CN104961330A - 一种光学玻璃及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学玻璃及其制备方法和用途，该光学玻璃由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成：SiO2 24-26份、TiO2 25-30份、BaO 15-18份、Nb2O3 15-20份、ZrO2 0.5-2份、SrO 0.1-0.5份、NaO2 11-13份、Sb2O3 0.01-0.1份。制备所述的光学玻璃时，按照比例称取各组分的物料，然后用V形混料机将各组分原料混合均匀，再加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式成型，退火后即得所述光学玻璃。该光学玻璃光学常数稳定，一致性好，且具有良好的压型性能和加工性能，不易析晶等优点。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制备领域，具体为一种光学玻璃及其制备方法和用途。
背景技术
光学玻璃主要用做光学系统中的透镜和棱镜，用于像的传递，是光学仪器的核心部分。近年来在光学系统设计中，人们通常用高折射率玻璃来推动数码相机、摄像机、手机相机向小型化、超薄化的的发展和广角化的实现。而在设计特殊光学系统时，更希望将色差减小到最小。高折射、低阿贝数的玻璃可弥补和校正色差，使色差减小至更低的范围内。
早期制作高折射、高色散的玻璃是以SiO2作为玻璃生成体，引入较大量的TiO2和Nb2O5作为基质玻璃组成，随着折射率和色散的增大，将引入更多的TiO2和Nb2O5，这将使玻璃的稳定性变差，着色也更加严重，且带来玻璃的析晶问题。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种光学玻璃及其制备方法，制得的光学玻璃光学常数稳定，一致性好，且具有良好的压型性能和良好的加工性能，且不易析晶。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种光学玻璃，由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成：SiO224-26份、TiO225-30份、BaO 15-18份、Nb2O315-20份、ZrO20.5-2份、SrO 0.1-0.5份、NaO211-13份、Sb2O30.01-0.1份。
优选的方案中，由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成：SiO225.1份、TiO227份、BaO 15.5份、Nb2O317.9份、ZrO21.1份、SrO 0.2份、NaO212.5份、Sb2O30.03份。采用该配方生产的产品，其参数最接近设计参数，且符合设计要求。
BaO以碳酸盐和硝酸盐的形式引入，其中硝酸钡4份，可调整玻璃中的氧气含量，因硝酸钡高温分解时释放出氧气，配合澄清剂Sb2O3有帮助澄清作用；所述BaO加入量为Sb2O3的1:100～150倍。
Na2O以碳酸盐形式引入，由于氧化钠熔点大大高于碳酸钠的熔点，通过加入碳酸钠可以降低玻璃的熔制温度，提高玻璃的产量和质量，同时可降低玻璃的膨胀系数，使玻璃的结晶倾向减小。
SrO以硝酸盐形式引入，由于硝酸锶高温分解释放出氧气、一氧化氮和二氧化氮，相比传统工艺中直接加入SrO，起到高温澄清作用；同时能增加玻璃的化学稳定性和机械强度。所述SrO的加入量为为Sb2O3的1:5～10倍。
本发明以早期玻璃配方为基础，引入大量的网络中间体和网络外体，增加玻璃稳定性，同时调整玻璃的析晶性能。该配方中引入玻璃形成氧化物SiO2，SiO2是玻璃形成氧化物，以硅-氧四面体的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架，可以降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，提高玻璃的机械性能；引入网络外体BaO，增加玻璃的折射率、密度、化学稳定性和机械强度；引入中间体氧化物ZrO2提高玻璃的粘度、硬度、弹性、折射率、化学稳定性，降低玻璃的热膨胀系数，但含量不能超过有效氧化物组分的5％，否则会导致析晶；引入中间体氧化物TiO2，在硅酸盐玻璃中一部分氧化钛以钛氧四面体进入结构网络中，一部分以钛氧八面体处于结构网络外，可以提高玻璃的折射率和化学稳定性；引入SrO增加玻璃的抗水性，能提高玻璃的折射率，降低玻璃色散。
按照GB/T7962.1-2010的方法测试，所述光学玻璃的折射率为1.84650～1.84685，色散为0.03550～0.03560，阿贝数为23.60～23.80。
按照GB/T7962.16-2010的方法测试，所述光学玻璃的转变温度Tg为623℃；驰垂温度Ts为649℃；退火温度T10 13605℃，其中T10 13表示退火点，是一个退火温度参数，即玻璃粘度为1013dpa.s(或1012pa.s)时的温度；膨胀系数α20℃/120℃(10-7/K)为92。
对该光学玻璃进行析晶实验检测，其析晶温度为760℃-1200℃，高于玻璃退火温度及驰垂温度，在压制成型和退火的过程中不会发生析晶，影响产品质量。
采用上述配方制成的玻璃，按照GB/T7962.8-2010的方法检测，其气泡级别达到GB/T903-87标准规定的A00；按照GB/T7962.9-2010的方法测试，其光吸收系数达到GB/T903-87标准规定的0级；按照GB/T7962.2-2010的方法测试，其光学均匀性达到GB/T903-87标准规定的1级；按照GB/T7962.19-2010的方法测试，其相对研磨硬度FA为213。
制备所述的光学玻璃的方法，具体步骤为：
按照比例称取各组分的物料，然后用V形混料机将各组分原料混合均匀，再加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式成型，退火后即得所述光学玻璃。
本发明还涉及采用所述的光学玻璃制备的光学元件，如透镜，平面镜等。
本发明提供的光学玻璃，其光学常数均能符合GB/903-87的要求，且一致性好，具有良好的压型性能和良好的加工性能，其相对研磨硬度FA为213。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐明本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不是用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求书所限定的范围。
本发明列举了3个实施例，具体原料见表1，制得的光学玻璃的各参数也见表1。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| SiO2 | 25.5 | 25.5 | 25.2 |
| TiO2 | 28.5 | 27.5 | 27 |
| BaO(BaCO3) | 12.3 | 11.8 | 11.5 |
| BaO(Ba(NO3)2) | 4 | 4 | 4 |
| Nb2O3 | 17 | 18 | 18 |
| ZrO2 | 0.8 | 1 | 1.1 |
| SrO | 0.3 | 0.2 | 0.2 |
| NaO2 | 11.5 | 12.5 | 12.5 |
| Sb2O3 | 0.08 | 0.05 | 0.03 |
| 折射率nd | 1.84513 | 1.84688 | 1.84663 |
| 色散nf-nc | 0.03552 | 0.02364 | 0.01648 |
| 阿贝数υd | 23.63 | 23.88 | 23.78 |
| 转变温度Tg | 612 | 618 | 623 |
| 驰垂温度Ts | 635 | 640 | 649 |
| 退火温度T10 13 | 591 | 597 | 605 |
| 膨胀系数α20℃/120℃(10-7/K) | 88 | 90 | 92 |
| 相对研磨硬度FA | 205 | 211 | 213 |
表1
其中，BaO以BaCO3和Ba(NO3)2形式引入，SrO以Sr(NO3)2形式引入，NaO2以Na2CO3形式引入。
通过上述实施例可以看出，本发明提供的光学玻璃的各项光学常数均能符合要求，且一致性好，具有良好的压型性能和加工性能，不易析晶等优点。
Claims (10)
1.一种光学玻璃，其特征在于，由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成：SiO2 24-26份、TiO2 25-30份、BaO 15-18份、Nb2O3 15-20份、ZrO2 0.5-2份、SrO 0.1-0.5份、NaO2 11-13份、Sb2O3 0.01-0.1份。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于：由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成：SiO2 25.1份、TiO2 27份、BaO 15.5份、Nb2O3 17.9份、ZrO2 1.1份、SrO 0.2份、NaO2 12.5份、Sb2O3 0.03份。
3.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于：BaO以碳酸盐和硝酸盐的形式引入，Na2O以碳酸盐形式引入，SrO以硝酸盐形式引入。
4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于：所述SrO的加入量为为Sb2O3的1:5～10倍。
5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于：所述BaO加入量为Sb2O3的1:100～150倍。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的光学玻璃，其特征在于：所述光学玻璃的折射率为1.84650～1.84685，色散为0.03550～0.03560，阿贝数为23.60～23.80。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的光学玻璃，其特征在于：所述光学玻璃的转变温度Tg为623℃；驰垂温度Ts为649℃；退火温度T10 13605℃；膨胀系数α20℃/120℃(10- 7/K)为92。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的光学玻璃，其特征在于：所述光学玻璃的析晶温度为760℃-1200℃。
9.制备权利要求1-8任意一项所述的光学玻璃的方法，其特征在于，具体步骤为：
按照比例称取各组分的物料，然后用V形混料机将各组分原料混合均匀，再加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式成型，退火后即得所述光学玻璃。
10.采用权利要求1-9任意一项所述的光学玻璃制备的光学元件。
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| CN201510344964.2A CN104961330A (zh) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 一种光学玻璃及其制备方法和用途 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS63270328A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-08 | Nakashima:Kk | ガラス溶射用フリツト |
| EP0396896A1 (en) * | 1989-05-10 | 1990-11-14 | Corning Incorporated | High refractive index photochromic glasses |
| CN1915875A (zh) * | 2006-08-31 | 2007-02-21 | 成都光明光电股份有限公司 | 高折射率高色散环保重火石光学玻璃及其生产方法和设备 |
| CN101289275A (zh) * | 2007-04-16 | 2008-10-22 | 株式会社小原 | 光学玻璃 |
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2015
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