钡22-25份、氧化钨5-15份、氧化钛6-10份、五氧化二磷10-30份。

2.根据权利要求1所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其组分以重量份表示：la+y掺杂的偏磷酸铝42-47份、偏磷酸钡23.5-24.5份、氧化钨7-12份、氧化钛2-8份、五氧化二磷12-22份。

3.根据权利要求1所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其组分以重量份表示：la+y掺杂的偏磷酸铝43-46份、偏磷酸钡23.8-24.2份、氧化钨8-11份、氧化钛3-6份、五氧化二磷14-20份。

4.根据权利要求1所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，所述la+y掺杂的偏磷酸铝的制备方法如下：

5.根据权利要求4所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，步骤s1中硫酸铝和丙三醇的质量比为1：3-5；步骤s2中磷酸镧、磷酸钇、磷酸质量比为4-7：1：18-23，乙醇用量是磷酸镧和磷酸钇总和的80-100倍。

6.根据权利要求4所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，步骤s3中硫酸铵、聚丙烯酸、络合剂的质量比为1-2:70-90:40-60。

7.根据权利要求4所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，所述络合剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、edta、edta二钠、乙二胺、羟乙基乙二胺三乙酸中的至少一种；聚丙烯酸分子量为200-400万。

8.根据权利要求4所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，步骤s4中所述溶液a、混合物c、溶液b的质量比为100:12-15:120-150，所述反应时间为30-50min，所述调节体系ph值为4-6，所述陈化时间为4-5h。

9.根据权利要求4所述的磷酸盐光学玻璃，其特征在于，步骤s5中所述干燥的温度为100-105℃，时间为2-4h，所述煅烧的温度为400-600℃，时间为3-5h，所述研细的方法为球磨，时间为2-3h。

10.权利要求1-9任一项所述磷酸盐光学玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提出了一种磷酸盐光学玻璃，其组分以重量份表示：La+Y掺杂的偏磷酸铝40‑50份、偏磷酸钡22‑25份、氧化钨5‑15份、氧化钛6‑10份、五氧化二磷10‑30份。本发明制得的磷酸盐光学玻璃原料来源广，成本低，制得的磷酸盐光学玻璃具有良好的透光性能，玻璃折射率能够达到1.96‑1.98，阿贝数达到25‑26，具有1100℃以下的析晶上限温度，并且具有低的相对部分色散，可应用于手机，相机等对光学镜头有高要求的光学玻璃领域，能够减少二级光谱残余色差。

技术研发人员：秦明升,徐小峰,程龙,姜朋飞
受保护的技术使用者：上海太洋科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13