CN107010826B - 环保镧火石光学玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保镧火石光学玻璃及其制备方法，其化学成分的重量份数为：B2O3：3～40份、La2O3：2～45份、CaO：0～9份、SiO2：1～30份、Gd2O3：0～20份、ZnO：0～30份、ZrO2：0～9份、Li2O：0～3份、BaO：0～40份、TiO2：0～10份、Sb2O3：0～1份、Y2O3：0～15份、Na2O：0～5份、WO2：0～5份、SrO：0～8份、Nb2O5：0～12份。本发明的环保镧火石光学玻璃中不含对环境危害很大的Pb、As，且本产品的折射率(nd)在1.70～1.80、阿贝数(Vd)在35～50之间；本发明的环保镧火石光学玻璃光学常数稳定，一致性好，气泡、条纹等级优良，生产工艺简单，良品率高。
Description
技术领域
本发明属于玻璃制备领域，具体涉及一种环保镧火石光学玻璃及其制备方法。
背景技术
传统的光学玻璃中，一般含有铅、砷、镉等元素。随着社会的发展，人们对环保意识的逐渐增强，含有害物质的传统光学玻璃正逐步被环保光学玻璃所取代。随着光学系统的精密化、小型化的发展，特别是家用数码像机，往轻薄方向发展，这就需要采用高折射率低色散玻璃来制造镜头。
在光学系统设计中，通常采用这类高折射率玻璃或利用非球面透镜片等光学元件做到小型化、超薄化和广角化，而这类玻璃更能实现此目的，同时与高折射率、低阿贝数玻璃相匹配，在进行特殊光学系统设计中，可实现弥补和校正色差的目的。
早期制作这类玻璃都含有大量的Ta2O5。近年来，随着稀土元素的涨价，Ta2O5的价格急剧上升，对生产成本及其不利，而且近年来，随着光学玻璃制作工艺、技术水平的提高，实现这类玻璃的低Ta2O5化及稳定的工艺性能已成为可能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种折射率(nd)在1.7～1.8、阿贝数(Vd)在35～50之间，光学常数稳定，一致性好，不含Pb、As，可批量生产且质量优良的环保镧火石光学玻璃
本发明提供一种环保镧火石光学玻璃，其化学成分的重量份数为：B2O3：3～40份、La2O3：2～45份、CaO：0～9份、SiO2：1～30份、Gd2O3：0～20份、ZnO：0～30份、ZrO2：0～9份、Li2O：0～3份、BaO：0～40份、TiO2：0～10份、Sb2O3：0～1份、Y2O3：0～15份、Na2O：0～5份、WO2：0～5份、SrO：0～8份、Nb2O5：0～12份。
一种环保镧火石光学玻璃的制备方法，其包括如下步骤：按上述配比称取各原料，用V形混料机将各组分原料混合均匀后，加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式成型，退火后即得所述环保镧火石光学玻璃。
本发明具有以下优点：
第一，本发明的环保镧火石光学玻璃中不含对环境危害很大的Pb、As，且本产品的折射率(nd)在1.70～1.80、阿贝数(Vd)在35～50之间；
第二，本发明的环保镧火石光学玻璃光学常数稳定，一致性好，气泡、条纹等级优良，生产工艺简单，良品率高；
第三，本发明的环保镧火石光学玻璃中不含有价格昂贵的GeO2、Ta2O5，具有低的失透倾向和高透过率并且成本较为低，能够较好的满足光学玻璃市场需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
本实施方式提供一种环保镧火石光学玻璃，其化学成分的重量份数为：B2O3：3～40份、La2O3：2～45份、CaO：0～9份、SiO2：1～30份、Gd2O3：0～20份、ZnO：0～30份、ZrO2：0～9份、Li2O：0～3份、BaO：0～40份、TiO2：0～10份、Sb2O3：0～1份、Y2O3：0～15份、Na2O：0～5份、WO2：0～5份、SrO：0～8份、Nb2O5：0～12份。
作为优选方案，所述环保镧火石光学玻璃化学成分的重量份数为：B2O3：5～35份、La2O3：3～44份、CaO：0～8.02份、SiO2：2～25份、Gd2O3：0～2.8份、ZnO：0～13.3份、ZrO2：0～5.9份、Li2O：0～1.5份、BaO：5～38份、TiO2：0～8.77份、Sb2O3：0～0.1份、Y2O3：0～7.8份、Na2O：0～4.5份、WO2：0～4份、SrO：0～6.95份、Nb2O5：0～9.15份。
本发明中La2O3折射率高，色散低，是高折射率、低色散光学玻璃理想的组成成分。
本发明中由于ZrO2是中间氧化物，能提高玻璃的析晶性能、化学稳定性，降低玻璃的热膨胀系数。
本发明中Li2O起断键作用，助溶作用强烈，使玻璃膨胀系数降低，结晶倾向变小，但是引入量过大则效果相反。在本配方中Li2O以碳酸锂的形式引入。
本发明中Na2O既是玻璃成分，又是重要的助熔剂，在本配方中只有一个优选方案使用。
本发明中ZnO在冕牌玻璃中引入少量替代Ba可以减少玻璃对砖的侵蚀，降低玻璃粘度和膨胀系数。
本发明中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。玻璃中的SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、耐热性、硬度、机械强度；
本发明中B2O3也是玻璃的形成氧化物，以硼-氧四面体为结构组元，与硅-氧四面体共同组成结构网络。玻璃中引入B2O3可降低玻璃析晶倾向，提高玻璃化学稳定性，但是随引入量的增加会使玻璃出现某些性质的明显变化。在本配方中B2O3以硼酸形式引入。
本发明中BaO作为光学玻璃网络外体，能够提高玻璃的折射率、比重和光泽度含量增加会降低玻璃的化学稳定性、热稳定性，同时会加剧对耐火材料的侵蚀。在本配方中BaO以碳酸钡和硝酸钡的形式引入。
本发明中CaO作为网络外体在玻璃中的组要作用是稳定剂，即增加玻璃的化学稳定性和机械强度。
本发明中TiO2的引入使光学玻璃增加网络氧化物含量，从而增加玻璃的折射率、降低玻璃高温粘度，有利于光学玻璃澄清和条纹消除。在本配方中只有一种优选方案使用。
本发明中Sb2O3替代As引入作为新的澄清剂，和硝酸盐同时引入有利于玻璃内气泡的消除。
本发明中SrO、Nb2O5、Y2O3、Gd2O3在镧系玻璃中引入能改善玻璃析晶性能。
本发明中WO2在光学玻璃中对色散的影响特别大，引入少量即可显著调整光学玻璃色散，本配方中氧化钨含量不高于1.4％。
表1位本发明列举的7个实施例的具体原料见及制得的光学玻璃的各参数(所得数据为-4℃/h退火后所测数据)。
表1
本实施方式还提供一种环保镧火石光学玻璃的制备方法，该方法包括如下步骤：按上述配比称取各原料，用V形混料机将各组分原料混合均匀后，加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式成型，退火后即得所述环保镧火石光学玻璃。
本发明提供的环保重冕光学玻璃不含Pb、As，环保性能优良，折射率(nd)在1.70～1.80，阿贝数(Vd)在35～50之间。在实际生产中光学常数稳定，一致性好，气泡、条纹等级优良；生产工艺简单，良品率高。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种环保镧火石光学玻璃，其化学成分的重量份数为：B2O3：17.11份、La2O3：12.83份、CaO：8.02份、SiO2：19.25份、BaO：29.63份、TiO2：3.85份、Sb2O3：0.01份、SrO：6.95份、ZrO2：2.57份，且其折射率为1.743。
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