CN104402217A - 光学玻璃 - Google Patents

光学玻璃 Download PDF

Info

Publication number
CN104402217A
CN104402217A CN201410631901.0A CN201410631901A CN104402217A CN 104402217 A CN104402217 A CN 104402217A CN 201410631901 A CN201410631901 A CN 201410631901A CN 104402217 A CN104402217 A CN 104402217A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
optical glass
content
present
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410631901.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104402217B (zh
Inventor
杨爱清
霍金龙
徐光以
胡向平
金煜博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Original Assignee
Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd filed Critical Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Priority to CN201410631901.0A priority Critical patent/CN104402217B/zh
Publication of CN104402217A publication Critical patent/CN104402217A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104402217B publication Critical patent/CN104402217B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/066—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/11—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen
    • C03C3/112—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine
    • C03C3/115—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine containing boron
    • C03C3/118—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/08—Doped silica-based glasses containing boron or halide
    • C03C2201/14—Doped silica-based glasses containing boron or halide containing boron and fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/32—Doped silica-based glasses containing metals containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/40—Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/40—Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C03C2201/42—Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn containing titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/50—Doped silica-based glasses containing metals containing alkali metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种冕火石光学玻璃，属于新材料应用技术领域。主要提供一种以SiO2、B2O3、K2O和K2SiF6为主要成分的，不含铅、镉、铋、砷的光学玻璃。其折射率nd在1.50～1.53之间，色散系数υd在51～54之间，具有析晶性能好、适宜生产的特点。按照JB/T10576-2006的方法测试，其耐水性(DW)为1级，耐酸性(DA)为2级以上。按照GB/T7962.12-2010的方法测试，其内部透过率τ10在360nm处可达85％以上。本发明冕火石光学玻璃的主要特征在于，按重量百分比计其含有：SiO2：35～45％；B2O3：4～9％；Al2O3：7～12％；Na2O：0～4％；K2O：12～18％；∑(Na2O+K2O)：12.5～18.5％；K2SiF6：11～17％；TiO2：4～8％；ZnO：2～7％；Sb2O3：0～0.5％，各组分含量之和为100％。

Description

光学玻璃
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种冕火石光学玻璃。
背景技术
现有的冕火石类光学玻璃种类较少，并且大多含有KHF2成分。由于KHF2在常温下就能吸收空气中的水分，释放环境有害物质HF，随着人们对环境保护意识的提高，KHF2已经不适合作为光学玻璃生产的原料了。另外，在高温熔炼时KHF2的严重挥发除了会污染环境以外，还会对玻璃的光学性能控制和条纹带来不利影响，影响产品质量和批次稳定性。
专利CN 1250471C中所公开的玻璃与本发明属于同类玻璃，但在组成方面与本发明有较大差别：首先，其组分中含有作为必含组分的Nb2O5和WO3，而Nb2O5和WO3都是公认的高价格原料，二者的引入无疑会增加玻璃成本，影响产品的市场竞争力，同时WO3的引入也会使玻璃的透过率变差。
专利CN 1225424C提供的玻璃与本发明属于同类玻璃，但在玻璃组成方面与本发明有很大差别：与本发明B2O3的4％～9％的保护范围不同，其大于10％的B2O3会影响玻璃的化学稳定性(DW和DA)，加之CN 1225424C未引入可以改善化学稳定性(DW和DA)的Al2O3成分，其化学稳定性难以达到本发明耐水性(DW)为1级，耐酸性(DA)为2级以上的目的。同时其保护的折射率范围是1.50以下，与本发明的保护范围有明显差异。
另外，专利CN 1215004C、CN 1121987C中所公开的玻璃则在玻璃组成、应用领域与用途、关注和要求的光学性能等方面与本发明有着明显区别。
发明内容
本发明的目的是提供一种不含铅、镉、铋、砷的冕火石光学玻璃，该冕火石光学玻璃具有析晶性能好、适宜生产的特点。
本发明提供一种冕火石光学玻璃，按重量百分比计其含有：SiO2：35～45％；B2O3：4～9％；Al2O3：7～12％；Na2O：0～4％；K2O：12～18％；∑(Na2O+K2O)：12.5～18.5％；K2SiF6：11～17％；TiO2：4～8％；ZnO：2～7％；Sb2O3：0～0.5％，各组分含量之和为100％。
根据本发明的冕火石光学玻璃，其折射率nd在1.50～1.53之间，色散系数υd在51～54之间。
根据本发明的冕火石光学玻璃，按照JB/T10576-2006的方法测试，其耐水性(DW)为1级，耐酸性(DA)为2级以上。
根据本发明的冕火石光学玻璃，按照GB/T7962.12-2010的方法测试，其内部透过率τ10在360nm处可达85％以上。
本发明提供一种光学元件，其包括本发明的冕火石光学玻璃。
本发明提供的冕火石光学玻璃因实际应用的要求应该尽可能地提高玻璃的透过率，颜色最好为淡色调或无色，因此，本发明中不人为引入除上述组分以外的其它可以着色的元素。
本发明提供的冕火石光学玻璃主要用于球面和非球面光学元件的加工和压型，使用时通过切割、研磨和表面抛光或者直接通过精密压型技术压制为各种光学元件，用在各类应用透射、折射、反射以及光栅衍射原理的光学仪器的光学系统中，如球面透镜、非球面透镜、柱面透镜、衍射光栅和棱镜等等。
具体实施方式
在本发明制得的冕火石光学玻璃中，由下面所述原因选择上述含量的每种组分。
SiO2是玻璃的网络生成体，是保持玻璃化学稳定性的必需成分，在本发明中合适的含量为35～45％。若SiO2含量少于35％，会使玻璃的化学稳定性变差，在制得元件使用和长时间保存的过程中容易留下水侵蚀痕迹。而若其含量大于45％，则会增大玻璃的熔炼难度，使生产时更耗费电能。所以，SiO2组分的含量限定在35～45％，优选在39～42％。
B2O3也是玻璃网络生成体，是本发明获得玻璃低折射、低色散的必需成分，同时B2O3还可以提高玻璃的熔化性能、提高玻璃化学稳定性。当B2O3含量少于4％时，玻璃的熔化性能和热稳定性会变差，而当其含量大于9％时，玻璃的化学稳定性反而会逐渐变差，难以获得预期的化学稳定性(DW和DA)。所以，B2O3的含量应控制在4～9％之间，优选控制在6～9％之间。
Al2O3对改善玻璃的化学稳定性有益，在其含量少于7％时，效果不明显，但其含量超过12％后，玻璃的析晶性能就会逐渐变差，并且会增大玻璃的熔炼难度，使生产时更耗费电能。所以，Al2O3的含量限定在7～12％，优选在9～11％。
Na2O和K2O同作为碱金属氧化物，在作用上有相似之处，其主要作用是助溶剂，降低玻璃的转变温度(Tg)和软化温度(Tf)，使玻璃软化后更容易被压制成型。同时对玻璃膨胀系数的调整也是不可缺少的。
Na2O可以提高玻璃的熔化性能，并且在玻璃中提供游离氧，减弱TiO2的着色，有利于提高玻璃的着色度和内部透过率。但在本发明中，其含量大于4％时则会破坏玻璃网络结构，使玻璃的析晶性能和化学稳定性逐渐变差。所以，Na2O的含量应控制在0～4％之间，优选控制在0～2％之间。
K2O与Na2O相似，也可以提高玻璃的熔化性能，并且在玻璃中提供游离氧，减弱TiO2的着色，提高玻璃的着色度和内部透过率，并且在较大的调整范围内比Na2O效果更好。但在本发明中，K2O的量小于12％时则难以较好地实现以上优点，而其含量大于18％时则会破坏玻璃网络结构，使玻璃的析晶性能和化学稳定性变差，同时也不易实现本发明预期的折射率等光学参数。所以，K2O的含量应控制在12～18％之间，优选控制在14～17％之间。
K2O与Na2O相似，在一定范围内可以对调，在本发明中二者的总和∑(Na2O+K2O)应控制在12.5～18.5％，优选控制在13～16％之间。
K2SiF6是为了降低玻璃折射率和色散而引入的，是实现本发明光学性能的必要成分，同时K2SiF6可以使玻璃具有正的反常色散性能，可以修正与其配合使用的其它光学镜片的过度色散，这是光学设计人员所乐见的。但在本发明中，K2SiF6的量小于11％时则难以较好地实现以上优点，而其含量大于17％时则会破坏玻璃网络结构，使玻璃的析晶性能和化学稳定性变差，同时会因其具有挥发性而增大熔炼生产控制难度，影响产品的稳定性和良品率。所以，K2SiF6的含量应控制在11～17％之间，优选控制在13～16％之间。
TiO2主要是为了使玻璃的折射率和色散更容易达到匹配而添加的，同时TiO2也具有改善玻璃析晶性能的作用。其含量在4％以上就可以满足上述要求，而其含量超过8％时则会使玻璃着色加重。所以，TiO2的含量限定在4～8％，优选在5～7％。
ZnO可以降低玻璃的析晶倾向，但在本发明中其含量少于2％时作用不明显，但其含量超过7％后，玻璃的化学稳定性将逐渐变差。所以，ZnO的含量应控制在2～7％之间，优选在3～6％之间。
Sb2O3是作为除泡剂添加的，但其含量在0.5％以内就足够了，而且Sb2O3若超过0.5％玻璃着色将变重。所以，Sb2O3组分含量限定在0～0.5％，优选在0～0.2％。
为保证本发明所制得的元件的光谱透过率，本发明提供的光学玻璃不人为引入除以上组分以外的其它可以着色的元素：W、V、Mo、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Ag。同时，也不人为引入含有以下有害元素的化合物：Th、Cd、Tl、Os、Be、Se。
根据本发明的玻璃组成范围，可制得一种冕火石光学玻璃。该冕火石光学玻璃适合进行批量熔炼和压型生产，同时具有较好的化学稳定性和内部透过率，使用时通过切割、研磨和表面抛光或者通过精密压型技术直接压制成型后无需磨削或研磨制成光学元件的模压用玻璃。
实施例
表1～2中实施例1～10是本发明用于说明获得本发明中的冕火石光学玻璃过程的典型实验。
表1：
表2：
说明：
1、表1～2中各组分含量是以重量百分比(Wt％)来表示的，其中：∑R2O＝Na2O+K2O。
2、表1～2中化学稳定性数据(DA、DW)是使用粉末法按照JB/T10576-2006标准进行测试的结果。
3、表1～2中τ10-360nm是厚度为10mm的玻璃样品在波长在360nm处的内部透过率，其是按照GB/T7962.12-2010标准进行测试的结果。
根据本发明中提供的比例计算、称量、混合这些原料，并根据本领域常规方法将制作的配合料投入熔炼装置中(鉴于本发明的应用要求，熔炼装置需要采用铂金坩埚)，然后在1100℃～1350℃采取适当的搅拌、澄清、降温工艺进行熔炼后，浇注或漏注在成型模具中，最后经退火、加工等后期处理，或者通过精密压型技术直接压制成型，即可制得这种冕火石光学玻璃或光学玻璃元件。

Claims (5)

1.一种光学玻璃，其不含铅、镉、铋、砷，其特征在于，按重量百分比计其含有：SiO2：35～45％；B2O3：4～9％；Al2O3：7～12％；Na2O：0～4％；K2O：12～18％；∑(Na2O+K2O)：12.5～18.5％；K2SiF6：11～17％；TiO2：4～8％；ZnO：2～7％；Sb2O3：0～0.5％，各组分含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于：其折射率nd在1.50～1.53之间，色散系数υd在51～54之间。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，按照JB/T10576-2006的方法测试，其耐水性DW为1级，耐酸性DA为2级以上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，按照GB/T7962.12-2010的方法测试，其内部透过率τ10在360nm处达85％以上。
5.一种光学元件，其包括根据权利要求1-4任一项所述的光学玻璃。
CN201410631901.0A 2014-11-11 2014-11-11 光学玻璃 Active CN104402217B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410631901.0A CN104402217B (zh) 2014-11-11 2014-11-11 光学玻璃

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410631901.0A CN104402217B (zh) 2014-11-11 2014-11-11 光学玻璃

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104402217A true CN104402217A (zh) 2015-03-11
CN104402217B CN104402217B (zh) 2016-08-31

Family

ID=52639902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410631901.0A Active CN104402217B (zh) 2014-11-11 2014-11-11 光学玻璃

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104402217B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107963809A (zh) * 2017-12-20 2018-04-27 湖北新华光信息材料有限公司 钛火石光学玻璃及其制备方法和光学元件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1241543A (zh) * 1998-06-29 2000-01-19 肖特玻璃制造厂 无铅光学玻璃
CN1396133A (zh) * 2001-07-10 2003-02-12 肖特玻璃制造厂 无铅光学玻璃
CN1451620A (zh) * 2002-04-18 2003-10-29 株式会社小原 具有反常分散性的光学玻璃
CN1532163A (zh) * 2003-03-19 2004-09-29 成都光明光电信息材料有限公司 轻冕光学玻璃
CN101062835A (zh) * 2007-05-29 2007-10-31 成都光明光电股份有限公司 环保冕火石光学玻璃

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1241543A (zh) * 1998-06-29 2000-01-19 肖特玻璃制造厂 无铅光学玻璃
CN1396133A (zh) * 2001-07-10 2003-02-12 肖特玻璃制造厂 无铅光学玻璃
CN1451620A (zh) * 2002-04-18 2003-10-29 株式会社小原 具有反常分散性的光学玻璃
CN1532163A (zh) * 2003-03-19 2004-09-29 成都光明光电信息材料有限公司 轻冕光学玻璃
CN101062835A (zh) * 2007-05-29 2007-10-31 成都光明光电股份有限公司 环保冕火石光学玻璃

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107963809A (zh) * 2017-12-20 2018-04-27 湖北新华光信息材料有限公司 钛火石光学玻璃及其制备方法和光学元件
CN107963809B (zh) * 2017-12-20 2021-04-09 湖北新华光信息材料有限公司 钛火石光学玻璃及其制备方法和光学元件

Also Published As

Publication number Publication date
CN104402217B (zh) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1935717B (zh) 高折射率低色散精密压型用光学玻璃
TWI639570B (zh) Optical glass and optical components
JP4065856B2 (ja) 光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法
TWI779744B (zh) 光學玻璃、玻璃預製件及光學元件
CN101337768B (zh) 高折射率光学玻璃
TWI666188B (zh) 玻璃、壓製成型用玻璃材料、光學元件胚料及光學元件
WO2022193797A1 (zh) 高折射高色散光学玻璃及光学元件
JP2023542723A (ja) 光学ガラス
JP6672472B2 (ja) 光学ガラス及び光学素子
WO2014048295A1 (zh) 精密模压用光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN102476915B (zh) 一种环保型低熔点光学玻璃
CN109179985B (zh) 光学玻璃及光学元件
CN102849941B (zh) 一种硼酸盐镧系光学玻璃
WO2014161358A1 (zh) 高折射光学玻璃及其制造方法
JP2000506483A (ja) 紫外線を吸収する褐色ガラス
CN104402217A (zh) 光学玻璃
CN103043899B (zh) 光学玻璃
CN105565656B (zh) 光学玻璃
WO2014007222A1 (ja) ガラスの製造方法、化学強化ガラス
CN114031291A (zh) 光学玻璃及其制备方法和光学元件
CN104386912B (zh) 光学玻璃及其制备方法
CN103058517A (zh) 一种精密模压成型用红外光学玻璃
TW202114956A (zh) 光學玻璃及光學元件
CN107935379A (zh) 一种高折射率光学玻璃及其制备方法
CN107162404B (zh) 光学玻璃及光学元件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant