CN105693080A

CN105693080A - 环保重钡火石光学玻璃和光学元件

Info

Publication number: CN105693080A
Application number: CN201410708656.9A
Authority: CN
Inventors: 袁伟
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: CN105693080B

Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供一种光学玻璃和光学元件，该光学玻璃具有折射率为1.62～1.70、阿贝数为42～50。环保重钡火石光学玻璃，其重量百分比组成含有：SiO₂：30～45％；BaO：25～45％；TiO₂：1～10％；B₂O₃：0.5～5％；不含有PbO、As₂O₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃。本发明通过合理的组成及其含量，提供的重钡火石光学玻璃无PbO、无As₂O₃，且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分,熔化性能良好，玻璃价格低廉。本发明玻璃适用于数码照相机、数码摄像机以及可拍照手机等设备中。

Description

环保重钡火石光学玻璃和光学元件

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃和光学元件，该光学玻璃具有折射率(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50，特别是涉及一种无PbO和As₂O₃，且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分，熔化性能良好的重钡火石光学玻璃和光学元件。

背景技术

随着环境保护受到全世界的重视，玻璃的生产、加工和使用对环境的污染问题已非常严重，不仅是美国、日本等发达国家严格限制含有PbO、As₂O_3、CdO等有毒、有害成分玻璃的使用，中国等国家也出台相应政策，号召大力开发无PbO、As₂O_3、CdO的绿色环保玻璃。

目前，具有折射率(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50的光学常数的无铅光学玻璃，还有诸多不足。CN101314518A公开了一种与上述光学常数范围接近的具有突出短火石性质的重钡火石位置的光学玻璃，但该玻璃中含有较多的Nb₂O₅、Ta₂O₅等较昂贵的成分，造成玻璃价格较高。CN103717542A也公开了一种与上述光学常数范围接近的含有稀土的光学玻璃，该玻璃中含有Nb₂O₅、Ta₂O₅、Bi₂O₃、GeO₂等昂贵成分，同样导致玻璃价格较高。JP1984169953A公开了一种与上述光学常数范围接近的耐酸性质良好的光学玻璃，但该玻璃成分中含有PbO，不符合环保要求。US2433883和US2523266所公开的玻璃中，含有Li₂O和价格较高的ZrO₂成分，这不仅会使玻璃容易析晶，而且也会增加玻璃成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光学玻璃和光学元件，该光学玻璃具有折射率(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50，不含有PbO和As₂O₃，且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：环保重钡火石光学玻璃，其重量百分比组成含有：SiO₂：30～45％；BaO：25～45％；TiO₂：1～10％；B₂O₃：0.5～5％；不含有PbO、As₂O₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃。

进一步的，还含有：ZnO：0～15％；ZrO₂：0～5％；Al₂O₃：0～3％；Sb₂O₃：0～0.5％；R₂O：0～5％，所述R₂O包括K₂O、Na₂O中的一种或二种。

进一步的，其中：ZnO：2～13％。

进一步的，其中：ZrO₂：1～3％。

进一步的，其中：Al₂O₃：0.5～2.5％。

进一步的，其中：R₂O：1～4％。

进一步的，其中：SiO₂：32～43％。

进一步的，其中：BaO：30～42％。

进一步的，其中：TiO₂：2～7％。

进一步的，其中：B₂O₃：1～4％。

进一步的，所述光学玻璃折射率为1.62～1.70，阿贝数为42～50。

采用上述的环保重钡火石光学玻璃形成的光学元件。

本发明的有益效果是：本发明通过合理的组成及其含量，提供的重钡火石光学玻璃无PbO、无As₂O₃，且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分,熔化性能良好，玻璃价格低廉，折射率(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50。本发明玻璃适用于数码照相机、数码摄像机以及可拍照手机等设备中。

具体实施方式

下面将详细地描述本发明光学玻璃所含有的全部组分，这些组分都是按照重量百分比来表示。

SiO₂是玻璃生成体，是形成玻璃必须的氧化物成分。一定量的SiO₂可以使光学玻璃具有较好的化学稳定性，并提高玻璃的透明度，增加玻璃的高温粘度。如果SiO₂的含量低于30％，得到的玻璃的化学稳定性不好；但如果SiO₂的含量高于45％，则玻璃的折射率不能处在所要求的范围内，且玻璃的高温粘度较大。因此，SiO₂的含量为30～45％，优选为32～43％。

BaO是光学玻璃网络外体，能有效提高光学玻璃折射率、光泽度。如果BaO的含量低于25％，玻璃的折射率和阿贝数不能处在所要求的范围内，且玻璃的熔化性能不好；但如果BaO的含量高于45％，玻璃的化学稳性变差，析晶性能也会变差。因此，BaO的含量为25～45％，优选为30～42％。

TiO₂能使玻璃网络氧化物含量增加，可有效提高玻璃折射率和色散，并能增加玻璃稳定性。如果TiO₂的含量低于1％，玻璃的折射率和阿贝数不能处在所要求的范围内；但如果TiO₂的含量高于10％，玻璃的着色度会较差。因此，TiO₂的含量为1～10％，优选为2～7％。

B₂O₃也是一种光学玻璃网络生成体氧化物，能增加玻璃稳定性，并对玻璃熔化性能非常有益。如果B₂O₃的含量低于0.5％，玻璃的高温粘度高，熔化性能较差，起不到该有的效果；但如果B₂O₃的含量高于5％，玻璃的化学稳定性变差。因此，B₂O₃的含量为0.5～5％，优选为1～4％。

ZnO能够调节玻璃的光学常数，可降低光学玻璃高温粘度。如果ZnO的含量过高，玻璃有失透的危险。因此，ZnO的含量为0～15％，优选为2～13％。

ZrO₂能够提高光学玻璃的折射率和色散，适量的ZrO₂还能提高玻璃析晶性能和化学稳定性。如果ZrO₂的含量高，玻璃熔化难度加大，容易出现ZrO₂沉淀。因此，ZrO₂的含量为0～5％，优选为1～3％。

R₂O选自K₂O、Na₂O中的一种或二种碱金属氧化物，是较好的玻璃助熔剂，适量的R₂O能够获得均匀性较好的光学玻璃。如果玻璃中R₂O的总量高于5％，光学玻璃的化学稳定性会变差。因此，R₂O的含量为0～5％，优选为1～4％。

Al₂O₃能有效提高玻璃的化学稳定性。但如果Al₂O₃的含量高，会使玻璃溶化性能变差，玻璃有失透的危险。因此，Al₂O₃的含量为0～3％，优选为0.5～2.5％。

Sb₂O₃是一种常用的澄清剂，适量的Sb₂O₃对于消除玻璃气泡非常有益。但其含量较高时会影响玻璃的透过率。因此，Sb₂O₃的含量为0～0.5％。

本发明提供的光学玻璃按照本领域技术人员熟知的制备方法制成，即：将原料进行熔化、澄清、搅拌均化、降温至合适温度成型，即可得到本发明所提供的折射率为(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50，环保性能优良的重钡火石光学玻璃。

本发明提供的光学玻璃的各个性能参数的测试方法如下：

折射率、阿贝数按照《GB/T7962.1—2010无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。

玻璃粉末法耐水稳定性D_W采用GB/T17129测试标准测量。

玻璃粉末法耐酸稳定性D_A采用GB/T17129测试标准测量。

经过上述测试，得到的本发明的光学玻璃具有以下性能：折射率(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50，无PbO和As₂O₃,且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分，价格低廉，环保性能优良,熔化性能良好的重钡火石光学玻璃。

本发明还提供一种光学元件，该光学元件是由本发明光学玻璃所形成的，所以该光学元件具有上述本发明光学玻璃的所有特性。本发明的光学元件无PbO和As₂O₃，且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分,折射率(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50。本发明提供的光学元件适合应用于数码照相机、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，将结合下面具体的实施例，描述本发明优选的实施方案。但应该注意和理解的是，这些实施例只是为了更好地说明本发明的特点和优点，并没有限制本发明的权利要求。

本发明的实施例1～31提供的光学玻璃组分重量百分比及其所对应的性能如表1～表3所示。通过将表1～表3各个实施例中光学玻璃各种组分按照其比值称重，充分混合均匀后加入光学玻璃熔炉内，在适当的工艺温度下经过熔化、澄清、搅拌均化、降温至合适温度后，将此熔融的玻璃浇注入事先预热好的金属模具中成型并退火，便可得到所需光学玻璃。本发明提供的一种无PbO和As₂O₃,且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分,环保性能优良的光学玻璃的组成和相应性能如：折射率(nd)、色散(nF-nC)、阿贝数(vd)、化学稳定性的结果都在表1～表3的实施例1～31中表示。

表1

表2

表3

从上述实施例可以看出，本发明提供的重钡火石光学玻璃无PbO、无As₂O₃，且不含Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃等昂贵的成分,环保性能优良,熔化性能良好，折射率(nd)为1.62～1.70、阿贝数(νd)为42～50。该玻璃适用于数码照相机、数码摄像机以及可拍照手机等设备中。

Claims

1.环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其重量百分比组成含有：SiO₂：30～45％；BaO：25～45％；TiO₂：1～10％；B₂O₃：0.5～5％；不含有PbO、As₂O₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃。

2.如权利要求1所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，还含有：ZnO：0～15％；ZrO₂：0～5％；Al₂O₃：0～3％；Sb₂O₃：0～0.5％；R₂O：0～5％，所述R₂O包括K₂O、Na₂O中的一种或二种。

3.如权利要求2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：ZnO：2～13％。

4.如权利要求2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：ZrO₂：1～3％。

5.如权利要求2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：Al₂O₃：0.5～2.5％。

6.如权利要求2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：R₂O：1～4％。

7.如权利要求1或2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：SiO₂：32～43％。

8.如权利要求1或2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：BaO：30～42％。

9.如权利要求1或2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：TiO₂：2～7％。

10.如权利要求1或2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，其中：B₂O₃：1～4％。

11.如权利要求1或2所述的环保重钡火石光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃折射率为1.62～1.70，阿贝数为42～50。

12.采用权利要求1～11任一权利要求所述的环保重钡火石光学玻璃形成的光学元件。