環(huán)保光學(xué)玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種稀土原料含量相對較低的環(huán)保光學(xué)玻璃，其重量百分比組成為：SiO2：8～15%、B2O3：20～30%、La2O3：15～25%、Y2O3：3～9%、BaO：25～35%、CaO：3～10%、SrO：0～3%。本發(fā)明不含有Gd2O3、Nb2O5等儲(chǔ)量稀缺且價(jià)格昂貴的原料，大幅降低了生產(chǎn)成本；本發(fā)明用適量的CaO代替BaO，可有效降低玻璃的比重；本發(fā)明不含鉛、砷、鎘等對環(huán)境造成污染的組分，仍可制成折射率為1.65～1.75、阿貝數(shù)為50～60、轉(zhuǎn)變溫度為635℃以下、密度為3.95g/cm3以下的光學(xué)玻璃。
【專利說明】環(huán)保光學(xué)玻璃
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保光學(xué)玻璃，特別是涉及一種折射率為1.65~1.75、阿貝數(shù)為50~60的環(huán)保光學(xué)玻璃。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們對環(huán)境越來越重視，環(huán)保光學(xué)玻璃已成為光學(xué)玻璃體系中的主流。傳統(tǒng)的光學(xué)玻璃組分中一般都含有鉛、砷、鎘等元素，因?yàn)檠趸U可以提高光學(xué)玻璃的折射率和色散，氧化砷具有澄清作用，氧化鎘可以改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，然而隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，這類傳統(tǒng)的含有有害元素的光學(xué)玻璃正逐漸被環(huán)保光學(xué)玻璃所取代。
[0003]同時(shí)，隨著光電行業(yè)的發(fā)展，對光學(xué)元件提出了小型化、輕量化、高性能化的要求，這就使得具有高折射、中等色散、低密度的光學(xué)玻璃的需求量越來越大。然而，為達(dá)到上述性能，環(huán)保光學(xué)玻璃會(huì)經(jīng)常使用一些如Gd203、Nb2O5等儲(chǔ)量稀缺且價(jià)格昂貴的原料，從而導(dǎo)致了生產(chǎn)成本的增加。與此同時(shí)，這些原料會(huì)影響光學(xué)玻璃的性能，如出現(xiàn)氣泡、條紋等缺陷，熔煉難度也會(huì)增加。
[0004]CN101389574和CN1666967公開了兩種高折射、中等色散的光學(xué)玻璃，其中都含有大量的Gd2O3,導(dǎo)致原料成本較高,不利于批量生產(chǎn)。CNl 152836公開了一種無鉛光學(xué)玻璃，其中含有Nb2O5,原料成本增加，同時(shí)還含有WO3和TiO2,易使玻璃著色。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種稀土原料含量相對較低的環(huán)保光學(xué)玻璃，該光學(xué)玻璃的折射率為1.65~1.75，阿貝數(shù)為50~60，轉(zhuǎn)變溫度為635°C以下。
`[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:環(huán)保光學(xué)玻璃，含有:Si02、B203、La203、Y2O3、BaO和CaO組分，玻璃的密度為3.95g/cm3以下，折射率為1.65~1.75，阿貝數(shù)為50~60，轉(zhuǎn)變溫度為635°C以下。
[0007]進(jìn)一步的，其重量百分比組成為:Si02:8~15%、B2O3:20~30%、La2O3:15~25%、Y2O3:3 ~9%、BaO 25 ~35%、CaO 3 ~10%、SrO O ~3%。
[0008]進(jìn)一步的，其中:Si02:10 ~15%。
[0009]進(jìn)一步的，其中=B2O3:22 ~27%、La2O3:18 ~24%。
[0010]進(jìn)一步的，其中=Y2O3:3~7%。
[0011]進(jìn)一步的，其中:BaO:28 ~33%、CaO:5 ~10%、SrO:0 ~1%。
[0012]環(huán)保光學(xué)玻璃，其重量百分比組成為:Si02:8~15%、B203:20~30%、La2O3:15~25%、Y2O3:3 ~9%、BaO:25 ~35%、CaO:3 ~10%、SrO:0 ~3%。
[0013]進(jìn)一步的，其中=SiO2:10 ~15%。
[0014]進(jìn)一步的，其中=B2O3:22 ~27%、La2O3:18 ~24%。
[0015]進(jìn)一步的，其中=Y2O3:3~7%。[0016]進(jìn)一步的，其中:BaO:28 ~33%、CaO:5 ~10%、SrO:0 ~1%。
[0017]采用上述環(huán)保光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。
[0018]采用上述環(huán)保光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
[0019]采用上述環(huán)保光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀器。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明不含有Gd203、Nb2O5等儲(chǔ)量稀缺且價(jià)格昂貴的原料，大幅降低了生產(chǎn)成本；本發(fā)明用適量的CaO代替BaO，可有效降低玻璃的比重；本發(fā)明不含鉛、砷、鎘等對環(huán)境造成污染的組分，仍可制成折射率為1.65~1.75、阿貝數(shù)為50~60、轉(zhuǎn)變溫度為635°C以下、密度為3.95g/cm3以下的光學(xué)玻璃。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將描述本發(fā)明光學(xué)玻璃的各個(gè)組分，除非另有說明，各個(gè)組分的含量都用重
量%表示O
[0022]SiO2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。SiO2具有維持玻璃抗失透性的作用。當(dāng)SiO2的含量超過15%時(shí)，光學(xué)玻璃的可熔性降低，軟化溫度升高。因此，SiO2的含量限定為8~15%，優(yōu)選為10~15%。
[0023]B2O3也是形成玻璃的氧化物，若其含量不足20%時(shí)，玻璃的熔化性能差，玻璃的失透傾向大；而當(dāng)其含量超過30%時(shí)，玻璃的折射率過低且玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變差，為得到具有所期望的光學(xué)常數(shù)范圍且具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃，B2O3的含量限定為20~30%，更優(yōu)選含量為22~27`%。
[0024]La2O3是高折射光學(xué)玻璃的主要成分，可以增加玻璃的折射率且不明顯提高玻璃的色散，在本發(fā)明配方體系中，B2O3與La2O3的組合存在，可以有效地提高玻璃的耐失透性能，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)La2O3的含量低于15%時(shí)，不能獲得以上的效果；但當(dāng)其含量超過25%時(shí)，玻璃的析晶性能惡化，故將其含量限定為15~25%，更優(yōu)選的含量為18~24%。
[0025]Y2O3具有提高折射率、降低色散的效果，但是如果其含量過多，則抗失透性急劇的降低。因此Y2O3的優(yōu)選含量為3~9%，更優(yōu)選含量為3~7%。
[0026]BaO可以調(diào)整玻璃的折射率和阿貝數(shù)，提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，當(dāng)其含量超過35%時(shí)，玻璃的阿貝數(shù)增加，玻璃的失透傾向增大，因此，BaO的含量優(yōu)選為25~35%，更優(yōu)選為28~33%。
[0027]CaO是維系本發(fā)明玻璃低比重的重要成分，用適量的CaO代替BaO，可有效降低玻璃的比重，同時(shí)它還具有改善玻璃穩(wěn)定性，以及熔煉生產(chǎn)時(shí)幫助原料熔化的作用，當(dāng)其含量低于3%時(shí)，效果不明顯；當(dāng)含量高于10%時(shí)，玻璃的析晶傾向增大，因此，CaO的含量限定為3~10%，更優(yōu)選為5~10%。
[0028]SrO在玻璃中的作用與Ba0、Ca0相似，用SrO代替部分BaO能加速玻璃的熔化和澄清，降低玻璃的析晶傾向，但當(dāng)其含量高于3%時(shí)，熔制困難，因此，SrO含量限定為O~3%，優(yōu)選為O~1%，更優(yōu)選為不加入。
[0029]下面將描述本發(fā)明的環(huán)保光學(xué)玻璃的性能。
[0030]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/T7962.1—1987無色光學(xué)玻璃測試方法折射率和色散系數(shù)》測試。[0031]轉(zhuǎn)變溫度(Tg)按照《GB/T7962.16-1987無色光學(xué)玻璃測試方法線膨脹系數(shù)、轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度》測試，即:被測樣品在一定的溫度范圍內(nèi)，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(diǎn)所對應(yīng)的溫度。
[0032]密度按照《GB/T7962.20-1987無色光學(xué)玻璃測試方法密度測試方法》測試。
[0033]經(jīng)過測試，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃具有以下性能:密度(P )為3.95g/cm3以下；折射率(nd)為1.65~1.75 ;阿貝數(shù)(vd)為50~60 ;轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為635°C以下。
[0034]本發(fā)明還提供一種光學(xué)元件，由上述光學(xué)玻璃按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法形成。由于所述的光學(xué)玻璃具有高折射率，所述光學(xué)元件也具有高折射率，可以應(yīng)用于數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相手機(jī)等設(shè)備。
[0035]為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案，現(xiàn)在將描述本發(fā)明光學(xué)玻璃的實(shí)施例。應(yīng)該注意到，這些實(shí)施例沒有限制本發(fā)明的范圍。
[0036]表1~表3中顯不的光學(xué)玻璃(實(shí)施例1~30)是按照表1~表3所不各個(gè)實(shí)施例的比值稱重并混合光學(xué)玻璃用普通原料(如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和氟化物)，將混合原料放置在鉬金坩堝中，在1100~1300°C的溫度內(nèi)熔融，并且在經(jīng)熔化、澄清、攪拌和均化后，得到?jīng)]有氣泡及不含未溶解物質(zhì)的均質(zhì)熔融玻璃，將此熔融玻璃在模具內(nèi)鑄型并退火而成。
[0037]本發(fā)明的實(shí)施例1~30的組成與折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、密度(P )、玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的結(jié)果一起在表1~表3中表示。在這些表中，各個(gè)組分的組成是用重量％表示的。
[0038]表1
[0039]
【權(quán)利要求】
1.環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，含有:Si02、B2O3>La203> Y2O3> BaO和CaO組分，玻璃的密度為3.95g/cm3以下，折射率為1.65~1.75，阿貝數(shù)為50~60，轉(zhuǎn)變溫度為635°C以下。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比組成為=SiO2:8~15%、B2O3:20 ~30%、La2O3:15 ~25%、Y2O3:3 ~9%、Ba0:25 ~35%、CaO:3 ~10%、SrO:0 ~3% ο
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=SiO2:10~15%。
4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=B2O3:22~27%、La2O3:18~24%。
5.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=Y2O3:3~7%。
6.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中:BaO:28~33%、CaO:5~10%、SrO:0 ~1%。
7.環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比組成為=SiO2:8~15%、B2O3:20~30%、La2O3:15 ~25%、Y2O3:3 ~9%、BaO:25 ~35%、CaO:3 ~10%、SrO:0 ~3%。
8.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=SiO2:10~15%。
9.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=B2O3:22~27%、La2O3:18~24%。`
10.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中=Y2O3:3~7%。
11.如權(quán)利要求7所述的環(huán)保光學(xué)玻璃，其特征在于，其中:BaO:28~33%、CaO:5~10%、SrO:0 ~1%。
12.采用權(quán)利要求1~11中任一權(quán)利要求所述的環(huán)保光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。
13.采用權(quán)利要求1~11任一權(quán)利要求所述的環(huán)保光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
14.采用權(quán)利要求1~11任一權(quán)利要求所述的環(huán)保光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀器。
【文檔編號(hào)】C03C3/068GK103771705SQ201210396717
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】孫偉 申請人:成都光明光電股份有限公司