專利名稱：光學玻璃和光學元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及玻璃技術領域，更具體地說，涉及一種光學玻璃和光學元件。
背景技術：
光學玻璃是用于制造光學儀器或機械系統(tǒng)中的透鏡、棱鏡、反射鏡和窗口等的玻璃材料。光學玻璃透光性能好，折光率高，被廣泛應用于制造眼鏡片、照相機、數字攝像機、 望遠鏡、顯微鏡和透鏡等光學儀器。近年來，隨著數碼相機、數字攝像機等日益流行，不僅對光學玻璃的需求持續(xù)擴大，并且對光學玻璃的性能也提出了更高的要求。例如，為了滿足光學系統(tǒng)復消色差和超復消色差方面的性能，要求光學系統(tǒng)在較寬的波長范圍的剩余色差較小。為了使光學系統(tǒng)在較寬的波長范圍的剩余色差較小，目前通常采用兩塊具有不同色散系數的光學玻璃組合的方式。但是，該兩塊具有不同色散系數的光學玻璃對于第三種波長存在著剩余色差。為了消除該剩余色差，要求光學玻璃在相對部分色散相同的情況下， 有盡量大的色散系數值范圍。為了解決上述問題，現有技術中通常采用化學組成為IO3-Al2O3-PbO的光學玻璃， 化03含量為45wt%以上，并且，PbO含量高達30 40wt%，其中，相對部分色散性能主要是利用化03處于三角體配位狀態(tài)來實現。但是，由于含量超過45wt%的化03使玻璃化學穩(wěn)定性較差，另外，為了得到理想的光學常數和質量，引入了對環(huán)境危害很大的1 元素，形成非環(huán)保的光學玻璃?，F有技術中，為了滿足折射率為1. 59 1. 63、阿貝數為42 47的光學玻璃的要求，光學玻璃通常采用SiO2-B2O3-RO-ZnO-PbO系統(tǒng)，其中，RO代表堿土金屬氧化物；為了消除玻璃氣泡，引入0. 1 0. 5wt%的As。隨著社會的進步，含有1 等非環(huán)保元素的光學玻璃將逐漸被淘汰，各國政府也出臺了相應的標準，對玻璃中1 元素的含量進行了限制。因此，設計和制造具有理想的光學參數的環(huán)保光學玻璃勢在必行。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種環(huán)保的、折射率為1.59 1. 63、阿貝數為42 47的光學玻璃和光學元件。本發(fā)明提供一種光學玻璃，包括以下成分40wt % 55wt % 的 ；5wt % 20wt % 的化03 ；13wt% 25襯％的 Nb2O5 ；3wt % 20wt % 的 ；所述包括Na20、K2O和Li2O中的一種或幾種；0 0 ；
0 ~ 5wt%^ BaO ；0 0.SId2O3。優(yōu)選的，包括0. 5wt % 8wt % 的 ZiO2。優(yōu)選的，包括45wt % 53wt % 的 SiO2。優(yōu)選的，包括8wt % 18wt % 的化03。優(yōu)選的，包括15wt% Nb205。優(yōu)選的，包括1 wt % 7wt % 的 Nei2O。優(yōu)選的，包括1 wt % 6wt % 的 K2O。優(yōu)選的，包括Iwt % 7wt % 的 Li2O。優(yōu)選的，折射率為1. 59 1. 63 ；阿貝數為42 47。本發(fā)明還提供一種上述技術方案所述的光學玻璃形成的光學元件。本發(fā)明提供一種光學玻璃，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 中的一種或幾種；0 ；0 IOwt %的 ^O2 ；0 5wt%&Ba0 ；0 0. 5wt% 的Sb203。SiO2具有維持玻璃抗失透性的作用，并且具有形成玻璃的網格組分的作用?；?3 中的B元素能夠實現短波部分色散小，同時作為氧化物可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，并且可以降低玻璃高溫熔融粘度。Nb2O5中的Nb元素可以增大中波部分色散，但不明顯增大短波部分色散，同時也賦予玻璃高折射率的組分，并且具有改進玻璃的抗失透性的作用。Na2O是玻璃助熔劑，可以降低玻璃的轉變溫度。K2O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的結晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。Li2O是強助溶劑，可以降低玻璃的軟化溫度。本發(fā)明相對現有技術降低了化03的含量，從而使光學玻璃有較好的化學穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的光學玻璃無需添加非環(huán)保元素。實驗結果表明，本發(fā)明提供的光學玻璃折射率為1. 59 1. 63、阿貝數為42 47，滿足現代成像設備的需要。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提供一種光學玻璃，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中的一種或幾種；0 0 ZrO2 ；0 ~ 5wt % 的 BaO ；0 0. 5wt % 的 SId2O3。SiO2是重要的玻璃形成體氧化物，以硅氧四面體的結構單元形成不規(guī)則的連續(xù)網絡，是形成光學玻璃的骨架。SiO2具有維持玻璃抗失透性的作用。SiO2的含量限定為 40wt % 55wt %，優(yōu)選為 45wt % 53wt %。B2O3是一種形成光學玻璃的重要的氧化物，對于形成光學玻璃的網絡有效，B2O3中的B元素能夠實現光學玻璃在短波部分色散小，同時適量化03的引入能夠降低玻璃的膨脹系數，提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，并且可以降低玻璃高溫熔融粘度。氏03的含量限定為5wt % 20wt %，優(yōu)選為8wt % 18wt %。Nb2O5是賦予玻璃高折射率的組分，Nb2O5中的Nb元素可以增大中波部分色散，但不明顯增大短波部分色散，并且具有改進玻璃的抗失透性的作用。Nb2O5含量過高，會導致玻璃色散升高，同時使玻璃的短波透過率下降，另外由于Nb2O5是價格昂貴的原料，過多使用將大大降低玻璃的經濟性。Nb2O5的含量限定為13wt% 25wt%，優(yōu)選為15wt% 23wt%。Na2O是玻璃助熔劑，可以降低玻璃的轉變溫度。K2O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的結晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。Li2O是強助溶劑，可以降低玻璃的軟化溫度。的含量限定為3wt% 20wt%。Nei2O的含量可以為lwt% 7wt%， K2O的含量可以為Iwt % 6wt%，Li2O的含量可以為Iwt % 7wt%。WO3是一種改良光學玻璃抗失透性的組分。WO3的含量可以為0 5wt%，還可以為lwt^-Swt^。當WO3的含量超過5wt%時，光學玻璃對短波范圍的吸收增強，光學玻璃將容易顯色。ZrO2能提高光學玻璃的黏度、硬度、彈性、折射率、化學穩(wěn)定性，降低玻璃的熱膨脹系數。^O2的含量可以為0 IOwt%，還可以為0. 5wt% 8wt%。BaO能提高光學玻璃的折射率、光澤和化學穩(wěn)定性。BaO的含量可以為0 5wt%， 還可以為lwt% 3wt%。Sb2O3為澄清劑，含量可以為0 0. 5wt%，還可以為0. 01wt%~ 0. 3wt%0對于本發(fā)明提供的光學玻璃的制備方法，并無特別限制，按照本領域技術人員熟知的方法進行制備。將原料進行熔化、澄清、均化、降溫成型，得到光學玻璃。本發(fā)明提供的光學玻璃的性能參數按照如下方法進行測試。其中折射率(nd)值為(_2°C /h)-(-6°C /h)的退火值，折射率與阿貝數按照《GB/ T 7962. 1-1987無色光學玻璃測試方法折射率和色散系數》測試。轉變溫度(Tg)按照《GB/T7962. 16-1987無色光學玻璃測試方法線膨脹系數、轉變溫度和弛垂溫度》測試，即被測樣品在一定的溫度范圍內，溫度每升高1°C，在被測樣品的膨脹曲線上，將低溫區(qū)域和高溫區(qū)域直線部分延伸相交，其交點所對應的溫度。
密度按照《GB/T 7962. 20-1987無色光學玻璃測試方法密度測試方法》測試。粘度根據ASTM C965標準規(guī)定的測試方法，用旋轉粘度計進行測試?？钩睗翊髿庾饔梅€(wěn)定性RC(Q按照在溫度50°C，相對濕度85%的條件下，玻璃拋光表面形成水解斑點的時間進行測試，大于20小時為1級，5 20小時之間為2級，小于5 小時為3級?？顾嶙饔梅€(wěn)定性按照在0. 1N、溫度50°C的醋酸溶液作用下，玻璃拋光表面的破壞深度達到135nm的時間來測試，大于5小時為1級，時間在1 5小時之間為2級， 小于1小時為3級。本發(fā)明還提供一種由上述技術方案所述的光學玻璃形成的光學元件。本發(fā)明的光學元件由上述本發(fā)明的光學玻璃形成，因此，該光學元件具有上述光學玻璃的各種特性。本發(fā)明的光學元件無需添加非環(huán)保元素，具有折射率為1. 59 1. 63，阿貝數為42 47。本發(fā)明提供的光學元件適用于數碼相機、數碼攝像機和照相手機等。為了進一步了解本發(fā)明的技術方案，下面結合具體的實施例，對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。實施例1 12提供的光學玻璃組分百分比及對應性能如表1、表2所示。本發(fā)明實施例1 12所提供的光學玻璃按照如下方法制備將實施例1 12中光學玻璃的成分所對應的原料按比例稱量，充分混合后加入連熔池爐上，1000°C 1380°C左右熔化、澄清和均化；在480 520°C左右將熔融玻璃澆注入預熱后的金屬模；將注入預熱后的金屬模的熔融玻璃同金屬模一起放入退火爐內徐冷退火后得到光學玻璃，測試光學玻璃的相關參數。實施例1 12提供的光學玻璃在壓型時不析晶、不失透。表1實施例1 6提供的光學玻璃的組分百分比及對應性能
權利要求
1.一種光學玻璃，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中的一種或幾種； 0 WO3 ； 0 IOwt%的 ^O2 ； 0 5wt%^ BaO ； 0 0.SId2O3。
2.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特征在于，包括 0. 5wt% ZrO2。
3.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特征在于，包括 45wt% SiO2。
4.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特征在于，包括 8wt% B2O3。
5.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特征在于，包括 15wt% Nb2O5。
6.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特征在于，包括 Iwt % Na2O。
7.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特征在于，包括 Iwt % K2O。
8.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特征在于，包括 Iwt % Li20。
9.根據權利要求1 8任意一項所述的光學玻璃，其特征在于， 折射率為1. 59 1. 63 ；阿貝數為42 47。
10.一種權利要求1 9任意一項所述的光學玻璃形成的光學元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學玻璃，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中的一種或幾種；0～5wt％的WO3；0～10wt％的ZrO2；0～5wt％的BaO；0～0.5wt％的Sb2O3。本發(fā)明提供的光學玻璃無需添加非環(huán)保元素。實驗結果表明，本發(fā)明提供的光學玻璃折射率為1.59～1.63、阿貝數為42～47，滿足現代成像設備的需要。
文檔編號C03C3/097GK102199001SQ20111002891
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權日2011年1月26日
發(fā)明者孫偉 申請人:成都光明光電股份有限公司