專利名稱：：氟磷酸鹽光學(xué)玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，特別是涉及一種折射率(nd)范圍為1.45-1.52、阿貝數(shù)(vd)范圍為78-85的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域，高精密的新型光電器件對信息采集、傳輸、存儲、轉(zhuǎn)換和顯示提出了更高的性能要求，光學(xué)元件更加輕量小型化，廣泛采用高精度低造價的非球面鏡替代傳統(tǒng)加工的透鏡已成為勢在必行的發(fā)展趨勢。氟磷酸鹽光學(xué)玻璃作為應(yīng)用較廣泛的新型玻璃材料，不僅具有低色散、低折射率，在光學(xué)系統(tǒng)中可消除二級光譜特殊色散，提高分辨率，明顯改善光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)，而且還具有低軟化點(diǎn)特性，可以直接精密模壓成型制成高級非球面透鏡，能夠較好地復(fù)消色差，消除球面光學(xué)元件很難去除的球差、像差，可以替代2至3個球面鏡片，減少系統(tǒng)體積和重量，已被廣泛應(yīng)用于平行光管物鏡、顯微鏡、天文望遠(yuǎn)鏡、數(shù)碼相機(jī)、LCD投影機(jī)等高精密、高分辨率的光學(xué)儀器組合透鏡中，成為市場前景看好的重要的新型高檔光電材料。氟磷酸鹽光學(xué)玻璃的熔制過程難度較大，在高溫熔融氟磷酸鹽玻璃用原料過程中，存在組分氟在高溫下?lián)]發(fā)嚴(yán)重，氟從具有高溫的玻璃表面蒸發(fā)，易形成條紋；另外，由于氟磷酸鹽光學(xué)玻璃粘度小不易成型，因此必須控制玻璃成型時的出爐溫度，出爐溫度較低，玻璃容易成型，而且還能有效控制氟的揮發(fā)，減少玻璃條紋的出現(xiàn)。由于氟磷酸鹽玻璃阿貝數(shù)較大，且具有異常部分色散性能，目前已有具有80或更大阿貝數(shù)的氟磷酸鹽玻璃投入實(shí)際使用。例如特開2002-234753公開了一種氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，nd范圍為l.489-1.510，Vd范圍為79.2-83.1，但玻璃組分中MgF2的mol百分比含量為3-6，玻璃硬度小，磨損度大，不利于后續(xù)加工。CN1854100A公開了一種氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，玻璃組份中含有大量Li，玻璃耐久性降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低折射低色散、適于在低溫下成型、低密度的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，所述玻璃的折射率為1.45-1.52，阿貝數(shù)為78-85，轉(zhuǎn)變溫度低于465。C，密度低于3.8g/cm3，硬度大于360(10'pa)。進(jìn)一步的，其組成成分按mol百分比組成為A1F3:18-25%、Al(P03)3:5-20%、MgF2:7-12%、CaF2:15-25%、SrF2:18-25%、BaF2:8-20%、Ba(P03)2:0-8%，YF3:0-3%，BaCl2:0-0.5%。進(jìn)一步的，其中AIF;:18-22%、Al(P03)3:8-15%。進(jìn)一步的，其中CaF2:17-22%、SrF2:20-25%、BaF2:10-17%。進(jìn)一步的，其中Ba(P03)2:1-5%，YF3:0.1-3%。進(jìn)一步的，其組成成分按mol百分比組成為A1F3:18-22%、Al(P03)3:8-15%、CaF2:17-22%、SrF2:20-25%、BaF2:10-17%、Ba(P03)2:1-5%、YF3:0.1-3%。氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其組成成分按mol百分比組成為A1F3:18-25%、Al(P03)3:5-20%、MgF2:7-12%、CaF2:15-25%、SrF2:18-25%、BaF2:8-20%、Ba(P03)2:0-8%、YF3:0-3%、BaCl2:0-0.5%。進(jìn)一步的，其中AIF;:18-22%、Al(P03)3:8-15%。進(jìn)一步的，其中CaF2:17-22%、SrF2:20-25%、BaF2:10-17%。進(jìn)一步的，其中Ba(P03)2:1-5%、YF3:0.1-3%。進(jìn)一步的，所述玻璃的出爐溫度范圍在620-750°C之間。所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀器。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有低折射低色散，玻璃密度低，硬度較大，可加工性好，出爐溫度低，容易成型，并且可有效防止條紋形成。具體實(shí)施例方式要實(shí)現(xiàn)光學(xué)玻璃的低折射率和低色散光學(xué)特性，通常必須采用P、Al、F和O的玻璃體系，特別是要在玻璃中引入大量的氟，以形成穩(wěn)定、平衡的玻璃體系。更進(jìn)一步地，為了能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)，還需要引入Ca、Sr、Ba中的至少一種元素作為玻璃改性組分，這些玻璃改性組分可調(diào)節(jié)玻璃折射率和阿貝數(shù)，以及提高耐失透，但是產(chǎn)生這種玻璃改性效果的元素不限于以上三種元素。以下對本發(fā)明的光學(xué)玻璃中可含有的成分進(jìn)行說明，各成分的含量以moW表示。A1F3是本發(fā)明的必要組分，在玻璃中引入A1、F以穩(wěn)定玻璃的形成，可有效降低玻璃的折射率和色散，若含量太低，不能達(dá)到所需的光學(xué)常數(shù)范圍；含量太高，玻璃耐失透性惡化。因此A1F;含量限定為18-25%，優(yōu)選18-22%。Al(P03)3是本發(fā)明的必要組分，在玻璃中引入A1、P、0以穩(wěn)定玻璃形成，而且還可以提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，但若含量過低，無法達(dá)到上述效果；含量過高，玻璃折射率增大，無法實(shí)現(xiàn)所需的玻璃常數(shù)范圍。因此，其含量為5-20%，優(yōu)選8-15%。CaF2在玻璃中不僅可以降低玻璃的阿貝數(shù)和比重，而且可以穩(wěn)定玻璃的形成，如果含量過低，效果不明顯；含量過高，玻璃耐失透性惡化。因此，其含量范圍為15-25%，優(yōu)選17-22%。SrF2在玻璃中對于調(diào)節(jié)玻璃常數(shù)和穩(wěn)定玻璃形成是有效的，如果含量偏低，效果不明顯;含量過高，不能得到所需的光學(xué)常數(shù)，而且耐失透性劣化。因此其含量范圍為18-25%，優(yōu)選20-25%。BaF2在玻璃可有效調(diào)節(jié)玻璃的折射率和穩(wěn)定玻璃形成，如果含量太低，達(dá)不到以上效果;含量過高，不僅使玻璃的折射率增大，而且玻璃的比重增大，化學(xué)穩(wěn)定性劣化。因此其含量范圍為8-20%，優(yōu)選10-17%。MgF2在玻璃中可以調(diào)節(jié)玻璃常數(shù)，提高玻璃硬度以及化學(xué)穩(wěn)定性，若其含量太低，達(dá)不到以上效果；含量過高，可使玻璃熔制困難。因此，其含量范圍為7-12%。Ba(P03)2在玻璃中不僅可以穩(wěn)定玻璃的形成，而且還可有效調(diào)節(jié)玻璃常數(shù)，但含量太低，達(dá)不到以上效果；含量過高，玻璃化學(xué)穩(wěn)定劣化。因此其含量范圍為0-8%，優(yōu)選1-5%。YF3在玻璃中可有效調(diào)節(jié)玻璃折射率，含量太低，達(dá)不到上述效果；含量過高，玻璃折射率超出所需范圍。因此，其含量范圍為0-3%，優(yōu)選O.1-3%。BaCl2可作為澄清劑引入，若含量過高，Cl會對熔融設(shè)備的Pt造成損害，因此其含量范圍限定為O-O.5%。本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法為1)按mol比例稱量各組份的氧化物、碳酸鹽和硝酸鹽等常用光學(xué)玻璃原料，充分混合后加入鉑金坩堝內(nèi)；2)在700—110(TC下熔化、澄清、均化后降溫；3)將熔融玻璃液澆注入預(yù)熱后的金屬模，將玻璃連同金屬模一起放入退火爐內(nèi)退火冷卻后即得。在本發(fā)明中，通過設(shè)定玻璃的組成，特別是上述優(yōu)選范圍內(nèi)的組成，可實(shí)現(xiàn)如下希望的特性本發(fā)明的光學(xué)玻璃折射率(nd)范圍為1.45-1.52，阿貝數(shù)(Vd)范圍為78-85，轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在465。C以下，密度(D)在3.8g/cn^以下，玻璃硬度(Hk)在360(107pa)以上，玻璃出爐溫度在620-75(TC之間。其中折射率(nd)值為(-2°C/h)—(6°C/h)的退火值，折射率與色散系數(shù)按照《GB/T7962.1987無色光學(xué)玻璃測試方法折射率和色散系數(shù)》測試。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，s卩被測樣品在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高rc，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。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。玻璃硬度按照《GB/T7962.21-1987無色光學(xué)玻璃測試方法克氏硬度》進(jìn)行測試。玻璃出爐溫度的測試是將玻璃制作成170mn^7mn^7mm的樣品，放入析晶爐中，升溫至120(TC，保溫4小時，然后取出樣品冷卻至常溫，用放大鏡觀察樣品，根據(jù)玻璃析晶情況進(jìn)行本發(fā)明的光學(xué)玻璃可用作壓力成型用玻璃預(yù)型材料，或者也可直接將熔融玻璃壓力成型。用作玻璃預(yù)型材時的制造方法及熱成型方法無特別限制，可使用公知的制造方法及成型方法。另外，還可對本發(fā)明光學(xué)玻璃制作的玻璃預(yù)型材進(jìn)行壓力加工，制造光學(xué)元件，或者也可采用直接對熔融、軟化的光學(xué)玻璃進(jìn)行壓力加工，制造光學(xué)元件。另外，光學(xué)元件可用作例如雙凸、雙凹、平凸、平凹、凹凸透鏡等各種透鏡、反射鏡、棱鏡、衍射光柵等。將本發(fā)明光學(xué)玻璃的實(shí)施例1-14的組成與這些玻璃的折射率、阿貝數(shù)、轉(zhuǎn)變溫度、密度、硬度、出爐溫度一起表示于表1和表2中，各組分的組成以moW表示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>如表l-2所示，本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃都具有上述特定范圍的光學(xué)常數(shù)，S卩折射率(nd)范圍為1.45-1.52，阿貝數(shù)(Vd)范圍78-85，轉(zhuǎn)變溫度(Tg)465。C以下，玻璃出爐溫度在620-75(TC之間，密度(D)3.8g/cn^以下，玻璃硬度(Hk)360(107pa)以上，適用于精密壓力成型所使用的預(yù)型材及精密壓力成型。9權(quán)利要求1.氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，所述玻璃的折射率為1.45-1.52，阿貝數(shù)為78-85，轉(zhuǎn)變溫度低于465℃，密度低于3.8g/cm3，硬度大于360(107pa)。2.如權(quán)利要求l所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分按mol百分比組成為A1Fs:18-25%、Al〔P03)3:5-20%、MgF2:7_12%、CaF2:15-25%、SrF2:18-25%、BaF2:8-2(W、Ba〔P03)2:O-M，YF3:0-3%,BaCl2:0-0.5%。3.如權(quán)利要求2所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其中^^:18-22%、A1〔P。s)3:8-15%。4.如權(quán)利要求2所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其中G^2:17-22%、SrF2:20-25%、BaF2:10-17%。5.如權(quán)利要求2所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其中Ba〔P03)2:l-M，YF3:0.1-3%。6.如權(quán)利要求2所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分按mol百分比組成為A1F"18-22%、Al〔P03)3:8_15%、CaF"17-22%、SrF2:20-25%、BaF2:10-17%、Ba〔P03)2:1_5%、YF3:0.1_3%。7.氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其組成成分按mol百分比組成為.AlF3:18-25%、Al(P03〕3:5-20%、MgF2:7_1M、CaF2:15_25%,SrF2:1S_25%、BaF2.8-20%、Ba(F03〕2:0_8%、YF3:0_3%、BaCl2:0-0.5%。8.如權(quán)利要求7所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其中A^3:18-22%、Al(P03)3:S-15%。9.如權(quán)利要求7所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其中e^2:17-22%、SrF2:20-25%、BaF2:10-17%。10.如權(quán)利要求7所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，其中Ba〔P03)2:1-5%、YF3:0.1-3%11.如權(quán)利要求i-io任一權(quán)利要求所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其特征在于，所述玻璃的出爐溫度范圍在620-75(TC之間。12.如權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。13.如權(quán)利要求1-10任一權(quán)利要求所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。14.如權(quán)利要求1-10任一權(quán)利要求所述的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀器。全文摘要本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低折射低色散、適于在低溫下成型、低密度的氟磷酸鹽光學(xué)玻璃。氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，所述玻璃的折射率為1.45-1.52，阿貝數(shù)為78-85，轉(zhuǎn)變溫度低于465℃，密度低于3.8g/cm³，硬度大于360(10⁷pa)。氟磷酸鹽光學(xué)玻璃，其組成成分按mol百分比組成為AlF₃18-25％、Al(PO₃)₃5-20％、MgF₂7-12％、CaF₂15-25％、SrF₂18-25％、BaF₂8-20％、Ba(PO₃)₂0-8％、YF₃0-3％、BaCl₂0-0.5％。本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有低折射低色散，玻璃密度低，硬度較大，可加工性好，出爐溫度低，容易成型，并且可有效防止條紋形成。文檔編號G02B1/00GK101514079SQ20091030118公開日2009年8月26日申請日期2009年3月27日優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日發(fā)明者吳縉偉,袁俊鴻,月趙申請人:成都光明光電股份有限公司