CN107417095A - H‑ZBaF类光学玻璃及其制备方法 - Google Patents

H‑ZBaF类光学玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种H‑ZBaF类光学玻璃及其制备方法，其化学成分的重量份数为：SiO2：30～45份、CaO：0～6份、B2O3：5～10份、BaO：25～45份、Al2O3：0～3份、TiO2：7～12份、Sb2O3：0～0.2份、ZnO：0～11份、MgO：1～4份、R2O：0～5份，R2O为K2O、Na2O中的一种或二种。本发明的H‑ZBaF类光学玻璃不含对环境危害很大的PbO、As2O3、CdO等成分，且本产品的折射率为(nd)为1.62～1.72、阿贝数(vd)为38～53，熔化性能良好，易于成型；不含有价格昂贵的Nb2O5、Ta2O5、Bi2O3、GeO2等成分，价格低廉，能够较好的满足光学玻璃市场需求。

Description

H-ZBaF类光学玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于玻璃制备领域，具体涉及一种H-ZBaF类光学玻璃及其制备方法。
背景技术
近年来，随着环境保护日益受到重视，玻璃的生产、加工和使用对环境的影响也越来越受到关注，中国等国家也出台相应政策，号召大力开发无PbO、As2O3、CdO等的绿色环保玻璃。
此外，折射率为1.62～1.72、阿贝数为38～53的光学玻璃属于重冕光学玻璃，广泛地应用于成像镜头、望远镜、枪瞄镜以及其他光学系统中，在光学玻璃领域中是用量极大的基础材料。随着照相机、望远镜等终端市场竞争日趋激烈，终端厂商希望获得价格较低且性能较好的光学玻璃以满足市场竞争的需要。
目前，具有折射率(nd)为1.62～1.72、阿贝数(vd)为38～53的光学常数的无铅光学玻璃，含有Nb2O5、Ta2O5、Bi2O3、GeO2等昂贵成分，导致玻璃价格较高，还含有PbO、As2O3、CdO等环境污染成分，也有部分含有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
有鉴于此，有必要提供一种折射率(nd)在1.62～1.72、阿贝数(Vd)在38～53之间，光学常数稳定，一致性好，对环境友好，且价格低廉能够满足市场竞争需要的H-ZBaF类光学玻璃。
本发明提供一种H-ZBaF类光学玻璃，其化学成分的重量份数为：SiO2：30～45份、CaO：0～6份、B2O3：5～10份、BaO：25～45份、Al2O3：0～3份、TiO2：7～12份、Sb2O3：0～0.2份、ZnO：0～11份、MgO：1～4份、R2O：0～5份，其中，所述R2O包括K2O、Na2O中的一种或二种。
一种H-ZBaF类光学玻璃的生产方法，其包括如下步骤：将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1300-1500℃下经过熔化、澄清、搅拌均化、降温至1100-1200℃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，即得到所述光学玻璃。
本发明具有以下优点：
第一，本发明的H-ZBaF类光学玻璃不含对环境危害很大的PbO、As2O3、CdO等成分，且本产品的折射率为(nd)为1.62～1.72、阿贝数(vd)为38～53，熔化性能良好，易于成型，化学稳定性好；
第二，本发明的H-ZBaF类光学玻璃中不含有价格昂贵的Nb2O5、Ta2O5、Bi2O3、GeO2等成分，价格低廉，能够较好的满足光学玻璃市场需求；
第三，本发明的H-ZBaF类光学玻璃中不含有Li2O和价格较高的ZrO2成分，且析晶性能好，一致性好，气泡、条纹等级优良，生产工艺简单，良品率高。
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H-ZBaF类光学玻璃，其化学成分的重量份数为：SiO2：30～45份、CaO：0～6份、B2O3：5～10份、BaO：25～45份、Al2O3：0～3份、TiO2：7～12份、Sb2O3：0～0.2份、ZnO：0～11份、MgO：1～4份、R2O：0～5份，其中，所述R2O包括K2O、Na2O中的一种或二种。
作为优选方案，所述的H-ZBaF类光学玻璃化学成分的重量份数为：SiO2：30～40份、CaO：2.0～4.6份、B2O3：5.2～8.2份、BaO：28.4～41.9份、Al2O3：1～3份、TiO2：7～10.2份、Sb2O3：0.05～0.15份、ZnO：5.1～8.2份、MgO：1～2.5份、R2O：0～5份，其中，所述R2O包括K2O、Na2O中的一种或二种。
本发明中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份，得到的玻璃的化学稳定性不好；但如果SiO2的含量高于45份，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。
本发明中CaO是光学玻璃网络外体，能够增加光学玻璃折射率，提高光学玻璃化学稳定性，增加光学玻璃机械强度和硬度，同时与碳酸钠共存能够提高助溶效果，同时也会起到调整高、低温粘度的作用，有利于成型调整。但含量超过6份会增大高温粘度，玻璃易析晶。
本发明中B2O3也是一种光学玻璃网络生成体氧化物，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能增加玻璃稳定性，降低玻璃析晶倾向，对玻璃熔化性能非常有益。B2O3的含量低于5份时无法形成所需的晶相，但如果B2O3的含量高于10份，玻璃挥发量增加，引起玻璃常数和条纹的波动，化学稳定性变差。
本发明中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份，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份，玻璃的化学稳性变差，析晶性能也会变差。
本发明中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。
本发明中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、降低玻璃高温粘度、降低玻璃高温粘度，有利于光学玻璃澄清和条纹消除并能增加玻璃稳定性。但如果TiO2的含量高于12份，玻璃的着色度会较差，析晶性能也会变差。
本发明中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。
本发明中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，玻璃有失透现象，容易形成玻璃小气泡。
本发明中MgO是光学玻璃网络个体，能缓和温度与粘度的关系，减少玻璃失透现象，降低玻璃凝固速度，有利于成型，减少析晶倾向，降低玻璃膨胀系数，提高玻璃热稳定性，化学稳定性、机械强度，但含量超过4份会增加熔制难度。
本发明中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份，光学玻璃的化学稳定性会变差。
表1为本发明列举的10个实施例的具体原料见及制得的光学玻璃的各参数。
表1
本实施方式还提供一种H-ZBaF类光学玻璃的生产方法，其包括如下步骤：将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1300-1500℃下经过熔化、澄清、搅拌均化、降温至1100-1200℃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，即得到所述光学玻璃。
本发明提供的H-ZBaF类光学玻璃环保性能优良，易于成型，熔化性能良好，折射率(nd)为1.62-1.72、阿贝数(vd)为38-53。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 (6)

1.一种H-ZBaF类光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：SiO2：30～45份、CaO：0～6份、B2O3：5～10份、BaO：25～45份、Al2O3：0～3份、TiO2：7～12份、Sb2O3：0～0.2份、ZnO：0～11份、MgO：1～4份、R2O：0～5份，其中，所述R2O包括K2O、Na2O中的一种或二种。
2.根据权利要求1所述的H-ZBaF类光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：SiO2：30～40份、CaO：2.0～4.6份、B2O3：5.2～8.2份、BaO：28.4～41.9份、Al2O3：1～3份、TiO2：7～10.2份、Sb2O3：0.05～0.15份、ZnO：5.1～8.2份、MgO：1～2.5份、R2O：0～5份，其中，所述R2O包括K2O、Na2O中的一种或二种。
3.根据权利要求1所述的H-ZBaF类光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：SiO2：31.7份、CaO：2.69份、B2O3：6.2份、BaO：30.67份、Al2O3：2.2份、TiO2：8.29份、Sb2O3：0.07份、ZnO：5.81份、MgO：1.3份。
4.根据权利要求1所述的H-ZBaF类光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：SiO2：30份、BaO：42.0份、TiO2：7.05份、B2O3：10.0份，ZnO：5.1份、Al2O3：1.05份、Sb2O3：0.1份、CaO：3.5份、Na2O：2.7份、MgO：2.5份。
5.一种如权利要求1所述的H-ZBaF类光学玻璃的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：将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1300-1500℃下经过熔化、澄清、搅拌均化、降温至1100-1200℃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，即得到所述光学玻璃。
6.根据权利要求5所述的H-ZBaF类光学玻璃，其特征在于：所述光学玻璃折射率为1.62～1.72，阿贝数为38～53。
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