一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件，包括以下成分：22wt％～30wt％的SiO2；22wt％～28wt％的B2O3；6wt％～12wt％的BaO；8wt％～12wt％的CaO；5wt％～10wt％的MgO；5wt％～8wt％的ZnO；2wt％～5wt％的Nb2O5；4wt％～6wt％的K2O；2wt％～5wt％的La2O3；所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃不添加澄清劑，不需添加非環(huán)保元素，折射率為1.66～1.69，阿貝數(shù)為44～47，透射比達(dá)到80％時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。
【專利說明】一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件。

【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)玻璃是通過折射、反射、透過方式傳遞光線，或者通過吸收改變光的強(qiáng)度或者 光譜分布的一種無機(jī)態(tài)玻璃，用于制造光學(xué)儀器或機(jī)械系統(tǒng)中的透鏡、棱鏡、反射鏡和窗口 等。光學(xué)玻璃透光性能好，折光率高，被廣泛應(yīng)用于制造眼鏡片、照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡和 透鏡等光學(xué)儀器。
[0003] 光學(xué)玻璃中的殘留氣泡、異物等缺陷的存在，給光學(xué)玻璃特別是用于圖像傳感器 的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)玻璃帶來很大危害，因此，需要抑制缺陷的產(chǎn)生。例如，在玻璃原料 熔解時(shí)，玻璃熔液容易被容器侵蝕，容器的一部份作為微細(xì)粒子及破片混入到玻璃中，從而 使光學(xué)玻璃產(chǎn)生異物。所以，為了抑制玻璃中異物缺陷的產(chǎn)生，必須縮短玻璃原料的熔解時(shí) 間。但是，如果縮短玻璃原料的熔解時(shí)間，玻璃熔液中的脫泡會(huì)變得不充分，會(huì)產(chǎn)生殘留氣 泡缺陷。為了抑制殘留氣泡，通常在玻璃原料中添加作為澄清劑的Sb氧化物和As氧化物， 加速氣體的排出。
[0004] 但是，澄清劑的引入會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響，且其通常需要與硝酸鹽配合使用，這 就增加了氮氧化物的排放量?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了消除玻璃氣泡，常規(guī)引入Sb等澄清劑。隨著 國(guó)際社會(huì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，人們?cè)絹碓街匾暱刂拼髿庵形廴疚锏呐欧?，所以，在光學(xué)玻璃中 減少澄清劑與硝酸鹽的引入量，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】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種不引入澄清劑，折射率為1. 66?1. 69,阿貝 數(shù)為44?47,透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm的光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。
[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃，包括以下成分：
[0007] 22wt%?30wt% 的 SiO2;
[0008] 22wt % ?28wt % 的 B2O3;
[0009] 6wt% ?12wt% 的 BaO ;
[0010] 8wt% ?12wt% 的 CaO ;
[0011] 5wt% ?10wt% 的 MgO ;
[0012] 5wt% ?8wt% 的 ZnO ;
[0013] 2wt % ?5wt % 的 Nb2O5;
[0014] 4wt % ?6wt % 的 K2O ;
[0015] 2wt% ?5wt% 的 La2O3;
[0016] 所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。
[0017] 優(yōu)選的，包括：
[0018] 25wt% ?28wt% 的 Si02。
[0019] 優(yōu)選的，包括：
[0020] 23wt % ?26wt % 的 B2O3。
[0021] 優(yōu)選的，包括：
[0022] 10界七％?12￥七％的8&0。
[0023] 優(yōu)選的，包括：
[0024] 9wt % ?11wt % 的 CaO。
[0025] 優(yōu)選的，包括：
[0026] 6wt % ?9wt % 的 MgO。
[0027] 優(yōu)選的，包括：
[0028] 6wt% ?7wt% 的 ZnO。
[0029] 優(yōu)選的，包括：
[0030] 3wt % ?4wt % 的 Nb2O5。
[0031] 優(yōu)選的，折射率為1. 66?L 69 ;
[0032] 阿貝數(shù)為44?47;
[0033] 透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。
[0034] 相應(yīng)的，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。
[0035] 本發(fā)明提供了一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件，包括以下成分：22wt%? 30wt % 的 Si02;22wt % ?28wt % 的 B 203;6wt % ?12wt % 的 BaO ;8wt % ?12wt % 的 CaO ; 5wt%?10wt% 的 MgO ;5wt%?8wt% 的 ZnO ;2wt%?5wt% 的 Nb205;4wt%?6wt% 的 K 20 ; 2wt %?5wt %的La2O3;所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。SiO 2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。B2O 3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，并且可以降低玻璃的軟化溫度和流動(dòng)粘度的作用。BaO能增加光學(xué)玻璃的折射率、密度、 光澤和玻璃穩(wěn)定性。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。K 2O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。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃在高溫下粘度不大，光學(xué)玻 璃的活性較大，所以不需要引入澄清劑來促使玻璃熔化和澄清過程的氣體更好地排出，從 而避免了對(duì)環(huán)境的不良影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃不添加澄清劑，不需添 加非環(huán)保元素，折射率為1. 66?1. 69,阿貝數(shù)為44?47,透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng) 小于370nm，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(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。
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例公開了一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃，包括以下成分：
[0038] 22wt%?30wt% 的 SiO2;
[0039] 22wt % ?28wt % 的 B2O3;
[0040] 6wt% ?12wt% 的 BaO ;
[0041] 8wt% ?12wt% 的 CaO ;
[0042] 5wt% ?10wt% 的 MgO ;
[0043] 5wt % ?8wt % 的 ZnO ;
[0044] 2wt % ?5wt % 的 Nb2O5;
[0045] 4wt % ?6wt % 的 K2O ;
[0046] 2wt % ?5wt % 的 La2O3;
[0047] 所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。
[0048] 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。SiO 2具有維持玻璃抗失透性的作用。SiO2的含量超過30wt% 時(shí)，光學(xué)玻璃的可熔性降低，軟化溫度升高。SiO2的含量限定為22wt %?30wt %，優(yōu)選為 25wt% ?28wt%。
[0049] B2O3是提高熔融性的必需組分，B 203的加入有助于加入玻璃的熔解和澄清，此外， B2O3還具有調(diào)節(jié)玻璃黏度的作用，使玻璃具有較寬的成形溫度范圍。B 203的含量?jī)?yōu)選為 23wt%?26wt%，B2O 3的含量過高，則會(huì)因硼氧三角體的的增多，反而增加玻璃的膨脹系 數(shù)，發(fā)生硼反常現(xiàn)象。
[0050] BaO能增加光學(xué)玻璃的折射率、光澤和化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)BaO還能有效降低玻璃粘 度，使得玻璃本身的活性較大，所以不需要引入Sb 2O3等澄清劑，來促使玻璃熔化和澄清過 程的氣體更好地排出。本發(fā)明中，光學(xué)玻璃中BaO的含量?jī)?yōu)選為10wt%?12wt%。
[0051] 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?jī)?yōu)選為9?llwt%。當(dāng)CaO的含量大于12wt%時(shí)，光學(xué) 玻璃的結(jié)晶傾向增大，使光學(xué)玻璃發(fā)脆。
[0052] 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。MgO的含量?jī)?yōu)選為6?9wt %。
[0053] 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?jī)?yōu)選為6?7wt%。
[0054] Nb2O5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。Nb 205的 含量?jī)?yōu)選為3?4wt%。Nb2O5含量高于5wt%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。
[0055] 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(jié)晶傾向，增加玻璃 的透明度和光澤。K 2O的含量?jī)?yōu)選為4?5wt %。
[0056] La2O3能提高光學(xué)玻璃折射率，含量?jī)?yōu)選為3?4wt%.當(dāng)La2O 3含量高于5wt%時(shí)， 玻璃耐失透性變差。
[0057] 本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃不引入澄清劑，可以不需引入硝酸鹽，折射率為1.66? 1. 69,阿貝數(shù)為44?47,透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。
[0058] 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。
[0059] 本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的性能參數(shù)按照如下方法進(jìn)行測(cè)試。
[0060] 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。
[0061] 轉(zhuǎn)變溫度（Tg)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，即：被測(cè)樣品在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高rc，在被測(cè)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(duì)應(yīng)的溫度。
[0062] 將玻璃制作成10mm±0. Imm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) 入80。
[0063] 條紋用點(diǎn)光源和透鏡組成的條紋儀，從最容易看見的條紋的方向上，與標(biāo)準(zhǔn)試樣 作比較檢查，在規(guī)定條件下檢測(cè)條紋。AO級(jí)以上的條紋無肉眼可見的條紋。
[0064] 玻璃氣泡質(zhì)量按GB/T7962. 8-1987規(guī)定的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)量。
[0065] 粘度根據(jù)ASTM C965標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。
[0066] 本發(fā)明的光學(xué)元件由上述的光學(xué)玻璃形成，不含澄清劑，折射率為1. 66?1. 69， 阿貝數(shù)為44?47,透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。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。
[0067] 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、均化后降溫，注入預(yù)熱的金屬模，退火得到光學(xué) 玻璃。光學(xué)玻璃的制備過程中，玻璃原料不引入硝酸鹽，以氧化物或碳酸鹽的方式引入，從 而在熔煉過程無氮氧化物排放。
[0068] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說 明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
[0069] 將實(shí)施例1?6中光學(xué)玻璃的成分所對(duì)應(yīng)的原料按比例稱量，充分混合后加入鉑 金坩堝內(nèi)，在1000?1380°C下熔化、澄清、均化后降溫；
[0070] 在550?600°C左右將熔融玻璃澆注入預(yù)熱后的金屬模；
[0071] 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1?6提供的光學(xué)玻璃在壓型時(shí)不析晶、不失 透。
[0072] 實(shí)施例1?6提供的光學(xué)玻璃的折射率、阿貝數(shù)、轉(zhuǎn)變溫度、透光性能、氣泡、條紋 性能和粘度如表1所示。
[0073] 實(shí)施例1?6提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能如表1所示。
[0074] 表1實(shí)施例1?6提供的光學(xué)玻璃的組分百分比及對(duì)應(yīng)性能

【權(quán)利要求】
1. 一種不含澄清劑的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括以下成分： 22wt% ?30wt% 的 Si02; 22wt% ?28界七％的 B203; 6wt % ?12wt % 的 BaO ; 8wt % ?12wt % 的 CaO ; 5wt % ?10wt % 的 MgO ; 5wt % ?8wt % 的 ZnO ; 2wt % ?5wt % 的 Nb205; 4wt % ?6wt % 的 K20 ; 2wt% ?5wt% 的 La203; 所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 25wt% ?28wt% 的 Si02。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 23wt % ?26wt % 的 B203。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 10wt% ?12wt% 的 BaO。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 9wt%?llwt%的 CaO。
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： 6wt % ?9wt % 的 MgO。
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： 6wt% ?7wt% 的 ZnO。
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： 3wt % ?4wt % 的 Nb205。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于， 折射率為1. 66?1. 69 ; 阿貝數(shù)為44?47 ; 透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。
10. -種權(quán)利要求1?9任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
【文檔編號(hào)】C03C3/068GK104445924SQ201410677032
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】陳帆 申請(qǐng)人:柳州創(chuàng)宇科技有限公司