專利名稱：光學玻璃的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種光學玻璃，具體是涉及一種折射率(nd)在I. 90 I. 92之間，阿貝數(vd)在33 36之間的鑭系光學玻璃。
背景技術：
近年來，為了滿足高檔數碼產品高像素、小型輕便的要求，具有高折射、低色散等優(yōu)點的鑭系類光學玻璃的需求越來越大。由高折射率、低色散性的玻璃形成的透鏡當與高折射率、高色散性的玻璃形成的透鏡組合時能夠降低光學系統(tǒng)的尺寸，同時能夠降低色差，因此這種透鏡作為構成圖像傳感系統(tǒng)或者諸如投影儀的投影光學系統(tǒng)的光學元件占據重要的位置。專利CN 101337768A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其組分中含有6%以上的Gd2O3作為必要成分，與本發(fā)明所保護的范圍不同，此外還含有6%以上的Ta2O5, Gd2O3,Ta2O5價格昂貴，這會造成玻璃成本的大幅提高。專利CN 101239780A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其組分中含有12 36%的ZnO，過多的ZnO會使玻璃耐失透性和化學穩(wěn)定性變差。專利CN 1944299A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其組分中含有20%以上的B2O3，過多的B2O3引入玻璃中會造成玻璃粘度降低，不利于成型，且與本發(fā)明所保護的范圍不同；另外CN 1944299A中還含有22%以上的ZnO，過多的ZnO會使玻璃耐失透性和化學
穩(wěn)定性變差。專利CN 101012103A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其權利要求中要求B2O3含量> SiO2含量，與本發(fā)明所保護的范圍不同。專利CN 100352781C中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其含有作為必要組分的Li2O成分，Li2O會對熔煉裝置有侵蝕作用并且會破壞玻璃網絡結構、使玻璃析晶性能變差，這不符合本發(fā)明的目的要求。專利CN 1472154A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其含有I 8%的SiO2和13 19. 5%的B2O3，與本發(fā)明的保護范圍有所不同。專利CN 101932533A中所公開的與本發(fā)明屬于同類玻璃，但其權利要求I中要求Si02/B203彡1，這與本發(fā)明所保護的范圍有所不同。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種鑭系光學玻璃，具體是提供一種折射率(nd)在I. 90 I. 92之間，阿貝數(vd)在33 36之間的鑭系類光學玻璃，并且要求該玻璃化學穩(wěn)定性、析晶性能足夠好，玻璃價格也足夠低，容易實現(xiàn)批量生產。 用于解決問題的方案本發(fā)明的技術解決方案是以Si02、B203、La203、Y203、Zr02、Zn0、Nb205、Ti02 為主要成分的，不含釷、鎘、神的光學玻璃。折射率(nd)在I. 90 I. 92之間，阿貝數(vd)在33 36之間。以氧化物的質量百分比含量計，所述光學玻璃包含8 14%的Si02、5 10%的B2O3、38 46% 的 La2O3、8 14% 的 Y2O3、7 13% 的 Nb2O5、4 8% 的 ZrO2、4 8% 的 ZnO、4 8%的TiO2,含作為任選成分的O 6%W03、0 5%Gd203、0 5%的Ta205、0 4%的B a0和O 1%的Sb2O3，上述成分的總含量為100%。本發(fā)明所述的光學玻璃，在400nm或更小處顯示出λ 7。。本發(fā)明所述的光學玻璃，其中Σ (La203+Gd203+Y203)在50%至60%之間。本發(fā)明所述的光學玻璃，其中不含有Li20、Yb203、PbO和氟化物成分。本發(fā)明還涉及ー種光學元件，其由上述的光學玻璃制成。
發(fā)明的效果本發(fā)明的玻璃化學穩(wěn)定性、析晶性能足夠好，玻璃價格也足夠低，容易實現(xiàn)批量生產。玻璃中不含有對熔煉裝置有侵蝕作用的Li2O和在近紅外波段有吸收峰的Yb2O3成分。另外，本發(fā)明中不含有環(huán)境有害物質PbO以及環(huán)境有害物質且易揮發(fā)的氟化物成分。
具體實施例方式在本發(fā)明制得的鑭系光學玻璃中，由下面所述的原因選擇上述含量的每種組分。如下所述中，各組分的含量是以質量百分比(質量％)來表示的。B2O3在鑭系玻璃中是玻璃網絡生成體，同時B2O3還可以提高玻璃的熔化性能、提高玻璃的化學穩(wěn)定性。當B2O3含量少于5%吋，玻璃的熔化性能和穩(wěn)定性會變差，而當其含量大于10%時，玻璃粘度變小，表面容易產生析晶層。所以，B2O3的含量控制在5% 10%之間，優(yōu)選控制在6% 9%之間。SiO2在鑭系玻璃中是玻璃網絡生成體，同時可以提高玻璃高溫粘度，在本發(fā)明中添加可以提高玻璃耐失透性、化學穩(wěn)定性、以及玻璃的機械性能。其含量低于8%吋，效果不明顯，但其量高于14%時，玻璃的耐失透性反而會變差，同時會使玻璃不易熔煉、轉變溫度升高，從而不利于玻璃模壓成型。所以，SiO2的含量控制在8% 14%之間，優(yōu)選控制在8% 13%之間。本發(fā)明的玻璃中，除了要求B2O3和SiO2的含量在上述范圍之內，還要求SiO2的含量要大于B2O3的含量。否則，玻璃的析晶性能、化學穩(wěn)定性能無法滿足需要。La2O3具有相對較高的折射率和較低的色散，是鑭系高折射率玻璃的主要成分之一，這種光學特點使其與Y203、Nb205 —起調節(jié)玻璃的光學常數，這樣的組合調整方式更有利于光學玻璃折射率與色散的匹配，La2O3的量小于38%時則難以較好地實現(xiàn)以上優(yōu)點，而其含量大于46%時則會使玻璃的析晶性能逐漸變差。所以，La2O3的含量控制在38% 46%之間，優(yōu)選控制在40% 45%之間。Y2O3與La2O3性能一致，具有較高的折射率和較低的色散，并改善玻璃的化學穩(wěn)定性，而不降低玻璃抗失透穩(wěn)定性、以及不増加色散。但其含量超過14%后，玻璃的析晶性能則會逐漸變差，含量低于8%吋，產生不了充分的效果。所以Y2O3的含量控制在8% 14%以下，優(yōu)選控制在9% 13%之間。Gd2O3與Y203、La203性能一致，具有較高的折射率和較低的色散，并改善玻璃的化學穩(wěn)定性，但其價格較高，含量引入過多時會大大提高玻璃的成本，所以Gd2O3的含量應控制在5%以下，優(yōu)選不含。ZrO2具有改善光學常數、提高耐失透性和化學穩(wěn)定性的作用，在鑭系玻璃中還可以起到提高折射率和降低色散的作用。在本發(fā)明中為必要添加組分，但其含量不足4%吋，效果不明顯，而當其含量大于8%吋，玻璃的析晶性能會變差。所以，ZrO2的含量控制在4% 8%之間，優(yōu)選控制在5% 7%之間。Nb2O5具有提高折射率、改善化學穩(wěn)定性和析晶性能的作用。在本發(fā)明中，當其量小于7%時，這種效果不明顯，而當其量超過13%時，玻璃的析晶性能反而會逐漸變差，并且不易達到本發(fā)明預期的光學性能。所以Nb2O5的含量控制在7% 13%之間，優(yōu)選控制在8% 12%之間。ZnO可以降低玻璃的析晶傾向，并且具有助熔的性能，在本發(fā)明中，當其量小于4%時，這種效果不明顯，而其含量超過8%后，玻璃的化學穩(wěn)定性將逐漸變差。所以ZnO的含量 控制在4% 8%之間，優(yōu)選控制在5% 7%之間。TiO2可以有效提高玻璃的折射率和色散，少量引入可以更為靈活的調整折射率和色散的匹配性，但若引入較多則會使玻璃著色加深。所以TiO2的含量控制在8%以下，優(yōu)選控制在4% 8%之間。Ta2O5是作為獲得高折射率和低得色散性能的成分引入的。在本發(fā)明中，當引入少量Ta2O5時，其具有不降低玻璃折射率而增加玻璃抗失透性能穩(wěn)定性的效果，由于其價格較高，引入量過多時也會大幅提高玻璃的成本。因此Ta2O5含量控制在5%以下，同時優(yōu)選控制在0% 3%之間。WO3可以提高玻璃的折射率和色散，少量引入可以更為靈活的調整折射率和色散的匹配性，同時具有改變玻璃析晶性能的作用，但其含量超過6%時玻璃短波段的透過率會逐漸變差。所以WO3的含量控制在6%以下，優(yōu)選不含。BaO少量添加可以調整玻璃微觀結構，使玻璃化學穩(wěn)定性更好，但其總含量在4%以上時，對玻璃網絡的破壞作用逐漸加強，從而使玻璃的析晶性能逐漸變差。所以其總量控制在4%以下，優(yōu)選不含。Sb2O3可作為除泡劑任意添加，但其含量在1%以內就足夠了，而且Sb2O3若超過I %玻璃著色度將變大。因此Sb2O3組分含量限定在(Tl %，優(yōu)選控制在(To. 5%。為保證本發(fā)明所壓制的型件的光譜透過率，本發(fā)明提供的光學玻璃不人為引入除以上組分以外的其它可以著色的元素v、Mo、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Ag。同時，也不人為引入含有以下有害元素的化合物Th、Cd、Tl、Os、Be、Se及氟化物。另外，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目標要求，本發(fā)明強調不含會對熔煉裝置有侵蝕作用并且會破壞玻璃網絡結構、使玻璃析晶性能變差的Li2O成分和在近紅外波段有吸收峰的Yb203。實施例表I和表2中實施例I 16是本發(fā)明用于說明獲得折射率(nd)在I. 90 I. 92之間，阿貝數(vd)在33 36之間的鑭系光學玻璃的典型實驗。根據下列表I 2中提供的比例計算、稱量、混合這些原料，并將制作的配合料投入熔煉裝置中(鑒于本發(fā)明的應用要求，熔煉裝置需要采用鉬金坩堝)，然后在1340°C 1420°C采取適當的攪拌、澄清、降溫エ藝進行熔煉后，澆注或漏注在成型模具中。最后經退火、加工等后期處理，或者通過二次壓型技術壓制成型，即可制得這種環(huán)保型鑭系光學玻璃或光學型件。比較例根據表3中提供的比例計算、稱量、混合這些原料，進行與上述實施例1-16相同的制備光學玻璃的方法，得到光學玻璃。性能測試I、耐水性Dw和耐酸性Da的測試按照GB/T 17129標準使用粉末法進行測試。
2、λ 7。和 λ 5 的測試制作厚度為10±0. 1mm，具有經光學研磨的相互平行的平面玻璃試樣，從與上述平面垂直的方向向該玻璃試樣射入強度為Iin的光線，采用紫外分光光度計測定透射光線的強度U，將強度比U/iin稱為玻璃的外部透過率。在波長20(T700nm的范圍，將外部透過率為80%的波長記作λ8(ι、外部透過率為70%的波長記作λ 7(|、外部透過率為5%的波長記作入5。在波長20(T700nm的范圍內，在λ 80以上的波長范圍得到了 80%以上的外部透過率，在λ 5以上波長范圍內得到了 5%以上的外部透過率。3、折射率nd和阿貝數u d的測試按照GB/T7962. 11-87標準的測試方法進行測定。將實施例1-16和比較例A-E所制備得到的光學玻璃按照上述測試方法進行測試，所得結果不于表I、表2和表3中。表I
權利要求
1.一種光學玻璃，其中含有作為必要成分的Si02、B203、La2O3> ZrO2, Nb2O5, ZnO, Y2O3和TiO2,不含釷、鎘、砷，且滿足SiO2含量> B2O3含量，折射率nd為I. 90 I. 92，阿貝數vd為.33 36 ; 其中，以質量％表示，包含作為必要成分的8 14%的Si02、5 10%的B203、38 46%的 La2O3、8 14% 的 Y2O3、7 13% 的 Nb2O5、4 8% 的 ZrO2、4 8% 的 Zn0、4 8% 的 TiO2，含作為任選成分的0 6%W03、0 5%Gd203、0 5%的Ta205、0 4%的BaO和0 1%的Sb2O3,上述成分的總含量為100%。
2.根據權利要求I所述的光學玻璃，其特征在于該光學玻璃在400nm或更小處顯示出入70。
3.根據權利要求I或2所述的光學玻璃，其中E(La203+Gd203+Y203)在50%至60%之間。
4.根據權利要求I或2所述的光學玻璃，其中不含有Li20、Yb203、Pb0和氟化物成分。
5.一種光學兀件，其由權利要求I 4任何一項所述的光學玻璃制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適宜生產及二次壓型的高折射低色散鑭系光學玻璃。該高折射低色散鑭系光學玻璃含有作為必要成分的SiO2、B2O3、La2O3、ZrO2、Nb2O5、ZnO、Y2O3和TiO2，含有作為任選成分的0～1wt%Sb2O3，不含釷、鎘、砷，且滿足SiO2含量＞B2O3含量，折射率(nd)在1.90～1.92之間，阿貝數(vd)在33～36之間。
文檔編號C03C3/068GK102674691SQ20121014098
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權日2012年5月8日
發(fā)明者趙仲勛 申請人:湖北新華光信息材料有限公司