專利名稱：一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
近年來，隨著數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相手機(jī)等日益流行，對(duì)作為其部件的光學(xué) 玻璃的需要持續(xù)擴(kuò)大，并且對(duì)光學(xué)玻璃的性能也提出了更高的要求。為了得到理想的光學(xué)常數(shù)和質(zhì)量，一般會(huì)引入對(duì)環(huán)境危害很大的Pb、As和Cd等元 素，形成非環(huán)保的光學(xué)玻璃。現(xiàn)有技術(shù)中，為了滿足折射率為1. 55 1. 75、阿貝數(shù)為40 60的光學(xué)玻璃的要求，光學(xué)玻璃通常采用Si02-B203-R0-Zn0-Pb0系統(tǒng)，其中，R0代表堿土金 屬氧化物；為了消除玻璃氣泡，引入0. 1 0. 5wt%&As。隨著社會(huì)的進(jìn)步，含有Pb、As和Cd等非環(huán)保元素的光學(xué)玻璃將逐漸被淘汰，各國 政府也出臺(tái)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)光學(xué)玻璃中Pb、As等元素的含量進(jìn)行了限制。因此，設(shè)計(jì)和制 造具有理想光學(xué)參數(shù)的環(huán)保光學(xué)玻璃勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種環(huán)保的、折射率為1.63 1. 68、阿貝數(shù)為51 57的光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，包括以下成分20wt % 40wt % 的 Si02 ；7wt % 25wt % 的 B203 ；30wt % 60wt % 的 BaO ；0. 5wt% Ti02。優(yōu)選的，還包括0 10wt%&Ca0、0 8wt%&Al203、0 10wt%&Zn0、0 10wt% 的 Nb205、 5 % wt % 的 La203、 5wt % 的 W03、 0. 5wt % 的 Sb203、 5wt % 的 &02、 8wt % 的 R20 和0 10wt %的TO中的一種或幾種，所述TO包括SrO和MgO中的一種或兩種，所述R20包 括Na20、K20和Li20中的一種或幾種。優(yōu)選的，包括0. 5wt% CaO。優(yōu)選的，包括0. 5wt% A1203。優(yōu)選的，包括0. lwt % 8wt % 的 ZnO。優(yōu)選的，包括7wt%~ 2lwt%的 B203。優(yōu)選的，包括
20wt % 36wt % 的 Si02。優(yōu)選的，包括30wt % 55wt % 的 BaO。優(yōu)選的，包括0. 5wt % 8wt % 的 Ti02。優(yōu)選的，折射率為1. 63 1. 68 ；阿貝數(shù)為51 57。本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件，光學(xué)玻璃包括以下成分20wt% 40wt% 的 Si02 ；7wt% 25wt%&B203 ；30wt% 60wt% 的 BaO ；0. 5wt% 10wt%&Ti02。Si02 具 有維持玻璃抗失透性的作用，并且具有形成玻璃的網(wǎng)格組分的作用。B203作為氧化物可以 提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且可以降低玻璃高溫熔融粘度。BaO能增加光學(xué)玻璃 的折射率、光澤和化學(xué)穩(wěn)定性。Ti02可以提高光學(xué)玻璃的折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，并且具有提 高玻璃的耐化學(xué)性和抗失透性的作用。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃無需添加非環(huán)保元素。實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃折射率為1. 63 1. 68，阿貝數(shù)為51 57，滿足現(xiàn)代成像 設(shè)備的需要。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，包括以下成分20wt % 40wt % 的 Si02 ；7wt % 25wt % 的 B203 ；30wt % 60wt % 的 BaO ；0. 5wt % 10wt % 的 Ti02。Si02是重要的玻璃形成體氧化物，以硅氧四面體的結(jié)構(gòu)單元形成不規(guī)則的連續(xù) 網(wǎng)絡(luò)，是形成光學(xué)玻璃的骨架。Si02具有維持玻璃抗失透性的作用。Si02的含量限定為 20wt % 40wt %，優(yōu)選為20wt % 36wt %。Si02的含量超過40wt %時(shí)，光學(xué)玻璃的可熔性 降低，軟化溫度升高。B203是一種形成光學(xué)玻璃的重要的氧化物，對(duì)于形成光學(xué)玻璃的網(wǎng)絡(luò)有效，能夠降 低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且可以降低玻璃高溫熔融粘度。 B203的含量限定為7wt% 25wt%，優(yōu)選為7wt% 21wt%。BaO能提高光學(xué)玻璃的折射率、光澤和化學(xué)穩(wěn)定性。BaO的含量限定為30wt% 60wt %，優(yōu)選為 30wt % 55wt %。Ti02可以提高光學(xué)玻璃的折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，并且具有提高玻璃的耐化學(xué)性和 抗失透性的作用。Ti02的含量限定為0. 5wt% 10wt%，優(yōu)選為0. 5wt% 8wt%。按照本發(fā)明，所述光學(xué)玻璃還可以包括0 10襯％的Ca0、0 8襯％的A1203、0 Zn0、0 Nb205、0 5%La203、0 W03、0 0.
Sb203、0 Zr02、0 R20和0 TO中的一種或幾種，所述TO包 括SrO和MgO中的一種或兩種，所述&0包括Na20、K20和Li20中的一種或幾種。CaO在光學(xué)玻璃中的作用為穩(wěn)定劑，能夠增加光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度， 降低光學(xué)玻璃的密度。CaO的含量可以為0 10wt%，優(yōu)選為0. 5wt% 8wt%。當(dāng)CaO的 含量大于10襯％時(shí)，光學(xué)玻璃的結(jié)晶傾向增大，使光學(xué)玻璃發(fā)脆。A1203能降低光學(xué)玻璃的結(jié)晶傾向，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和 硬度。A1203的含量可以為0 8wt %，優(yōu)選為0. 5wt % 5wt %。ZnO能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)和密度，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和折射 率。ZnO的含量可以為0 10wt%，優(yōu)選為0. lwt% 8wt%。當(dāng)ZnO的含量大于10wt % 時(shí)，光學(xué)玻璃的失透性增加，經(jīng)濟(jì)性降低。Nb205是賦予玻璃高折射率的組分，并且具有改進(jìn)玻璃的抗失透性的作用。Nb205的 含量可以為0 10wt%，還可以為lwt% 8wt%。Nb205含量高于10 1%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致玻璃 色散升高，同時(shí)使玻璃的短波透過率下降，另外由于Nb205是價(jià)格昂貴的原料，過多使用將 大大降低玻璃的經(jīng)濟(jì)性。La203能提高光學(xué)玻璃折射率，含量可以為0 5wt %，還可以為1 5wt %，當(dāng)La203 含量高于5wt%時(shí)，玻璃耐失透性變差。W03是一種改良光學(xué)玻璃抗失透性的組分。W03的含量可以為0 5wt%，還可以 為lwt% 5wt%。當(dāng)W03的含量超過5wt%時(shí)，光學(xué)玻璃對(duì)短波范圍的吸收增強(qiáng)，光學(xué)玻璃 將容易顯色。Sb203為澄清劑，含量可以為0 0. 5wt%，還可以為0. 01wt%~ 0. 3wt%0Zr02能提高光學(xué)玻璃的黏度、硬度、彈性、折射率、化學(xué)穩(wěn)定性，降低玻璃的熱膨脹 系數(shù)。&02的含量可以為0 5wt%，還可以為0. 5wt% 3wt%。&02的含量超過5wt% 時(shí)，玻璃的熔融性降低，并且玻璃的抗失透性降低，軟化溫度升高。此外，所述光學(xué)玻璃還可以包括0 8wt %的R20，所述R20包括Na20、K20和Li20中 的一種或幾種。Na20是玻璃助熔劑，可以降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度。K20可以降低玻璃的黏度， 使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的結(jié)晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。Li20是強(qiáng)助溶劑， 可以降低玻璃的軟化溫度。R20的含量可以為0 8wt%，還可以為0wt% 5wt%。SrO可作為BaO的替代物，具有增加光學(xué)玻璃的折射率的作用，并且可以改良玻璃 的加工性能，降低玻璃密度。MgO可以使玻璃的硬化速度變慢，改善玻璃的成形性能，還可以 提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。所述T0的含量可以為0 10wt%，還可以為lwt% 5wt%。按照本發(fā)明，所述光學(xué)玻璃折射率為1. 63 1. 68，阿貝數(shù)為51 57。本發(fā)明還提供一種由上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明的光 學(xué)元件由上述本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成，因此，該光學(xué)元件具有上述光學(xué)玻璃的各種特性。本 發(fā)明的光學(xué)元件無需添加非環(huán)保元素，折射率為1. 63 1. 68，阿貝數(shù)為51 57。本發(fā)明 提供的光學(xué)元件適用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)和照相手機(jī)等。對(duì)于本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的制備方法，并無特別限制，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟 知的方法進(jìn)行制備。將原料進(jìn)行熔化、澄清、均化、降溫成型，得到光學(xué)玻璃。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施 方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì) 本發(fā)明權(quán)利要求的限制。實(shí)施例1光學(xué)玻璃，其含有33.Si02，18.B203，44.Ba0，3. 77wt% 的Ti02。主要性能參數(shù)為折射率nd = 1. 63995阿貝數(shù)vd= 53. 12轉(zhuǎn)變溫度Tg= 654°C軟化溫度Ts= 691°CA 8(| :380. Onm密度3.72g/cm3線膨脹系數(shù)a(100_300)r= 74X 10_7°C耐酸3類耐潮A級(jí)上述性能參數(shù)按照如下方法進(jìn)行測(cè)試。其中折射率(nd)值為(_2°C /h)-(-6°C /h)的退火值，折射率與阿貝數(shù)按照《GB/ T 7962. 1-1987無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法折射率和色散系數(shù)》測(cè)試。轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、線膨脹系數(shù)按照《GB/T7962. 16-1987無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法線膨 脹系數(shù)、轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度》測(cè)試。將玻璃制作成10mm士0. 1mm厚度的樣品，測(cè)試玻璃在透射比達(dá)到80%對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)
人800密度按照按《GB/T 7962. 20-1987無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法密度測(cè)試方法》測(cè)試。根據(jù)GB/T7962. 14-1987《無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法耐酸》，測(cè)試玻璃耐酸性能。根據(jù)GB/T7962. 15-1987《無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法耐潮》，測(cè)試玻璃耐潮級(jí)別。實(shí)施例2 13提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能如表1、表2所示。表1實(shí)施例2 7提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能 表2實(shí)施例8 13提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能
11.3 本發(fā)明實(shí)施例1 13提供的光學(xué)玻璃按照如下方法制備將實(shí)施例1 13中光學(xué)玻璃組成成分對(duì)應(yīng)的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽原 料按比例稱量，充分混合后加入鉬金坩堝內(nèi)，在1200 1450°C下熔化、澄清、均化后降溫；將熔融玻璃澆注入在570 650°C左右預(yù)熱后的金屬模；將注入預(yù)熱后的金屬模的熔融玻璃同金屬模一起放入退火爐內(nèi)徐冷退火后得到 光學(xué)玻璃，測(cè)試光學(xué)玻璃的相關(guān)參數(shù)。實(shí)施例2 13提供的光學(xué)玻璃的性能測(cè)試方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例1 13 提供的光學(xué)玻璃在壓型時(shí)不析晶、不失透。實(shí)施例2 13提供的光學(xué)玻璃的相關(guān)性能參數(shù) 如表1所示。從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件無需添加非環(huán) 保元素，折射率為1. 63 1. 68、阿貝數(shù)為51 57，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
一種光學(xué)玻璃，其特征在于，包括以下成分20wt％～40wt％的SiO2；7wt％～25wt％的B2O3；30wt％～60wt％的BaO；0.5wt％～10wt％的TiO2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，還包括0 Ca0、0 A1203、0 10wt%&Zn0、0 10wt% 的 Nb205、 5% wt % 的 La203、0 5wt % 的 W03、0 0. 5wt % 的 Sb203、0 5wt % 的 &02、 8wt % 的 R20 和 0 TO中的一種或幾種，所述TO包括SrO和MgO中的一種或兩種，所述R20包括 Na20、K20和Li20中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 0. 5wt%~CaO。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 0. 5wt% A1203。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 0. lwt%~ZnO。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 7wt% B203。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 20wt% Si02。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 30wt% BaO。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 0. 5wt% Ti02。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其特征在于， 折射率為1. 63 1. 68 ；阿貝數(shù)為51 57。
11.一種權(quán)利要求1 10任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件，光學(xué)玻璃包括以下成分20wt％～40wt％的SiO2；7wt％～25wt％的B2O3；30wt％～60wt％的BaO；0.5wt％～10wt％的TiO2。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃無需添加非環(huán)保元素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃折射率為1.63～1.68，阿貝數(shù)為51～57，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。
文檔編號(hào)C03C3/093GK101863617SQ20101019310
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者匡波, 歐玲 申請(qǐng)人:成都光明光電股份有限公司