硼硅酸鹽光學(xué)玻璃和光學(xué)元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種棚娃酸鹽光學(xué)玻璃和光學(xué)元件，特別是設(shè)及一種折射率nd為 1. 48-1. 52、阿貝數(shù)vd為63-70的棚娃酸鹽光學(xué)玻璃，W及由該光學(xué)玻璃構(gòu)成的預(yù)制件和光 學(xué)元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著卡片相機(jī)、單電相機(jī)、可拍照手機(jī)、行車記錄儀等可移動(dòng)光學(xué)拍攝設(shè) 備的廣泛使用，人們對光學(xué)設(shè)備小型化、輕量化的需求日益高漲。非球面鏡片因其比傳統(tǒng)鏡 片更輕的重量、更小的尺寸W及成像效果更好而被越來越多的應(yīng)用在各種新型可移動(dòng)光學(xué) 拍攝設(shè)備中。
[0003] 非球面鏡片的加工方式主要有精密拋光成型和精密模壓成型兩種，其中精密模壓 成型具有成本低、質(zhì)量穩(wěn)定、能夠大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)而被廣泛采用。精密模壓技術(shù)采用的方 法是將預(yù)制件放入具有高精度表面的模具中加熱，壓制為非球面鏡片。精密模壓所使用的 模具的成本很高，在壓型過程中高溫狀態(tài)下模具的表面容易氧化而無法繼續(xù)使用。精密模 壓成型所使用的玻璃的轉(zhuǎn)變溫度越低，模具的使用壽命越長，生產(chǎn)成本越低。
[0004] 光學(xué)元件在精密模壓W及后期拋光、鍛膜甚至使用過程中，不可避免的會(huì)接觸水 或者酸性氣體，運(yùn)樣可能會(huì)在元件表面留下腐蝕痕跡，從而影響元件的透光性和成像質(zhì)量。 為了降低玻璃表面出現(xiàn)腐蝕痕跡的風(fēng)險(xiǎn)，要求所使用的玻璃具有較好的耐化學(xué)穩(wěn)定性。 陽0化]CN102947234A公開了一種低折射低色散的光學(xué)玻璃，具有較低的Tg，但為達(dá)到較 低的Tg溫度就必須在玻璃中加入大量的B203和R20,會(huì)使得玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性急劇下降。 盡管專利文獻(xiàn)中為了改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性而加入了較多的A12化，但玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性依 然不能令人滿意。
[0006] CN101213150B公開了一種光通信器件中使用的光學(xué)玻璃，含有70-85%的SiOzW 及1-7%的AI2O3,運(yùn)會(huì)使得原料烙化變得十分困難，并且玻璃液的高溫粘度大、氣泡消除困 難，玻璃的生產(chǎn)難度大。
[0007] CN100430329C公開了一種Tg《500°C的光學(xué)玻璃，含有16-20%的412〇3，運(yùn)會(huì)造 成玻璃液表面張力明顯增大，氣泡消除困難，導(dǎo)致玻璃的生產(chǎn)難度變大。
[0008] CN103043906A公開了一種可作為牙科玻璃或光學(xué)玻璃的不透X射線玻璃，專利文 獻(xiàn)中公開的玻璃為滿足其生物相容性和不透X射線的性質(zhì)，含有最高可達(dá)<11%的Zr〇2和 10%的1曰2〇3。然而當(dāng)Zr〇2含量高時(shí)，玻璃液烙化困難并且容易發(fā)生分相失透，而La 2〇3的使 用又增加了玻璃成本。另外，玻璃的Tg較高，作為光學(xué)玻璃使用時(shí)會(huì)增加其模壓成型的難 度和成本。
[0009] CN101300202A、CN100430330C、CN1745851A 都分別公開了一種憐酸鹽光學(xué)，但是運(yùn) 些玻璃都具有相當(dāng)多的缺點(diǎn)。玻璃普遍存在料性"長"的特點(diǎn)，玻璃中容易出現(xiàn)條紋。另外， 玻璃中的網(wǎng)絡(luò)形成體P2〇e通常W復(fù)合憐酸鹽或者游離P 2〇5的形式引入。復(fù)合憐酸鹽的原料 價(jià)格昂貴，而游離P2〇5對相蝸和耐火材料的腐蝕會(huì)導(dǎo)致玻璃內(nèi)部質(zhì)量變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種折射率nd為1. 48-1. 52、阿貝數(shù)vd為 63-70的棚娃酸鹽光學(xué)玻璃，W及由該光學(xué)玻璃構(gòu)成的預(yù)制件和光學(xué)元件。
[0011] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：棚娃酸鹽光學(xué)玻璃，其組分W氧化物 計(jì)按重量百分比組成含有 Si〇26〇-75%、B2O35-I5%、AI2O3I-8%、Li2〇〇-2%、胞2〇 0-10%、 Κ2〇 0-13%，不含 1曰2〇3。 陽01引進(jìn)一步的，其組分W氧化物計(jì)按重量百分比還含有MgO 0-8%、化0 0-8%、SrO 0- 5%、Ba0 0-5%、Zn0 〇-5%、Zr〇2〇-3%、Ti〇2〇-3%、Sb2〇3〇-〇. 5%。 陽01引 進(jìn)一步的，其中：MgO 0-5% ;和/或CaO 0-5%。
[0014] 進(jìn)一步的，所述Mg0、Ca0、SrO與BaO的重量百分比之和為0-8%。
[0015] 進(jìn)一步的，其中：Si〇262-73% ;和 / 或 B2O37-I4% ;和 / 或 AI2O32-7% ;和 / 或胞2〇 1- 5% ;和 / 或 Κ2〇 5-12%。
[0016] 進(jìn)一步的，其中：Si〇2大于或等于65%但小于70% ;和/或ΑΙ2Ο33-6%。
[0017] 進(jìn)一步的，所述組分中的各金屬元素的一種或一種W上的氧化物的部分或全部置 換成氣化物，所述氣化物中F元素的重量百分比含量為0-3%。
[0018] 進(jìn)一步的，所述氣化物中F元素的重量百分比含量為1-2%。
[0019] 進(jìn)一步的，所述Si化與A1 2化的重量百分比之和為65-78%。
[0020] 進(jìn)一步的，所述Si化與A1 2化的重量百分比之和為68-75%。 陽02U 進(jìn)一步的，所述的化〇、化2〇與K2O的重量百分比之和為8-16%。
[0022] 進(jìn)一步的，所述的（Si〇2+Al2〇3)/度2〇3+Li2〇+Na2〇+K2〇)為 2-5。
[0023] 進(jìn)一步的，所述玻璃的折射率nd為1. 48-1. 52,阿貝數(shù)vd為63-70。
[0024] 進(jìn)一步的，所述玻璃的Tg為510-580。耐水穩(wěn)定性達(dá)到2級(jí)W上，耐酸穩(wěn)定性達(dá) 到1級(jí)W上。
[00巧]采用上述的棚娃酸鹽光學(xué)玻璃制成的預(yù)制件。
[00%] 采用上述的棚娃酸鹽光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是：通過合理安排各組分的含量，得到一種折射率nd為 1. 48-1. 52、阿貝數(shù)vd為63-70的棚娃酸鹽光學(xué)玻璃。該玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg低，能夠 降低模壓成型溫度。玻璃化學(xué)穩(wěn)定性好，使用時(shí)玻璃表面不容易出現(xiàn)影響透光性和成像質(zhì) 量的腐蝕痕跡，能夠廣泛用于如卡片相機(jī)、單電相機(jī)、可拍照手機(jī)、行車記錄儀等可移動(dòng)光 學(xué)攝像設(shè)備中。
【具體實(shí)施方式】
[002引下面將詳細(xì)說明本發(fā)明中所含有的各種組分的作用W及添加范圍，組分的含量用 重量百分比來表示。
[0029] Si〇2是本發(fā)明中必須含有的組分，是玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體，其含量為60-75%，優(yōu)選 62-73%，特別優(yōu)選大于或等于65%但小于70%。當(dāng)含量低于60%時(shí)，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性明 顯下降，且光學(xué)常數(shù)無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)含量高于75%時(shí)，玻璃烙化變得困難，另外，Si化 含量過高會(huì)導(dǎo)致玻璃的Tg上升，模壓性能惡化。
[0030] Al2〇3在本發(fā)明中的作用同樣是網(wǎng)絡(luò)形成體，在與SiO 2共同存在時(shí)能夠顯著提高 玻璃化學(xué)穩(wěn)定性，其含量為1-8%，優(yōu)選2-7%，特別優(yōu)選3-6%。如果Al2〇3含量低于1%， 化學(xué)穩(wěn)定性提升效果不明顯；但如果其含量超過8%，則會(huì)使玻璃液表面張力明顯增大，氣 泡消除困難。
[0031] B203是本發(fā)明中選用的第Ξ種網(wǎng)絡(luò)形成體，與SiO 2、AI2O3-起構(gòu)成玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)。B203具有降低化料溫度、降低高溫粘度、提高玻璃生產(chǎn)性能的作用，其含量為5-15%，優(yōu) 選7-14%。當(dāng)B203含量低于5%時(shí)，不能充分實(shí)現(xiàn)上述性質(zhì)；但如果其含量超過15%，則會(huì) 降低耐化學(xué)穩(wěn)定性。 陽03引 Li2〇、Na2〇、K2〇同屬于堿金屬氧化物R20,加入玻璃后能起到助烙的作用。當(dāng)堿金屬 氧化物加入玻璃中后，會(huì)打斷玻璃形成體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低玻璃高溫粘度，使澄清和均化變 得更加容易，從而達(dá)到降低玻璃的生產(chǎn)難度的作用，得到的玻璃液具有更低的Tg溫度。但 是玻璃形成體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被打斷W后，玻璃的耐化學(xué)穩(wěn)定性和抗析晶性能均會(huì)有所下降。 在Ξ種堿金屬氧化物中，對化學(xué)穩(wěn)定性影響最小的是而0,其次是Na2〇,最后是Li2〇。 陽03引本發(fā)明中而0的含量為0-13%，優(yōu)選5-12%。在加入馬0的同時(shí)可W任意添加少 量的化2〇和化〇。化2〇含量被限定在〇-10%，優(yōu)選為1-5%?；柋幌薅ㄔ讴?2%，優(yōu)選為 不含有。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玻璃中堿金屬氧化物R20的重量之和在8-16%時(shí)，既可W起到明顯 的助烙效果，又可得到良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性。
[0034] 在本發(fā)明中，Si〇2和A1 2〇3具有降低玻璃折射率和色散、提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的效 果，但其含量過高時(shí)會(huì)造成玻璃高溫粘度變大，生產(chǎn)性能降低。Si〇2與A12〇3的重量之和應(yīng) 控制