CN103771705A

CN103771705A - 环保光学玻璃

Info

Publication number: CN103771705A
Application number: CN201210396717.3A
Authority: CN
Inventors: 孙伟
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: CN103771705B

Abstract

本发明提供一种稀土原料含量相对较低的环保光学玻璃，其重量百分比组成为：SiO₂：8～15%、B₂O₃：20～30%、La₂O₃：15～25%、Y₂O₃：3～9%、BaO：25～35%、CaO：3～10%、SrO：0～3%。本发明不含有Gd₂O₃、Nb₂O₅等储量稀缺且价格昂贵的原料，大幅降低了生产成本；本发明用适量的CaO代替BaO，可有效降低玻璃的比重；本发明不含铅、砷、镉等对环境造成污染的组分，仍可制成折射率为1.65～1.75、阿贝数为50～60、转变温度为635℃以下、密度为3.95g/cm³以下的光学玻璃。

Description

环保光学玻璃

技术领域

本发明涉及一种环保光学玻璃，特别是涉及一种折射率为1.65～1.75、阿贝数为50～60的环保光学玻璃。

背景技术

随着科学技术的进步和人们对环境越来越重视，环保光学玻璃已成为光学玻璃体系中的主流。传统的光学玻璃组分中一般都含有铅、砷、镉等元素，因为氧化铅可以提高光学玻璃的折射率和色散，氧化砷具有澄清作用，氧化镉可以改善玻璃的化学稳定性，然而随着人们环保意识的增强，这类传统的含有有害元素的光学玻璃正逐渐被环保光学玻璃所取代。

同时，随着光电行业的发展，对光学元件提出了小型化、轻量化、高性能化的要求，这就使得具有高折射、中等色散、低密度的光学玻璃的需求量越来越大。然而，为达到上述性能，环保光学玻璃会经常使用一些如Gd₂O₃、Nb₂O₅等储量稀缺且价格昂贵的原料，从而导致了生产成本的增加。与此同时，这些原料会影响光学玻璃的性能，如出现气泡、条纹等缺陷，熔炼难度也会增加。

CN101389574和CN1666967公开了两种高折射、中等色散的光学玻璃，其中都含有大量的Gd₂O₃，导致原料成本较高，不利于批量生产。CN1152836公开了一种无铅光学玻璃，其中含有Nb₂O₅，原料成本增加，同时还含有WO₃和TiO₂，易使玻璃着色。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种稀土原料含量相对较低的环保光学玻璃，该光学玻璃的折射率为1.65～1.75，阿贝数为50～60，转变温度为635℃以下。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：环保光学玻璃，含有：SiO₂、B₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、BaO和CaO组分，玻璃的密度为3.95g/cm³以下，折射率为1.65～1.75，阿贝数为50～60，转变温度为635℃以下。

进一步的，其重量百分比组成为：SiO₂：8～15%、B₂O₃：20～30%、La₂O₃：15～25%、Y₂O₃：3～9%、BaO 25～35%、CaO 3～10%、SrO 0～3%。

进一步的，其中：SiO₂：10～15%。

进一步的，其中：B₂O₃：22～27%、La₂O₃：18～24%。

进一步的，其中：Y₂O₃：3～7%。

进一步的，其中：BaO：28～33%、CaO：5～10%、SrO：0～1%。

环保光学玻璃，其重量百分比组成为：SiO₂：8～15%、B2O3：20～30%、La₂O₃：15～25%、Y₂O₃：3～9%、BaO：25～35%、CaO：3～10%、SrO：0～3%。

进一步的，其中：SiO₂：10～15%。

进一步的，其中：B₂O₃：22～27%、La₂O₃：18～24%。

进一步的，其中：Y₂O₃：3～7%。

进一步的，其中：BaO：28～33%、CaO：5～10%、SrO：0～1%。

采用上述环保光学玻璃制成的玻璃预制件。

采用上述环保光学玻璃制成的光学元件。

采用上述环保光学玻璃制成的光学仪器。

本发明的有益效果是：本发明不含有Gd₂O₃、Nb₂O₅等储量稀缺且价格昂贵的原料，大幅降低了生产成本；本发明用适量的CaO代替BaO，可有效降低玻璃的比重；本发明不含铅、砷、镉等对环境造成污染的组分，仍可制成折射率为1.65～1.75、阿贝数为50～60、转变温度为635℃以下、密度为3.95g/cm³以下的光学玻璃。

具体实施方式

下面将描述本发明光学玻璃的各个组分，除非另有说明，各个组分的含量都用重量%表示。

SiO₂是重要的玻璃形成体氧化物，以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网络，是形成光学玻璃的骨架。SiO₂具有维持玻璃抗失透性的作用。当SiO₂的含量超过15%时，光学玻璃的可熔性降低，软化温度升高。因此，SiO₂的含量限定为8～15%，优选为10～15%。

B₂O₃也是形成玻璃的氧化物，若其含量不足20%时，玻璃的熔化性能差，玻璃的失透倾向大；而当其含量超过30%时，玻璃的折射率过低且玻璃的化学稳定性变差，为得到具有所期望的光学常数范围且具有优异的化学稳定性的光学玻璃，B₂O₃的含量限定为20～30%，更优选含量为22～27%。

La₂O₃是高折射光学玻璃的主要成分，可以增加玻璃的折射率且不明显提高玻璃的色散，在本发明配方体系中，B₂O₃与La₂O₃的组合存在，可以有效地提高玻璃的耐失透性能，提高玻璃的化学稳定性。当La₂O₃的含量低于15%时，不能获得以上的效果；但当其含量超过25%时，玻璃的析晶性能恶化，故将其含量限定为15～25%，更优选的含量为18～24%。

Y₂O₃具有提高折射率、降低色散的效果，但是如果其含量过多，则抗失透性急剧的降低。因此Y₂O₃的优选含量为3～9%，更优选含量为3～7%。

BaO可以调整玻璃的折射率和阿贝数，提高玻璃化学稳定性和热稳定性，当其含量超过35%时，玻璃的阿贝数增加，玻璃的失透倾向增大，因此，BaO的含量优选为25～35%，更优选为28～33%。

CaO是维系本发明玻璃低比重的重要成分，用适量的CaO代替BaO，可有效降低玻璃的比重，同时它还具有改善玻璃稳定性，以及熔炼生产时帮助原料熔化的作用，当其含量低于3%时，效果不明显；当含量高于10%时，玻璃的析晶倾向增大，因此，CaO的含量限定为3～10%，更优选为5～10%。

SrO在玻璃中的作用与BaO、CaO相似，用SrO代替部分BaO能加速玻璃的熔化和澄清，降低玻璃的析晶倾向，但当其含量高于3%时，熔制困难，因此，SrO含量限定为0～3%，优选为0～1%，更优选为不加入。

下面将描述本发明的环保光学玻璃的性能。

其中折射率（nd）值为（-2℃/h）～（-6℃/h）的退火值，折射率与阿贝数按照《GB/T7962.1—1987无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。

转变温度（Tg）按照《GB/T7962.16-1987无色光学玻璃测试方法线膨胀系数、转变温度和弛垂温度》测试，即：被测样品在一定的温度范围内，温度每升高1℃，在被测样品的膨胀曲线上，将低温区域和高温区域直线部分延伸相交，其交点所对应的温度。

密度按照《GB/T7962.20-1987无色光学玻璃测试方法密度测试方法》测试。

经过测试，本发明提供的光学玻璃具有以下性能：密度（ρ）为3.95g/cm³以下；折射率（nd）为1.65～1.75；阿贝数（vd）为50～60；转变温度（Tg）为635℃以下。

本发明还提供一种光学元件，由上述光学玻璃按照本领域技术人员熟知的方法形成。由于所述的光学玻璃具有高折射率，所述光学元件也具有高折射率，可以应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。

为了进一步了解本发明的技术方案，现在将描述本发明光学玻璃的实施例。应该注意到，这些实施例没有限制本发明的范围。

表1～表3中显示的光学玻璃（实施例1～30）是按照表1～表3所示各个实施例的比值称重并混合光学玻璃用普通原料（如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐和氟化物），将混合原料放置在铂金坩埚中，在1100～1300℃的温度内熔融，并且在经熔化、澄清、搅拌和均化后，得到没有气泡及不含未溶解物质的均质熔融玻璃，将此熔融玻璃在模具内铸型并退火而成。

本发明的实施例1～30的组成与折射率（nd）、阿贝数（vd）、密度（ρ）、玻璃转变温度（Tg）的结果一起在表1～表3中表示。在这些表中，各个组分的组成是用重量%表示的。

表1

表2

表3

通过表1-表3中的实施例可以看出，本发明玻璃的密度（ρ）为3.95g/cm³以下；折射率（nd）为1.65～1.75；阿贝数（vd）为50～60；转变温度（Tg）为635℃以下，不含铅、砷、镉等对环境造成污染和Gd₂O₃、Nb₂O₅等价格昂贵的组分。

Claims

1.环保光学玻璃，其特征在于，含有：SiO₂、B₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、BaO和CaO组分，玻璃的密度为3.95g/cm³以下，折射率为1.65～1.75，阿贝数为50～60，转变温度为635℃以下。

2.如权利要求1所述的环保光学玻璃，其特征在于，其重量百分比组成为：SiO₂：8～15%、B₂O₃：20～30%、La₂O₃：15～25%、Y₂O₃：3～9%、BaO：25～35%、CaO：3～10%、SrO：0～3%。

3.如权利要求2所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：SiO₂：10～15%。

4.如权利要求2所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：B₂O₃：22～27%、La₂O₃：18～24%。

5.如权利要求2所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：Y₂O₃：3～7%。

6.如权利要求2所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：BaO：28～33%、CaO：5～10%、SrO：0～1%。

7.环保光学玻璃，其特征在于，其重量百分比组成为：SiO₂：8～15%、B₂O₃：20～30%、La₂O₃：15～25%、Y₂O₃：3～9%、BaO：25～35%、CaO：3～10%、SrO：0～3%。

8.如权利要求7所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：SiO₂：10～15%。

9.如权利要求7所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：B₂O₃：22～27%、La₂O₃：18～24%。

10.如权利要求7所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：Y₂O₃：3～7%。

11.如权利要求7所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：BaO：28～33%、CaO：5～10%、SrO：0～1%。

12.采用权利要求1～11中任一权利要求所述的环保光学玻璃制成的玻璃预制件。

13.采用权利要求1～11任一权利要求所述的环保光学玻璃制成的光学元件。

14.采用权利要求1～11任一权利要求所述的环保光学玻璃制成的光学仪器。