CN104736490A - 环保重镧火石光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

一种环保重镧火石光学玻璃，其重量百分比组成含有：La2O3：30～50％、TiO2：3～15％、Nb2O5：5～12％，密度为4.56g/cm3以下，折射率为1.85～1.95，阿贝数为25～35，转变温度为670℃以下。该光学玻璃中通过同时引入SrO和BaO组分，可提高玻璃的折射率，降低软化点，改善耐化学性。该光学玻璃不含铅、砷、镉等对环境造成污染的组分。

Description

环保重镧火石光学玻璃 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. 85-1. 95， 阿贝数为 25-35的环保重镧火石光学玻璃。
背景技术
近年来， 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、 低密度的重镧火石光 学玻璃的需求量越来越大。 为使光学玻璃具有上述性能， 玻璃组分中的 La203、 Nb205、 Ti02也应相应增大， 但这些组分会导致生产过程中玻璃液粘 度小、 析晶严重、 光学常数波动大、 对设备腐蚀大等后果， 使玻璃条纹质 量不高， 生产难度大。 传统的镧系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。 CN1931755A公开了一种折射率大于 1. 80、 阿贝数小于 30的光学玻璃， 其 Ti02的含量为 22— 37% (重量百分比含量，以下同）， 在如此高的 Ti02含量 下， 玻璃易失透， 光吸收性能差， 玻璃易着色， 玻璃的软化温度高、 硬度 高， 增加了二次压型和机械加工的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种 Ti02的含量相对较低的环保重 镧火石光学玻璃， 该光学玻璃的折射率为 1. 85〜1. 95， 阿贝数为 25〜35， 转变温度为 67CTC以下。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是： 环保重镧火石光学玻璃， 其重量百分比组成含有： La203: 30〜50%、 Ti02 : 3〜15%、 Nb205: 5〜12%， 密度为 4. 56g/cm3以下， 折射率为 1. 85〜1. 95， 阿贝数为 25〜35， 转变温 度为 67CTC以下。
进一歩的，其重量百分比组成为： Si02: 2〜15%、 B203: 10〜25%、 La203： 30〜50%、 Zr02 : 2〜15%、 Ti02 : 3〜15%、 Nb205: 5〜12%、 SrO: 大于 5%但 小于 20%、 BaO: 4〜15%。
进一歩的， 其中： SiO 2〜： 10% 、 Zr02 : 4〜： 10%。
进一歩的， 其中 B203 12〜20%、 SrO ： 大于 5. 5%但小于 15%。
进一歩的， 其中 SrO 大于 5. 5%但小于 15%、 BaO: 6〜12%。
进一歩的， 其中 La203 32〜40<%、 Ti02 ： 5〜12<%、 Nb205 ： 8〜12%。 进一歩的， 其中 Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计 i 大于或等于 85%。
进一歩的， 其中 Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计: 大于或等于 88%。
进一歩的， 其中 Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计: 大于或等于 90%。
环保重镧火石光学玻璃 其重量百分比组成为： Si02: 2〜15%、 B203: 10〜25%、 La203 ： 30〜50%、 Zr02: 2〜15%、 Ti02 : 3〜15%、 Nb205: 5〜12%、 SrO: 大于 5%但小于 20%、 BaO: 4〜15%。
进—少 -的， 其中: Si02 2〜： 10% 。
进—少 -的， 其中: Zr02: 4〜： 10%。
进—少 -的， 其中: B203 ： 12〜20%、 SrO ： 大于 5. 5%但小于 15%。
进—少 -的， 其中: SrO ： 大于 5. 5%但小于 15%、 BaO: 6〜12%。
进—少 -的， 其中: Ti02 ： 5〜12%。
进—少 -的， 其中: La203: 32—40%, Ti02 ： 5〜12%、 Nb205 ： 8〜12%。 进一牛
少的， 其中: Si02、 B203、 La203、 Zr02 Nb205、 SrO, BaO的合计
：于或等于 85%。
进一歩的， 其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计： ：于或等于 88%。
进一歩的， 其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计： ：于或等于 90%。
采用上述环保重镧火石光学玻璃制成的玻璃预制件。
采用上述环保重镧火石光学玻璃制成的光学元件。
采用上述环保重镧火石光学玻璃制成的光学仪器。 本发明的有益效果是： 本发明通过同时引入 SrO和 BaO组分， 可提高 玻璃的折射率， 降低软化点， 改善耐化学性； 当 B203含量高时， 熔化过程 中的挥发会引起玻璃常数和条纹波动， 降低玻璃的质量稳定性， 从而导致 生产工艺复杂化，本发明通过引入一定量的 SrO,有效消除由 B203带来的各 种问题，特别是当加入 12%或更多的 03时，仍能可以制成具有足够稳定性 的光学玻璃； 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. 85〜1. 95， 阿贝数为 25〜35， 转变温度为 670°C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。
Si02是形成玻璃的网络生成体氧化物， 加入一定量的 Si02可增大玻璃 的高温粘度， 提高玻璃的耐失透性能。 当其含量低于 2%时， 效果不充分； 当其含量高于 15%时， 玻璃的熔融性变差， 气泡难以消除。 因此， Si02的含 量限定为 2〜15%， 更优选含量为 2〜： 10%。
B203也是形成玻璃的氧化物， 对本发明这样的 La203含量较多的玻璃来 说， B203是不可缺少的。 若其含量不足 10%时， 玻璃的熔化性能差， 玻璃的 失透倾向大； 而当其含量超过 25%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， B203的含量限定为 10〜25%， 更优选含量为 12〜20%。
La203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， B203与 La203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 La203的含量低于 30%时， 不能获得以上的效果， 但当其含量超过 50%时， 玻璃的析晶性能恶 化， 故将其含量限定为 30〜50%， 更优选的含量为 32〜40%。
Zr02具有改善玻璃耐失透性、 提高化学稳定性的效果， 在镧系玻璃中， 还起到提高折射率和降低色散的作用。 当其含量低于 2%时， 起不到上述作 用； 当其含量高于 15%时， 会引起玻璃软化温度上升， 同时玻璃耐失透性 恶化。 因此 Zr02的含量限定为 2〜： 15%, 更优选为 4〜10%。 Ti02对于提高玻璃的折射率和色散很有效， 并能提高玻璃的耐水性， 降低玻璃比重。 在本发明中， Ti02还起到增大玻璃高温粘度以及改善玻璃 析晶性能的作用， 但其含量过高会使玻璃着色， 因此， Ti02 的含量限定为 3〜15%， 优选为 5〜： 12%。
Nb205是提高玻璃折射率的有效成分， 当其含量不足 5%时， 玻璃的折射 率达不到设计目标， 而当其含量高于 12%时， 会导致玻璃软化温度升高， 同时使玻璃的透过率大幅下降， 因此 Nb205的含量限定为 5〜12%，更优选为 8〜12%。
SrO对促进玻璃消泡、抑制玻璃析晶具有突出作用，当 B203的含量高时， 可以有效地消除由 B203带来的各种问题， 特别是当加入 12%或更多的 B203 时， 可以通过引入一定量的 SrO, 仍能制成具有足够稳定性的光学玻璃。 但当 SrO含量高于 20%时， 玻璃熔制困难， 因此 SrO的含量优选为大于 5% 但小于 20%, 更优选为大于 5. 5%但小于 15%。
BaO是调整玻璃折射率和阿贝数、提高玻璃化学稳定性和热稳定性的有 效成分， SrO和 BaO 同时引入可提高玻璃折射率、 降低玻璃软化点、 改善 耐化学性。 但当其含量超过 15%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 4〜： 15%, 更优选为 6〜12%。
本发明提供的光学玻璃在保证折射率为 1. 85〜1. 95、阿贝数为 25〜35 的前提下， 本发明采用 Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计量 大于或等于 85%； 优选地， Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合 计量大于或等于 88%； 更优选地， Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO 的合计量大于或等于 90%, 这样的玻璃不易失透， 光吸收性能好， 玻璃不 易着色， 玻璃的软化温度低、 硬度不高， 非常适合二次压型和机械加工。
下面将描述本发明的环保重镧火石光学玻璃的性能。
其中折射率 （nd) 值为 （_2°C/h) 〜 （_6°C/h) 的退火值， 折射率与 阿贝数按照 《GB/T 7962. 1一 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， BP : 被测样品在一定的温度范围内， 温度每升高 1 °C， 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/T 7962. 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 （ P ) 为 4. 56g/cm3以下； 折射率 （nd) 为 1. 85〜： 1. 95; 阿贝数 （vd) 为 25〜35； 转变温度 （Tg) 为 670°C以下。
本发明还提供一种光学元件， 由上述技术方案所述的光学玻璃按照本 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。
为了进一歩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) 是通过按照表 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 到 130CTC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（ P )、 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
实 施 例
组分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Si02 2. 12 14. 85 5. 21 3. 12 9. 86 3. 6 4. 2 8. 15 6. 12 7. 25
B203 24. 96 10. 02 11. 3 10. 26 12. 2 14. 96 19. 87 16. 38 20. 61 13. 2
La203 30. 02 32. 7 34. 48 49. 66 33. 98 39. 79 32. 01 31. 36 38. 15 35. 1
Zr02 14. 68 2. 1 3. 62 3. 12 9. 79 4. 11 5. 3 6. 1 8. 34 7. 12
通过表 1-3中的实施例可以看出，本发明玻璃的密度（ )为 4. 56g/cm3 以下；折射率（nd)为 1. 85〜1. 95； 阿贝数（vd)为 25〜35；转变温度（Tg) 为 670°C以下， 不含铅、 砷、 镉等对环境造成污染的组分。

Claims (1)

  1. 权利要求书
    I、 环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其重量百分比组成含有： La203: 30〜50%、 Ti02 : 3〜15%、 Nb205: 5〜12%， 密度为 4. 56g/cm3以下， 折射率为 1. 85〜1. 95， 阿贝数为 25〜35， 转变温度为 670°C以下。
    2、 如权利要求 1所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其重量 百分比组成为： Si02: 2〜15%、 B203: 10〜25%、 La203 ： 30〜50%、 Zr02: 2 — 15%, Ti02: 3〜15%、 Nb205: 5〜12%、 SrO: 大于 5%但小于 20%、 BaO: 4〜 15%。
    3、 如权利要求 2所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其中： Si02 ： 2〜： 10% 、 Zr02 : 4〜： 10%。
    4、 如权利要求 2所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其中： B203 ： 12〜20%、 SrO ： 大于 5. 5%但小于 15%。
    5、 如权利要求 2所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其中： SrO ： 大于 5. 5%但小于 15%、 BaO: 6〜12%。
    6、 如权利要求 1或 2所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其 中： La203: 32—40%, Ti02 ： 5〜12%、 Nb205 ： 8〜12%。
    7、 如权利要求 2所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计量大于或等于 85%。
    8、 如权利要求 2所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计量大于或等于 88%。
    9、 如权利要求 2所述的环保重镧火石光学玻璃， 其特征在于， 其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计量大于或等于 90%。
    10、环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其重量百分比组成为： Si02: 2〜15%、 B203: 10〜25%、 La203 ： 30〜50%、 Zr02: 2〜15%、 Ti02 : 3〜15%、 Nb205: 5〜12%、 SrO: 大于 5%但小于 20%、 BaO: 4〜15%。
    I I、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： Si02 ： 2〜： 10% 。
    12、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： Zr02: 4〜： 10%。
    13、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： B203 ： 12〜20%、 SrO ： 大于 5. 5%但小于 15%。
    14、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： SrO ： 大于 5. 5%但小于 15%、 BaO: 6〜12%。
    15、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中：
    Ti02 ： 5〜12%。
    16、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： La203: 32〜40%、 Ti02 ： 5〜12%、 Nb205 ： 8〜12%。
    17、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计量大于或等于 85%。
    18、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计量大于或等于 88%。
    19、如权利要求 10所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于，其中： Si02、 B203、 La203、 Zr02、 Nb205、 SrO, BaO的合计量大于或等于 90%。
    20、 采用如权利要求 1〜19中任一权利要求所述的环保重镧火石光学 玻璃制成的玻璃预制件。
    21、 采用如权利要求 1〜19任一权利要求所述的环保重镧火石光学玻 璃制成的光学元件。
    22、 采用如权利要求 1〜19任一权利要求所述的环保重镧火石光学玻 璃制成的光学仪器。
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