CN105271724A

CN105271724A - 光学玻璃及光学元件

Info

Publication number: CN105271724A
Application number: CN201510688962.5A
Authority: CN
Inventors: 李丹
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明提供一种具有较低转变温度、化学稳定性良好的光学玻璃。光学玻璃，其组成按重量百分比组成含有：SiO₂：45～70％、ZnO：5～25％、Li₂O：0.5～5％、K₂O：0～10％、Na₂O：0～10％，并且含有BaO、CaO、MgO及SrO中的至少一种。本发明以SiO₂作为玻璃的网络生成体，适当引入Li₂O，降低玻璃的转变温度，通过合理调整ZrO₂和Al₂O₃的含量来提高玻璃的化学稳定性；通过合理调整各组分的含量范围得到一种光学玻璃，其折射率为1.53～1.60，阿贝数为49～56，光学玻璃的耐水性D_W为1类，耐酸性D_A为1类，转变温度为560℃以下，适于精密模压。

Description

光学玻璃及光学元件

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃，特别是涉及一种折射率(n_d)为1.53～1.60、阿贝数(υ_d)为49～56的光学玻璃，以及由该光学玻璃构成的玻璃预制件、光学元件和光学仪器。

背景技术

随着数码相机、摄像机和可拍照手机等不断向更好图像质量和更高清晰度发展，普通的球面透镜也在向非球面透镜发展，为降低加工难度和生产成本，精密模压技术成为了光学玻璃制造光学透镜的首要选择，然而要想所得到的光学玻璃适于精密模压，则必须具有较低的转变温度，这也对光学玻璃研发人员提出了较高的要求。

CN1105691C公开了一种光学玻璃，其组成中含有大量B₂O₃，这会使得玻璃在融化时的挥发性增大，同时玻璃的化学稳定性和耐失透性变差。

CN02140926公开了一种光学玻璃，其碱金属氧化物的含量大，虽然能够有效降低玻璃的转变温度，但是玻璃的化学稳定性变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较低转变温度、化学稳定性良好的光学玻璃，其折射率为1.53～1.60，阿贝数为49～56。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃，其组成按重量百分比组成含有：SiO₂：45～70％、ZnO：5～25％、Li₂O：0.5～5％、K₂O：0～10％、Na₂O：0～10％，并且含有BaO、CaO、MgO及SrO中的至少一种。

进一步的，还含有：ZrO₂：0～8％、TiO₂：0～8％、B₂O₃：0～12％、Al₂O₃：0～10％、Sb₂O₃：0～0.5％。

进一步的，其中，ZrO₂：1～4％和/或TiO₂：1～5％和/或B₂O₃：0～5％和/或Al₂O₃：1～6％。

进一步的，其中，5％≤Li₂O+Na₂O+K₂O≤16％。

进一步的，其中，SrO：0～10％、BaO：0～20％、CaO：0～15％、MgO：0～15％。

进一步的，其中，SiO₂：50～60％和/或ZnO：10～20％和/或BaO：5～15％和/或CaO：5～10％和/或MgO：1～10％和/或SrO：1～8％和/或K₂O：0～8％和/或Na₂0：0～8％。

进一步的，其中：5％≤BaO+CaO+MgO+SrO≤25％。

进一步的，所述光学玻璃折射率为1.53～1.60，阿贝数为49～56。

进一步的，其中，所述光学玻璃的耐水性D_W为1类，耐酸性D_A为1类，转变温度为560℃以下。

采用上述的光学玻璃制成的玻璃预制件。

采用上述的光学玻璃制成的光学元件。

采用上述的光学玻璃制成的光学仪器。

本发明的有益效果是：本发明以SiO₂作为玻璃的网络生成体，适当引入Li₂O，降低玻璃的转变温度，通过合理调整ZrO₂和Al₂O₃的含量来提高玻璃的化学稳定性；通过合理调整各组分的含量范围得到一种转变温度低，且化学稳定性良好的光学玻璃，其折射率为1.53～1.60，阿贝数为49～56，光学玻璃的耐水性D_W为1类，耐酸性D_A为1类，转变温度为560℃以下，适于精密模压。

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，各个组分的含量是用重量％表示。

SiO₂是网络生成体，是构成玻璃骨架的主要元素，其含量少易导致玻璃的化学稳定性下降，含量过多则会使得玻璃的折射率下降且难易熔化，因此，SiO₂的含量限定为45～70％，优选含量为50～60％。

B₂O₃是提高玻璃的熔融性可以添加的成分，同时，B₂O₃还可以降低色散，提高玻璃的阿贝数，但是当含量过大时，玻璃的挥发性增加，耐化学稳定性变差，因此，其含量为0～12％，优选含量为0～5％，最优选不含。

TiO₂可用于提高玻璃的折射率，改善玻璃化学稳定性和耐久性，若其含量过高，一方面无法获得所期望的光学常数，另一方面，玻璃的短波透过率下降，因此，TiO₂的含量限定为0～8％，优选1～5％。

ZrO₂是增加玻璃折射率、提高玻璃化学稳定性的有效成分。但是当其含量超过8％时，玻璃的失透性能恶化，玻璃的熔融也变得比较困难，折射率升高。所以，ZrO₂的含量为0～8％，优选为1～4％。

Al₂O₃可以用于提高玻璃的化学稳定性，但是其含量过高，就会增加熔融难度，同时增加玻璃粘度，不利于气泡的消除。所以，Al₂O₃的含量限定为0～10％，优选为1～6％。

ZnO是提高玻璃化学稳定性和熔融性的必须成分，ZnO的存在可以降低玻璃的转变温度，降低玻璃的高温粘度，有利于玻璃内气泡的消除。当其含量少时，达不到上述效果，但是其含量过大时，则会使玻璃的耐失透性和化学稳定性降低。所以，ZnO的含量限定为5～25％，优选为10-20％。

BaO是改善玻璃透过率、提高玻璃折射率的成分。当其含量过多则会使玻璃的转化温度升高，玻璃的化学稳定性变差。因此，其含量限定为0～20％，优选为5-15％。

CaO可以增加折射率，并具有一定的助熔作用，但其含量过高则会使玻璃的化学稳定性变差，所以，CaO的含量限定为0～15％，优选为5～10％。

一定量MgO的加入，对降低玻璃的转变温度和屈服点温度都是有效的。但若其含量过高，反而会使玻璃的耐失透性显著恶化，液相温度也会升高，因此，MgO的含量限定为0～15％，优选为1～10％。

SrO为调整光学常数、提高玻璃化学稳定性的成分，在本发明中可以适量加入，加入含量为0～10％，优选为1～8％。

在本发明玻璃中，应含有BaO、CaO、MgO及SrO中的至少一种，并且5％≤BaO+CaO+MgO+SrO≤25％。

作为碱金属氧化物的Li₂O、Na₂O和K₂O，可以使玻璃具有低的转变温度，并且提高玻璃熔融效果。当Li₂O、Na₂O和K₂O的总含量低于5％时，玻璃转变温度高，在预制坯热成型所需温度下玻璃的粘度高，使得模压和预制坯成型难以进行；但当上述组分的总含量超过16％时，玻璃的化学稳定性和耐候性降低，所以，Li₂O、Na₂O和K₂O的总含量应当限制在5～16％。

在碱金属氧化中，Li₂O对于降低玻璃转变温度有着非常大的作用，因此其是重要的组分。为了发挥其效果，其含量必须在0.5％以上，而且为了维持玻璃较好的化学稳定性，其含量必须控制在5％以下，因此，Li₂O含量为0.5～5％。

Na₂O和K₂O是为提高玻璃的熔融性而根据需要添加的，但是为了保持耐失透性和化学稳定性，Na₂O和K₂O的量应分别低于10％，更为理想的量应分别为0～8％。

Sb₂O₃在本发明中作为澄清剂使用，其含量为0～0.5％。

下面将描述本发明的光学玻璃的性能。

其中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。

耐水作用稳定性D_W测试标准如下：

根据GB/T17129的测试方法，根据下述公式计算浸出百分率：

D_W＝(B-C)/(B-A)×100％

其中：

D_W-玻璃浸出百分数(％)；

B-过滤器和试样的质量(g)；

C-过滤器和侵蚀后试样的质量(g)；

A-过滤器质量(g)。

根据得出的浸出百分数，将光学玻璃耐水作用稳定性分为六类，其中1类指标为：浸出百分数(D_W)<0.04

耐酸作用稳定性D_A测试标准如下：

根据GB/T17129的测试方法，根据下述公式计算浸出百分率：

D_A＝(B-C)/(B-A)×100％

其中：

D_A-玻璃浸出百分数(％)；

B-过滤器和试样的质量(g)；

C-过滤器和侵蚀后试样的质量(g)；

A-过滤器质量(g)。

根据得出的浸出百分数，将光学玻璃耐水作用稳定性分为六类，其中1类指标为：浸出百分数(D_A)为<0.20

经过测试，本发明的光学玻璃具有以下性能：光学玻璃折射率为1.53～1.60，阿贝数为49～56，光学玻璃的耐水性D_W为1类，耐酸性D_A为1类，转变温度为560℃以下。

本发明还提供一种光学玻璃预制件和光学元件，由上述光学玻璃按照本领域技术人员熟知的方法形成，并且所述的光学预制件和光学元件可以应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。

实施例

为了进一步了解本发明的技术方案，下面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、磷酸盐、偏磷酸盐、碳酸盐和硝酸盐)，将混合原料放置在坩埚中，在一定的温度内熔融，并且经熔化、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。

本发明实施例1～30的组成与折射率(n_d)、阿贝数(υ_d)、耐水作用稳定性D_W、耐酸作用稳定性D_A、转变温度(Tg)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百分比表示的。

表1

表2

表3

通过上述表1～表3中的实施例可以看出，本发明的发明人通过合理调整各组分的配比，所得到的光学玻璃折射率为1.53～1.60，阿贝数为49～56，光学玻璃的耐水性DW为1类，耐酸性DA为1类，转变温度为560℃以下。

Claims

1.光学玻璃，其特征在于，其组成按重量百分比组成含有：SiO₂：45～70％、ZnO：5～25％、Li₂O：0.5～5％、K₂O：0～10％、Na₂O：0～10％，并且含有BaO、CaO、MgO及SrO中的至少一种。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，还含有：ZrO₂：0～8％、TiO₂：0～8％、B₂O₃：0～12％、Al₂O₃：0～10％、Sb₂O₃：0～0.5％。

3.如权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于，其中，ZrO₂：1～4％和/或TiO₂：1～5％和/或B₂O₃：0～5％和/或Al₂O₃：1～6％。

4.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其中，5％≤Li₂O+Na₂O+K₂O≤16％。

5.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其中，SrO：0～10％、BaO：0～20％、CaO：0～15％、MgO：0～15％。

6.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其中，SiO₂：50～60％和/或ZnO：10～20％和/或BaO：5～15％和/或CaO：5～10％和/或MgO：1～10％和/或SrO：1～8％和/或K₂O：0～8％和/或Na₂0：0～8％。

7.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其中：5％≤BaO+CaO+MgO+SrO≤25％。

8.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃折射率为1.53～1.60，阿贝数为49～56。

9.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其中，所述光学玻璃的耐水性D_W为1类，耐酸性D_A为1类，转变温度为560℃以下。

10.采用权利要求1-9任一权利要求所述的光学玻璃制成的玻璃预制件。

11.采用权利要求1-9任一权利要求所述的光学玻璃制成的光学元件。

12.采用权利要求1-9任一权利要求所述的光学玻璃制成的光学仪器。