CN103274595A

CN103274595A - 高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4

Info

Publication number: CN103274595A
Application number: CN2013101699254A
Authority: CN
Inventors: 汤志平
Original assignee: NANTONG JINGXIN OPTICAL GLASS CO Ltd
Current assignee: NANTONG JINGXIN OPTICAL GLASS CO Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-09-04

Abstract

高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4，本发明TZlaF4按重量百分比计量的组份为：SiO₂4.51-4.70%，B₂O₃11.12-11.32%，ZrO₂6.68-6.90%，La₂O₃58.00-58.25%，TiO₂3.59-3.70%，Nb₂O₅3.11-3.33%，Ta₂O₅2.60-2.82%，Y₂O₃3.90-4.20%，Gd₂O₃0.70-0.90%，WO₃4.79-4.99%。本发明成本低，物理及化学性能达到国际要求，生产工艺成熟，能大批量生产，满足用户的需要，具有较强的市场竞争力。

Description

高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4

技术领域

本发明涉及镧系光学玻璃，具体涉及高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4。

背景技术

TZlaF4是重镧火石玻璃大类中的一个牌号，TZlaF4具有折射率高nd :1.91042，色散低nf-nc:0.02567的特点，它的折射率现在是所有重镧火石玻璃中最高的，所以在试制过程中具有很大的难度.

TZlaF4光学玻璃是制造数码相机、数码摄像机、手机、显微镜等必要的光学元件，同时也是被广泛地运用于航天、航空等高折射率、低色散的镧系光学玻璃。

公开号CN101337768所提供的光学玻璃的折射率为1.86-1.92，阿贝数（vd）为35-40，但在该专利的实施例中，nd最高为1.904，阿贝数（vd）为37.55，根据目前市场销售情况及该单位光学玻璃产品目录中，重镧火石玻璃最高折射率仅有HZlaF78，nd为：1.90069，阿贝数（vd）为37.12这一品种，而没有TZlaF4这一产品。而本发明的TZlaF4是根据GB-903-87国家标准为nd为1.91042，阿贝数（vd）35.47进行率先研制开发出来的，TZlaF4折射率为nd： 1.91042比HZlaF78折射率为nd：1.90069要高。

镧系光学玻璃一般折射率nd为：1.65～1.85之间，nd在1.85～1.90之间，试制有一定难度，nd要大于1.90以上的难度更大，nd越高试制难度越大，呈金字塔形状，比较专利CN101337768公开的光学玻璃其实就是HZlaF78，nd为：1.90069，而本发明的TZlaF4，nd：1.91042，差值nd=1.91042—1.90069为0.00973，在光学上称为973单位，在折射率如此高的基础上提高973个单位是不容易的，如果说在nd为1.65～1.85之间要提高一千个单位是容易的事情，二者的基础是不一样的。由于TZlaF4比 HZlaF78折射率nd更高，所以TZlaF4具有更大的优越性，低成本、高折射率，使光学原件更加小型化，相机、摄像机像素更高，更受用户欢迎。

发明内容

本发明的目的在于提供高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4，特点是成本低，物理及化学性能达到国际要求，生产工艺成熟，能大批量生产，满足用户的需要，具有较强的市场竞争力。

本发明TZlaF4按重量百分比计量的组份为：SiO₂4.51-4.70%，B₂O₃11.12-11.32%，ZrO₂6.68-6.90%，La₂O₃58.00-58.25%，TiO₂3.59-3.70%，Nb₂O₅3.11-3.33%，Ta₂O₅2.60-2.82%，Y₂O₃3.90-4.20%，Gd₂O₃0.70-0.90%，WO₃4.79-4.99%。

采用上述配方制造重镧火石玻璃TZlaF4时，现将各组份混合均匀，在1450～1500℃铂金坩埚中熔制，采用的加热方式为用硅钼棒电加热，采用漏料工艺拉制成各种规格的板料，经过网带粗退火，爆成各种长度尺寸，然后在精密退火炉中升到退火温度680℃，保温15小时再按工艺降温，7天左右降到室温，即制得TZlaF4环保光学玻璃。

一般专利中镧系玻璃配方中La₂O₃含量要大于50%是看不到的，如CN101337768公开的光学玻璃配方中，优选La₂O₃含量为33%-43%，实施例中最高为43%，最低也为33%，根据La₂O₃的性质，La₂O₃成份对提高玻璃的折射率，降低色散是有益的，但La₂O₃含量超过50%时，则易使玻璃在溶制过程中产生析晶，导致玻璃失透，而本发明TZlaF4光学玻璃配方中，La₂O₃成份达到58%，本发明用1立升的铂金坩埚在由硅钼棒加热的小电炉中经过无数次的配方试制才能获得理想的结果。

CN101337768公开的光学玻璃配方中，优选Ta₂O₅含量为9%-17%，其实施例中Ta₂O₅含量最高16%，最低10%，根据Ta₂O₅的性质，镧系光学玻璃中加入一定量的Ta₂O₅有利于改善玻璃在熔制过程中的析晶性能，防止玻璃因析晶而失透，本发明在配方的试制过程中也发生了玻璃析晶而失透问题，当Ta₂O₅含量低于9%时，玻璃容易析晶，本发明通过反复试制，在降低Ta₂O₅含量的同时，也改变其它原料成份配比，最终将Ta₂O₅含量控制在2.62-2.82%。

CN101337768公开的光学玻璃配方中，优选Gd₂O₃含量为9-17%，其实施例中最高为17.7%，最低为9%，根据Gd₂O₃的性质，镧系光学玻璃中加入一定量的Gd₂O₃，有助于改善玻璃在熔制过程中的析晶性能，防止玻璃因析晶而失透，Gd₂O₃有部分取代Ta₂O₅的功能，本发明用1立升的铂金坩埚作浇铸试验，在这一系列配方试制过程中，本发明逐步将Gd₂O₃由11%降低到0.8%左右，在这一过程中，一方面增加La₂O₃的含量，另一方面，也优化了成份中SiO₂及B₂O₃的比例，最终将Gd₂O₃含量降低了0.70-0.90%。

本发明中，La₂O₃含量高，Ta₂O₅、Gd₂O₃含量特低，所以原料成本大大降低，按目前市场价格La₂O₃为100元/kg左右，Ta₂O₅为2600元/kg左右，Gd₂O₃为450元/kg左右，所以本发明TZlaF4原料成本大致为CN101337768公开的光学玻璃HZlaF78原料成本的一半左右，生产成本大大降低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

SiO₂二氧化硅，B₂O₃氧化硼，ZrO₂氧化锆，La₂O₃氧化镧，TiO₂氧化钛，Nb₂O₅氧化铌，Ta₂O₅氧化钽，Y₂O₃氧化钇，Gd₂O₃氧化钆，WO₃氧化钨。本发明的实施例1-8组，物理、化学性能参数如下表。

上表中，Tg：转变温度；Ts驰垂温度；Dw：耐水稳定性；DA：耐酸稳定性。国标中，TZlaF4的nd：1.91042±0.00050，vd：35.47（1±0.8%），比重5.18g/cm³

本发明的上述各实施例制造工艺程序基本相同。

除B₂O₃以硼酸引入外，其余各氧化物均以细粉末状高纯氧化物引入，称量各种氧化物及硼酸，达到以上表中各实施例组份的比例，充分混合均匀，在铂金坩埚中熔制，经过高温1480左右，7小时，熔化；高温搅拌，高温澄清等工序，待消除气泡后降温到1220度左右出炉，在模具中冷却到退火温度680度，出模具经退火后制得TZlaF4环保镧系光学玻璃。

上述表中的折射率nd，阿贝数（vd）是对光学玻璃在退火温度680度，保温15小时，经-4℃/h降温后得到的光学玻璃测量所得。

TZlaF4具有良好的物理化学稳定性，便于切割、研磨、抛光等冷加工。由于TZlaF4成本低，所以市场销售很好，TZlaF4是目前国内市场上折射率最高的镧系光学玻璃，因此更适于数码相机、手机、摄像机的小型轻量化，使产品的视角更宽，具有更大的发展前景。

Claims

1.高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4，其特征在于：含有按重量百分比计量的组份：SiO₂4.51-4.70%，B₂O₃11.12-11.32%，ZrO₂6.68-6.90%，La₂O₃58.00-58.25%，TiO₂3.59-3.70%，Nb₂O₅3.11-3.33%，Ta₂O₅2.60-2.82%，Y₂O₃3.90-4.20%，Gd₂O₃0.70-0.90%，WO₃4.79-4.99%。

2.根据权利要求1所述的高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4，其特征在于：含有按重量百分比计量的组份：SiO₂4.60%，B₂O₃11.20%，ZrO₂58.10%，La₂O₃6.80%，TiO₂3.70%，Nb₂O₅3.21%，Ta₂O₅2.70%，Y₂O₃3.98%，Gd₂O₃0.80%，WO₃4.91%。

3.根据权利要求1所述的高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4，其特征在于：含有按重量百分比计量的组份：SiO₂4.70%，B₂O₃11.12%，ZrO₂58.00%，La₂O₃6.90%，TiO₂3.66%，Nb₂O₅3.21%，Ta₂O₅2.66%，Y₂O₃4.05%，Gd₂O₃0.85%，WO₃4.85%。

4.根据权利要求1所述的高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4，其特征在于：含有按重量百分比计量的组份：SiO₂4.70%，B₂O₃11.28%，ZrO₂58.20%，La₂O₃6.80%，TiO₂3.60%，Nb₂O₅3.20%，Ta₂O₅2.62%，Y₂O₃3.90%，Gd₂O₃0.90%，WO₃4.80%。

5.根据权利要求1所述的高折射率、低色散环保镧系光学玻璃TZlaF4，其特征在于：含有按重量百分比计量的组份：SiO₂4.51%，B₂O₃11.30%，ZrO₂58.12%，La₂O₃6.90%，TiO₂3.60%，Nb₂O₅3.15%，Ta₂O₅2.60%，Y₂O₃4.09%，Gd₂O₃0.75%，WO₃4.98%。