本發(fā)明涉及一種高折射率光學(xué)玻璃,尤其是涉及一種折射率為1.82-1.87、阿貝數(shù)為28-32的重鑭火石光學(xué)玻璃,可以使用瓷鉑連熔方式生產(chǎn),藍(lán)光波段透過率高,在重新加熱塑形過程中具備較好的抗析晶性能。
背景技術(shù):
在現(xiàn)有技術(shù)中,折射率為1.82-1.87、阿貝數(shù)為28-32的玻璃屬于高折射率重鑭火石玻璃,通常采用b2o3(sio2)-la2o3-tio2-ro玻璃系統(tǒng)(r指mg、ca、sr、ba),其組分中b2o3與la2o3含量較高,如cn3149039.5、cn200810081055.4、us5288669(a)中描述的玻璃。此種系統(tǒng)的玻璃在溶解狀態(tài)下粘度非常小,一般在1200℃溫度下粘度小于1.0dpas。另外由于其對(duì)電熔鋯剛玉磚,如石英、鋯剛玉等材料的腐蝕能力極強(qiáng),因此在生產(chǎn)中不能采用瓷鉑一次化料連續(xù)熔煉生產(chǎn)方式,因?yàn)樵诓AнB續(xù)熔煉生產(chǎn)線中,其化料池采用石英或者鋯剛玉制作。
上述玻璃在生產(chǎn)中一般全程采用鉑金坩堝生產(chǎn),其生產(chǎn)方式為:采用鉑金坩堝將混合好的玻璃原料熔煉為玻璃液,然后將玻璃液澆注為玻璃渣,待玻璃渣冷卻后,對(duì)玻璃渣進(jìn)行配比,將玻璃渣放入由全鉑金組成的連續(xù)熔煉線中制造為合格的產(chǎn)品。其與瓷鉑一次化料連續(xù)熔煉生產(chǎn)方式相比具有以下缺點(diǎn):1)生產(chǎn)過程需要兩次化料,第一次為玻璃粉料在鉑金坩堝中熔解為玻璃液,然后澆注成玻璃渣,第二次為將玻璃渣在連續(xù)熔煉的鉑金化料池中溶解為玻璃液,能源消耗比一次化料高30%左右;2)在光學(xué)玻璃的生產(chǎn)過程中,玻璃在化料階段對(duì)鉑金的腐蝕能力最強(qiáng),尤其是在粉料熔解為玻璃液的過程中,鉑離子大量進(jìn)入玻璃會(huì)導(dǎo)致玻璃紫外-藍(lán)光波段的透過率急劇下降;3)全鉑二次化料生產(chǎn)玻璃與采取瓷鉑連溶一次化料的方式生產(chǎn)的玻璃相比,前者生產(chǎn)1公斤產(chǎn)品的鉑金占用量比后者高40%左右,并且增加了大量的玻渣分類、存儲(chǔ)和測試等流程和費(fèi)用。例如,全鉑二次化料生產(chǎn)線產(chǎn)能為1000kg/day左右,鉑金占用量為120公斤。瓷鉑一次化料生產(chǎn)線產(chǎn)能為1500-2000kg/day左右,鉑金占用量為90公斤左右。
另外,b2o3(sio2)-la2o3-tio2-ro系統(tǒng)玻璃在重新加熱塑性過程中的抗析晶性能表現(xiàn)較差,在tg+230℃保溫30分鐘的試驗(yàn)中表面完全析晶。這就限制了這種類型玻璃在需要在軟化點(diǎn)附近長時(shí)間進(jìn)行塑性操作中的應(yīng)用,如拉制光纖、復(fù)雜零件多次反復(fù)加熱塑性等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種折射率為1.82-1.87、阿貝數(shù)為28-32,滿足瓷爐一次化料生產(chǎn),并在tg+230℃溫度下保持30分鐘,表面不出現(xiàn)明顯析晶的重鑭火石光學(xué)玻璃。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:重鑭火石光學(xué)玻璃,其組成按重量百分比表示,含有sio2、tio2、zno、nb2o5、al2o3和ro(r0為mgo、cao、sro、bao中的一種或一種以上)以及b2o30-5%;la2o30-10%,其中:(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)為4-15;nb2o5/tio2為1.2-3;tio2/(b2o3+al2o3)為2-20;b2o3/zno為0-0.3。
進(jìn)一步的,其組成按重量百分比表示,含有:sio215-30%;tio25-15%;zno9-18%;zro22-9%;al2o30.05-1%;nb2o510-25%;bao15-35%;sro0-5%;cao0-5%;mgo0-5%。
進(jìn)一步的,其組成按重量百分比表示,還含有:rn2o0-3%(rn2o為na2o、k2o、li2o中的一種或一種以上);wo30-5%;y2o30-5%;sb2o30-1%。
進(jìn)一步的,其中,(mgo+sro+cao)/bao為0-0.3;(k2o+li2o)/na2o為0-0.6。
重鑭火石光學(xué)玻璃,其組成按重量百分比表示,含有:sio215-30%;b2o30-5%;tio25-15%;zno9-18%;zro22-9%;al2o30.05-1%;la2o30-10%;nb2o510-25%;bao15-35%。
進(jìn)一步的,其組成按重量百分比表示,還含有;sro0-5%;cao0-5%;mgo0-5%;rn2o0-3%(rn2o為na2o、k2o、li2o中的一種或一種以上);wo30-5%;y2o30-5%;sb2o30-1%。
重鑭火石光學(xué)玻璃,其組成按重量百分比表示為:sio215-30%;b2o30-5%;tio25-15%;zno9-18%;zro22-9%;al2o30.05-1%;la2o30-10%;nb2o510-25%;bao15-35%;sro0-5%;cao0-5%;mgo0-5%;rn2o0-3%(rn2o為na2o、k2o、li2o中的一種或一種以上);wo30-5%;y2o30-5%;sb2o30-1%。
進(jìn)一步的,所述sio2、b2o3、tio2、zno、zro2、al2o3、la2o3、nb2o5、ro(r0為mgo、cao、sro、bao中的一種或一種以上)的合計(jì)含量為95%以上。
進(jìn)一步的,其組成滿足以下6種條件中的一種或一種以上:
1)(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)為4-15;
2)nb2o5/tio2為1.2-3;
3)tio2/(b2o3+al2o3)為2-20;
4)b2o3/zno為0-0.3;
5)(mgo+sro+cao)/bao為0-0.3;
6)(k2o+li2o)/na2o為0-0.6。
進(jìn)一步的,其中:sio217-28%和/或;b2o30.5-4%和/或;tio27-13%和/或;zno10-16%和/或;zro23-8%和/或;al2o30.05-0.8%和/或;la2o32-8%和/或;nb2o511-24%和/或;bao17-30%和/或;sro0-3%和/或;cao0-3%和/或;mgo0-3%和/或;rn2o0-2%(rn2o為na2o、k2o、li2o中的一種或一種以上)和/或;wo30-3%和/或;y2o30-3%和/或;sb2o30-0.5%。
進(jìn)一步的,其中:sio220-26%和/或;b2o30.7-2%和/或;tio28-12%和/或;zno12-14%和/或;zro24-8%和/或;al2o30.05-0.5%和/或;la2o33-7%和/或;nb2o513-20%和/或;bao20-28%和/或;rn2o0-1%(rn2o為na2o、k2o、li2o中的一種或一種以上)。
進(jìn)一步的,其中:(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)為4.5-12和/或;nb2o5/tio2為1.3-2.5和/或;tio2/(b2o3+al2o3)為3-15和/或;b2o3/zno為0.02-0.2和/或;(mgo+sro+cao)/bao為0-0.2和/或;(k2o+li2o)/na2o為0-0.4。
進(jìn)一步的,其中:(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)為5-10和/或;nb2o5/tio2為1.3-2和/或;tio2/(b2o3+al2o3)為4-10和/或;b2o3/zno為0.05-0.15和/或;(mgo+sro+cao)/bao為0-0.1和/或;(k2o+li2o)/na2o為0-0.2。
進(jìn)一步的,玻璃的折射率為1.82-1.87,阿貝數(shù)為28-32。
進(jìn)一步的,玻璃400nm波長處內(nèi)透過率τ400nm大于或等于75%。
玻璃預(yù)制件,采用上述的光學(xué)玻璃制成。
光學(xué)元件,采用上述的光學(xué)玻璃制成。
光學(xué)儀器,采用上述的光學(xué)玻璃制成。
本發(fā)明的有益效果是:通過合理的組分配比設(shè)計(jì),不添加ta2o5、wo3、ga2o3等貴重組分,在保證預(yù)期的光學(xué)性能指標(biāo)的情況下,使本發(fā)明的重鑭火石光學(xué)玻璃適用于一次化料的瓷鉑連熔生產(chǎn),同時(shí)具有較高的透過率。本發(fā)明玻璃在tg+230℃溫度的馬弗爐中保溫30分鐘后,表面無明顯析晶,尤其適用于需要在軟化點(diǎn)附近長時(shí)間進(jìn)行塑性操作中的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
下面將描述本發(fā)明玻璃的各個(gè)組分,除非另有說明,各個(gè)組分的含量用重量%表示。
本發(fā)明玻璃主要由sio2、tio2、zno、nb2o5和ro(r0為mgo、cao、sro、bao中的一種或一種以上,以下同)等組成,通過合理氧化物不同配比,形成1.82-1.87的折射率與28-32的阿貝數(shù)的光學(xué)玻璃,并且可以用于一次化料瓷鉑連續(xù)熔煉生產(chǎn),原料成本較低。
若要求玻璃在化料溫度下對(duì)組成化料池的耐火磚侵蝕小,這就需要一方面玻璃構(gòu)成組分中對(duì)耐火磚侵蝕較強(qiáng)的組分的含量相對(duì)較少,另一方面玻璃處于化料溫度下的粘度要高。玻璃組分對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕較小意味著玻璃透過率會(huì)更好,生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的折射率和色散一致性更好,玻璃的抗析晶能力更強(qiáng),生產(chǎn)線的使用壽命更高。
對(duì)于本發(fā)明組分系統(tǒng)來講,sio2與b2o3是玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體,起到構(gòu)建玻璃網(wǎng)絡(luò)的作用。la2o3與堿土金屬氧化物是屬于低色散高折射率氧化物,添加入玻璃中可以起到提高玻璃折射率和調(diào)節(jié)玻璃色散的作用。經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)的值小于4時(shí),玻璃化料時(shí)粘度較小,對(duì)化料池的電熔鋯剛玉磚腐蝕能力升高;而當(dāng)(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)的值大于15時(shí),雖然玻璃對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕能力降低,但玻璃的粘度快速上升,需要更長的化料時(shí)間,在化料過程中對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕程度更高,同時(shí)玻璃的折射率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此,當(dāng)(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)的值為4-15,優(yōu)選為4.5-12,進(jìn)一步優(yōu)選為5-10時(shí),玻璃粘度最為合適,玻璃對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕性降至最低。
在本發(fā)明組分中,nb2o5和tio2都屬于高折射高色散氧化物,有助于提高玻璃的折射率和色散,經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)nb2o5/tio2的值大于3時(shí),玻璃的抗析晶性能下降,容易在漏料過程中產(chǎn)生晶核甚至有晶體析出,同時(shí)玻璃的原料成本會(huì)快速上升;當(dāng)nb2o5/tio2的值小于1.2時(shí),玻璃的透過率會(huì)下降,玻璃的抗析晶性能會(huì)下降,玻璃的穩(wěn)定性會(huì)下降。因此,當(dāng)nb2o5/tio2的值為1.2-3,優(yōu)選為1.3-2.5,進(jìn)一步優(yōu)選為1.3-2時(shí),玻璃的透過率、穩(wěn)定性、抗析晶性能和原料成本最為平衡。
tio2、b2o3、al2o3在玻璃中都有能力根據(jù)周圍結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化的氧化物,當(dāng)其結(jié)構(gòu)變化時(shí),玻璃的性質(zhì)也發(fā)生較大的變化。如折射率、色散、透過率、抗析晶性能、玻璃的穩(wěn)定性以及對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕能力等。本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)tio2/(b2o3+al2o3)的值大于20時(shí),玻璃的透過率會(huì)下降,抗析晶性能下降;當(dāng)tio2/(b2o3+al2o3)的值小于2時(shí),對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕能力上升,玻璃的透過率會(huì)下降,玻璃的穩(wěn)定性下降,玻璃的折射率和色散達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此,當(dāng)tio2/(b2o3+al2o3)的值為2-20,優(yōu)選為3-15,進(jìn)一步優(yōu)選為4-10時(shí),玻璃的透過率、穩(wěn)定性、抗析晶性能、對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕能力等最為平衡。
b2o3與zno的相對(duì)含量對(duì)玻璃的折射率、色散、透過率、高溫粘度、抗析晶性能、玻璃的穩(wěn)定性有較大的影響。當(dāng)b2o3/zno的值大于0.3時(shí),玻璃的抗析晶性能下降,玻璃原料的溶解溫度上升,玻璃的透過率下降,玻璃的穩(wěn)定性急劇下降。因此,當(dāng)b2o3/zno的值為0-0.3,優(yōu)選為0.02-0.2,進(jìn)一步優(yōu)選為0.05-0.15時(shí),玻璃的折射率和色散能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,玻璃的透過率、高溫粘度、抗析晶性能以及玻璃的穩(wěn)定性最為平衡。
本發(fā)明中加入合適的堿土金屬氧化物可以增強(qiáng)玻璃的穩(wěn)定性,提升玻璃的抗析晶性能,調(diào)節(jié)玻璃的折射率和色散。經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),同樣是堿土金屬氧化物,mgo、sro、cao以及bao在玻璃中的作用以及程度還是有所不同。
若mgo的含量超過5%,玻璃的抗析晶性能下降,穩(wěn)定性下降,玻璃的折射率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此,其含量為0-5%,優(yōu)選為0-3%,進(jìn)一步優(yōu)選為不添加。
若sro的含量超過5%,玻璃的抗析晶性能下降,玻璃的原料成本快速上升,因此其含量為0-5%,優(yōu)選為0-3%,進(jìn)一步優(yōu)選為不添加。
cao可以替代部分bao,降低玻璃的密度和高溫粘度,但若其含量超過5%,玻璃的抗析晶性能會(huì)下降。因此其含量為0-5%,優(yōu)選為0-3%,進(jìn)一步優(yōu)選為不添加。
bao在本發(fā)明中是堿土金屬氧化物最主要的添加成分,可以調(diào)節(jié)玻璃的折射率,增加玻璃的穩(wěn)定性,增強(qiáng)玻璃的抗析晶性能,提高玻璃的透過率,若其含量低于15%,玻璃的折射率和色散達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,玻璃的透過率會(huì)下降,玻璃的穩(wěn)定性也會(huì)下降;若其含量超過35%,玻璃的密度上升,玻璃的抗析晶性能下降。因此,其含量為15-35%,優(yōu)選為17-30%,進(jìn)一步優(yōu)選為20-28%。
經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),以上四種堿土金屬氧化物可以混合加入,在滿足(mgo+sro+cao)/bao的值為0-0.3,優(yōu)選為0-0.2,進(jìn)一步優(yōu)選為0-0.1時(shí),玻璃的穩(wěn)定性、抗析晶性能、高溫粘度、透過率以及玻璃的原料成本最為平衡。
本發(fā)明中加入少量堿金屬氧化物的主要目的是增強(qiáng)原料的熔解性能。瓷鉑連熔在化料階段使用電極對(duì)原料通電,原料的電導(dǎo)率越大,在同等溫度下玻璃的化料速度越快,從而可以降低對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕。另外,少量的堿金屬氧化物可以提高玻璃的透過率,尤其是在有tio2與al2o3組分共存的情況下。但是,合計(jì)量超過3%的堿金屬氧化物加入會(huì)導(dǎo)致玻璃抗析晶性能和穩(wěn)定性急劇下降,因此rn2o(rn2o為na2o、k2o、li2o中的一種或一種以上)為0-3%,優(yōu)選為0-2%,進(jìn)一步優(yōu)選為0-1%。
進(jìn)一步經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在本發(fā)明體系玻璃中,能夠降低玻璃液對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕,同時(shí)對(duì)抗析晶性能提升最好的是na2o,其次是li2o,再次是k2o。同時(shí),當(dāng)這三種堿金屬氧化物二種或三種同時(shí)加入,并滿足(k2o+li2o)/na2o的值為0-0.6,優(yōu)選為0-0.4,進(jìn)一步優(yōu)選為0-0.2時(shí),其對(duì)原料的導(dǎo)電效果最好,電熔鋯剛玉磚的腐蝕程度最低,對(duì)玻璃的抗析晶性能損害最小,綜合來看,當(dāng)這三種堿金屬氧化物二種或三種同時(shí)加入時(shí),相比單獨(dú)加入一種堿金屬氧化物效果要好。
sio2是玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體,是構(gòu)成玻璃骨架的主要成分。sio2含量與玻璃的粘度、抗析晶性能、透過率、折射率和色散密切相關(guān)。若其含量低于15%,玻璃的折射率和色散達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期,玻璃在化料時(shí)對(duì)電熔鋯剛玉磚的侵蝕加劇,同時(shí)玻璃的抗析晶性能和透過率會(huì)大幅度下降;若其含量高于30%,玻璃的溶解性能會(huì)下降,化料溫度會(huì)上升,對(duì)電熔鋯剛玉磚的侵蝕加劇,同時(shí)玻璃的抗析晶性能會(huì)下降,折射率和色散達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期。因此,在本發(fā)明中,sio2的含量為15-30%,優(yōu)選為17-28%,進(jìn)一步優(yōu)選為20-26%。
b2o3也是玻璃形成體之一,在此類玻璃中添加合適量的b2o3可以將玻璃的骨架結(jié)構(gòu)變得更致密,提高玻璃的熔解性能。若b2o3含量高于5%,玻璃對(duì)電熔鋯剛玉磚的侵蝕會(huì)加劇,玻璃的透過率會(huì)下降。因此,本發(fā)明中b2o3的含量為0-5%。但是,若玻璃組分中不含有b2o3,雖然可以保持較好的透過率,但玻璃原料在融化時(shí)高溫粘度急劇增大,導(dǎo)致玻璃液會(huì)溢出加料池,進(jìn)而嚴(yán)重影響玻璃的折射率和色散的穩(wěn)定性。因此,從優(yōu)化生產(chǎn)工藝的角度考慮,b2o3含量優(yōu)選為0.5-4%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.7-2%。
nb2o5是一種高折射率高色散氧化物,添加到玻璃中可以提高玻璃的折射率和色散,尤其是在玻璃中含有大量tio2組分時(shí),添加nb2o5可以增強(qiáng)玻璃的抗析晶性能和提高玻璃的透過率。若其含量低10%,玻璃的折射率和阿貝數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期,同時(shí)玻璃的透過率會(huì)下降;若其含量高于25%,玻璃的折射率和色散達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,更為重要的是玻璃的穩(wěn)定性和抗析晶性能會(huì)急劇下降,同時(shí)成本會(huì)急劇上升。因此,nb2o5含量限定為10-25%,優(yōu)選為11-24%,進(jìn)一步優(yōu)選為13-20%。
wo3可以少量加入替代部分nb2o5,但若其含量超過5%,玻璃的透過率會(huì)下降,因此其含量限定為0-5%,優(yōu)選為0-3%,進(jìn)一步優(yōu)選為不添加。
tio2是一種高折射高色散氧化物,加入玻璃中可以提高玻璃的折射率和色散。同時(shí),適量的tio2添加到玻璃中,可以進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)成為玻璃網(wǎng)絡(luò)的一部分,增加玻璃穩(wěn)定性,尤其是抗析晶性能。tio2加入玻璃中可以減少價(jià)格相對(duì)較高nb2o5的使用量,降低玻璃的原料成本。但若過多的tio2加入玻璃中,尤其是在本發(fā)明主要使用sio2作為網(wǎng)絡(luò)形成體的玻璃中,玻璃的折射率和色散會(huì)高于設(shè)計(jì)預(yù)期,透過率會(huì)急劇惡化,玻璃的穩(wěn)定性尤其是抗析晶性能會(huì)急劇惡化。若tio2過少,玻璃的折射率和色散會(huì)低于設(shè)計(jì)預(yù)期,同時(shí)玻璃的抗析晶性能會(huì)下降。因此tio2的含量設(shè)置為5-15%,優(yōu)選為7-13%,進(jìn)一步優(yōu)選為8-12%。
la2o3是一種高折射低色散氧化物,加入玻璃中可以提高玻璃的折射率并調(diào)節(jié)色散,降低玻璃的高溫粘度,同時(shí)可替代部分nb2o5以降低玻璃的原料成本。若其含量高于10%,玻璃的抗析晶性能會(huì)快速惡化,最為重要的是會(huì)造成加料池電熔鋯剛玉磚腐蝕嚴(yán)重。因此,la2o3的含量為0-10%,優(yōu)選為2-8%,進(jìn)一步優(yōu)選為3-7%。
y2o3是一種高折射低色散氧化物,可以替代部分la2o3和nb2o5組分調(diào)節(jié)玻璃折射率以及改善玻璃的抗析晶性能。若其含量超過5%,玻璃的抗析晶性能會(huì)下降,因此,其含量限定為0-5%,優(yōu)選為0-3%,進(jìn)一步優(yōu)選為不添加。
zro2是一種高折射低色散氧化物,加入玻璃中可以提高玻璃的折射率并調(diào)節(jié)色散,提高玻璃的抗析晶性能和成玻穩(wěn)定性,并可以降低玻璃液對(duì)電熔鋯剛玉磚的侵蝕。在本發(fā)明中,若其含量低于2%,對(duì)電熔鋯剛玉磚的保護(hù)不明顯,同時(shí)提高玻璃的抗析晶性能和成玻穩(wěn)定性不明顯;若其含量高于9%,玻璃會(huì)變得難以融化,熔煉溫度會(huì)上升,加劇電熔鋯剛玉磚的腐蝕,進(jìn)一步導(dǎo)致玻璃內(nèi)部出現(xiàn)夾雜物及透過率下降。因此,zro2含量為2-9%,優(yōu)選為3-8%,進(jìn)一步優(yōu)選為4-8%。
al2o3在本發(fā)明體系玻璃中,尤其是在與b2o3、tio2共存時(shí),對(duì)玻璃的透過率和抗析晶性能的提高是不利的,但是,由于本發(fā)明玻璃的設(shè)計(jì)目標(biāo)是適用于瓷鉑連熔生產(chǎn),而電熔鋯剛玉磚中含有30-40%重量百分比的al2o3組分。經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),若不添加al2o3,玻璃液融化時(shí)玻璃液和電熔鋯剛玉磚之間會(huì)產(chǎn)生巨大的濃度梯度,導(dǎo)致腐蝕能力急劇上升。在本發(fā)明中,若al2o3含量低于0.05%,玻璃液對(duì)電熔鋯剛玉磚的腐蝕能力急劇上升;若其含量高于1%,玻璃的透過率和抗析晶性能急劇下降。因此,al2o3含量限定為0.05-1%,優(yōu)選為0.05-0.8%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.05-0.5%。
zno加入本發(fā)明體系玻璃中,可以調(diào)整玻璃的折射率和色散,改善玻璃的抗析晶性能,提高玻璃的穩(wěn)定性。zno還可以降低玻璃的高溫粘度,使得玻璃可以在較低溫度下熔煉,從而可以提高玻璃的透過率。在本發(fā)明體系玻璃中,若zno含量低于9%,提高玻璃抗析晶性能、增強(qiáng)玻璃穩(wěn)定性與降低玻璃高溫粘度的作用不明顯;若其含量高于18%,玻璃的穩(wěn)定性下降,玻璃在成型和加工時(shí)的抗析晶性能急劇惡化。因此,zno含量限定為9-18%,優(yōu)選為10-16%,進(jìn)一步優(yōu)選為12-14%。
sb2o3是一種澄清劑,添加到玻璃中使氣泡消除變得更加容易。在本發(fā)明中,其含量限定為0-1%,優(yōu)選為0-0.5%,進(jìn)一步優(yōu)選為不添加。
為更好地達(dá)到本發(fā)明的目的,優(yōu)選本發(fā)明的重鑭火石光學(xué)玻璃的組分中sio2、b2o3、tio2、zno、zro2、al2o3、la2o3、nb2o5、ro(r0為mgo、cao、sro、bao中的一種或一種以上)的合計(jì)含量為95%以上,更優(yōu)選為98%以上。
下面將描述本發(fā)明的光學(xué)玻璃的性能:
折射率與阿貝數(shù)按照gb/t7962.1—2010規(guī)定方法測試。
10mm厚樣品的400nm波長處內(nèi)透過率按照gb/t7962.12—2010規(guī)定方法測試。
玻璃的抗析晶性能測試方法為:將樣品玻璃切割為20×20×10mm規(guī)格,放入溫度為tg+230℃的馬弗爐中保30分鐘,取出后放入保溫棉中徐冷,冷卻后觀察表面析晶情況。
經(jīng)過測試,本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有以下性能:折射率(nd)為1.82-1.87,優(yōu)選為1.83-1.86,更優(yōu)選為1.84-1.86;阿貝數(shù)(vd)為28-32,優(yōu)選為29-31;400nm波長處內(nèi)透過率(τ400nm)大于或等于70%,優(yōu)選大于或等于75%,更優(yōu)選大于或等于78%,進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于80%;將樣品玻璃切割為20×20×10mm規(guī)格,放入溫度為tg+230℃溫度的馬弗爐中保溫30分鐘,取出后放入保溫棉中徐冷,表面無明顯析晶,適合于瓷鉑連熔爐生產(chǎn)。
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面將描述本發(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。
表1-2中顯示的光學(xué)玻璃(實(shí)施例1~20)是通過按照表1-2所示各個(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、硝酸鹽等),將混合原料放置在鉑金坩堝中,在1350-1400℃中融化2.5-4小時(shí),并且經(jīng)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。
本發(fā)明實(shí)施例1-20的組成與折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、400nm波長處內(nèi)透過率(τ400nm)、將樣品玻璃切割為20×20×10mm規(guī)格時(shí)的析晶性能等顯示如下,其中(sio2+ro)/(la2o3+b2o3)值為k1,nb2o5/tio2的值為k2,tio2/(b2o3+al2o3)的值為k3,b2o3/zno的值為k4,(mgo+sro+cao)/bao的值為k5,rn2o(rn2o為na2o、k2o、li2o中的一種或一種以上)的值為k6,(k2o+li2o)/na2o的值為k7,將玻璃切割為20mm*20mm*10mm規(guī)格,放入溫度為tg+230℃溫度的馬弗爐中保30分鐘,取出后放入保溫棉中徐冷,冷卻后觀察表面析晶情況,以k8表示。無明顯析晶記做“a”,有明顯析晶記為“b”。
表1
表2
[光學(xué)預(yù)制件實(shí)施例]
將表1中實(shí)施例1-10所得到的光學(xué)玻璃切割成預(yù)定大小,再在表面上均勻地涂布脫模劑,然后將其加熱、軟化,進(jìn)行加壓成型,制作凹彎月形透鏡、凸彎月形透鏡、雙凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡等各種透鏡、棱鏡的預(yù)制件。
[光學(xué)元件實(shí)施例]
將上述光學(xué)預(yù)制件實(shí)施例所得到的這些預(yù)制件退火,在降低玻璃內(nèi)部的變形的同時(shí)進(jìn)行微調(diào),使得折射率等光學(xué)特性達(dá)到所需值。
接著,對(duì)各預(yù)制件進(jìn)行磨削、研磨,制作凹彎月形透鏡、凸彎月形透鏡、雙凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡等各種透鏡、棱鏡。所得光學(xué)元件的表面上還可涂布防反射膜。
[光學(xué)儀器實(shí)施例]
本發(fā)明重鑭火石光學(xué)玻璃所形成的光學(xué)元件可用于各類光學(xué)儀器,通過使用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件形成光學(xué)部件或光學(xué)組件,可用于例如成像設(shè)備、傳感器、顯微鏡、醫(yī)藥技術(shù)、數(shù)字投影、通信、光學(xué)通信技術(shù)/信息傳輸、汽車領(lǐng)域中的光學(xué)/照明、光刻技術(shù)、步進(jìn)器、準(zhǔn)分子激光器、晶片、計(jì)算機(jī)芯片以及包括這樣的電路及芯片的集成電路和電子器件。