CN1038834C - 光学玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种光学玻璃,其主要成分包括(重量%):25-50%SiO2,16-40% B2O3,5-25%SrO,1-10%Li2O。其光学数据为:折射指数(Nd)1.55-1.65,阿贝值(υd)55-63,屈服点(At)低于600℃。此玻璃适用于模压成型。
Description
本发明涉及光学玻璃。具体是SiO2-B2O3-SrO-Li2O体系的光学玻璃,其光学数据为:折射指数(Nd)为1.55-1.65,阿贝值(νd)为55-63,具优等耐化学性和校低的软化点。
本技术领域已知具有上述光学数据的是重冕(heavy Crown)体系。例如,由Japan Glass Products Industries Association出版的“Glass Composition Data Book(1991)”描述了多种SK(Schot目录的名称)型的玻璃。然而这些玻璃一般具有高的屈服点(At),超过600℃,并由于此原因,需要高的成形温度。因此这些玻璃不适用于以模压法直接成形光学元件,此直接方法在模压成形后应不需要研磨或抛光工序。在模压时,出现的问题是当玻璃成形温度高时使模具使用寿命缩短,因此,用于模压的玻璃的屈服点应当尽可能地低。
为克服此一问题,有人提出一种玻璃体系,向其中引入R′2O(其中R′代表碱金属)。例如,日本专利申请公开Hei-4-292435披露了一种玻璃,其中含有TeO2成分来防止由于在常规SiO2-B2O3-BaO体系的玻璃中引入R′2O而导致的耐化学性变坏。然而,此玻璃的抗酸性能不足。另一例,日本专利申请公开Sho-60-122747披露了一种SiO2-B2O3-CaO-Li2O体系的玻璃。然而,此玻璃的抗酸性能也不足,并且趋向于表面变色,因此不适用于模压成形。
本发明的目的是提供一种光学玻璃,其光学数据为折射指数(Nd)约1.55-1.65,阿贝值(νd)约55-63,屈服点(At)适用于模压,并仍具有优等的耐化学性。
为达到上述目的,发明人作了大量研究和实验,并且有如下发现而完成本发明,即具有特定组成范围的SiO2-B2O3-SrO-Li2O体系的光学玻璃具有上述所要求的光学数据并且适用于模压成形,即具有低的屈服点和优等的耐化学性,这种组成的玻璃是以往未曾披露的。
按本发明达到上述目的的光学玻璃的重量百分组成如下:
SiO2 25-50%
B2O3 16-40%
Al2O3 0-5%
TiO2 0-1%
ZrO2 0-5%
ZnO 0-5%
MgO 0-5%
CaO 0-8%
SrO 5-25%
BaO 0-9%
Li2O 1-10%
Na2O 0-5%
Sb2O3 0-1%
本发明提供的光学玻璃具如下光学数据:折射指数(Nd)1.55-1.65,阿贝值(νd)55-63,屈服点(At)低于600℃,与常规光学玻璃相比具优等耐化学性。此外,本发明的光学玻璃容易加工制造和均匀化,从而适于模压成形。
对于本发明的光学玻璃而言,选择上述的各成分含量范围的理由如下。在下文中,各成分含量是以重量百分率表示的。
SiO2是形成玻璃的必需成分,其含量范围为25-50%。若低于25%,玻璃的耐化学性不佳;若超过50%,难于保持低的软化点,也难于保持作为本发明的光学玻璃的目标指标的各项光学数据。
B2O3成分有利于使玻璃具低的软化点。若其含量低于16%,玻璃的反玻璃化趋势增加;若超过40%,耐化学性变差。
Al2O3成分有利于玻璃的耐化学性。若其含量超过5%,反玻璃化趋势增加,同时屈服点温度(At)增高。
加入TiO2可以防止玻璃的日晒作用(solarization),以及调节其光学数据。其含量最高为1%已足够。
加入ZrO2可以提高折射指数和改进耐化学性。若其含量超过5%,反玻璃化趋势增加。
在本发明中,含有SrO是很重要的,当它与上述含量范围的B2O3共同存在时,业已发现能保持低的软化点和具有优等抗酸性能。
在具有上述光学数据的常规式玻璃体系中,加入SrO是为了调节光学数据,并作为与BaO和CaO功能一样的成分。本发明则意外地发现,SrO成分不仅使玻璃的折射指数增大,并且从全面来讲,与其他二价金属氧化物相比,是有利于低的色散性、耐化学性以及低的软化点的最有益的成分。在从前,将多量的SrO引入玻璃中是困难的,因为它使玻璃的稳定性变差。本发明则意外地发现,借助于加入16%或更多的B2O3成分,虽然加入多量的SrO成分,仍能制成具足够稳定性的玻璃。
为能获得优等耐化学性和低的软化点,同时保持玻璃的稳定性,SrO成分的量应当是5-25%。若少于5%,玻璃的抗酸性能变差;若超过25%,玻璃变得不稳定,而不是原来希望的更稳定。
ZnO、MgO、CaO、BaO成分是另一些可加入的二价金属氧化物,用于调节光学数据。但,若是这些成分的加入量分别超过5%、5%、8%、9%,该玻璃不能达到足够稳定性,其耐化学性变差。
其中的Li2O成分很重要,因为它对于降低玻璃的软化点特别有效。为使此成分发挥此一功能,同时防止反玻璃化趋势增加,此成分的量应在1-10%范围。
可以按需要加入Na2O和K2O成分,以便获得低的软化点。这些成分的量不应超过5%,以防反玻璃化趋势增大和保持好的耐化学性。
可以加入Sb2O3成分作为熔化玻璃时的澄清剂。此成分的量最高1%已足。
在需要时,可以加入上述之外的其他成分,例如La2O3、Bi2O3、Cs2O、SnO、F,其总量最高可达约3%,用于调节光学数据,改进熔化性质,防止反玻璃化趋势。
实施例
以下的表中列出按本发明所制的光学玻璃(例1-例10)以及对比实施例所制常规光学玻璃(A、B、C),还包括各测试结果:折射指数(Nd)、阿贝值(νd)、屈服点(At,℃)、耐化学性。
(重量%)
No | 实施例 | |
1 | 2 | |
SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3 | 27.440.01.04.67.011.02.06.01.0 | 42.024.01.03.022.87.00.2 |
ndνdAt | 1.594459.7537 | 1.583462.7541 |
抗酸性能 | ○ | ○ |
(重量%)
No | 实施例 | ||
3 | 4 | 5 | |
SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3 | 44.023.03.00.21.01.63.017.17.00.1 | 45.217.05.05.017.75.05.00.1 | 45.220.00.51.50.513.29.010.00.1 |
ndνdAt | 1.579261.8549 | 1.567661.0548 | 1.592260.2525 |
抗酸性能 | ○ | ○ | ○ |
(重量%)
No | 实施例 | 对比实施例 | ||
6 | 7 | A | B | |
SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3 | 46.819.624.59.00.1 | 50.016.00.11.83.020.68.00.5 | 38.714.95.040.11.0(As2O3)0.3 | 42.024.01.022.87.00.2(TeO2)3.0 |
ndνdAt | 1.586862.9539 | 1.588661.7533 | 1.589161.3650 | 1.581862.8540 |
抗酸性能 | ○ | ○ | ○ | × |
(重量%)
No | 对比实施例 |
C | |
SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3 | 45.812.04.08.020.05.05.00.2 |
ndνdAt | 1.591057.0549 |
抗酸性能 | × |
Claims (1)
1.一种光学玻璃,其重量百分组成如下:
SiO2 25-50%
B2O3 16-40%
Al2O3 0-5%
TiO2 0-1%
ZrO2 0-5%
ZnO 0-5%
MgO 0-5%
CaO 0-8%
SrO 5-25%
BaO 0-9%
Li2O 1-10%
Na2O 0-5%
Sb2O3 0-1%
所述光学玻璃的折射指数(Nd)为1.55-1.60,阿贝值(νd)59-63,屈服点(At)低于600℃。
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