CN107555783A

CN107555783A - 光学玻璃及光学元件

Info

Publication number: CN107555783A
Application number: CN201710879555.1A
Authority: CN
Inventors: 匡波
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: CN107555783B; CN104230166A

Abstract

本发明提供一种具有较低转变温度，耐失透性和化学稳定性良好且成本低廉的光学玻璃，其折射率为1.58～1.64，阿贝数为60～67。光学玻璃，其组成按重量百分比含有：P₂O₅：30～50％、La₂O₃：0.1～2％、Gd₂O₃：0～5％、Li₂O：0.1～5％、MgO：2～10％、CaO：3～10％、BaO：30～50％、Al₂O₃：0～5％，但不含有B₂O₃。本发明通过合理调整个组分的含量且不加入B₂O₃和GeO₂组分，使玻璃具有良好的化学稳定性，并具有较低的转变温度。本发明的光学玻璃抗潮湿大气作用稳定性RC为1级，抗酸作用稳定性RA为1级，光学玻璃密度为3.8g/cm³以下，转变温度为520℃以下，适于精密模压并且成本较低。

Description

光学玻璃及光学元件

本申请是针对申请号为201310236794.7，申请日为2013年6月17日，名称为“光学玻璃及光学元件”的发明专利申请的分案申请。

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1.58～1.64、阿贝数(ν_d)为60～67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

近年来，随着数码相机和可拍照手机的广泛普及，普通的球面透镜也在向非球面透镜发展，这就需要更多的中等折射率、低色散的光学玻璃。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。

CN102476916A公开了一种光学玻璃，其含有大量的B₂O₃，这会使得玻璃在融化时挥发性增大，同时玻璃的耐失透性变差，其转变温度为600℃左右，精密模压温度明显偏高。CN101823839A公开了一种光学玻璃，其中含有20～34％的ZnO，如此高的锌含量势必会使玻璃的耐失透性和化学稳定性降低，其中还含有0.1～11％的GeO₂，会使玻璃的成本大幅度提高。

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，耐失透性和化学稳定性良好且成本低廉的光学玻璃，其折射率(n_d)为1.58～1.64，阿贝数(ν_d)为60～67。

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含有：P₂O₅：30～50％、La₂O₃：0.1～2％、Gd₂O₃：0～5％、Li₂O：0.1～5％、MgO：2～10％、CaO：3～10％、BaO：30～50％、Al₂O₃：0～5％，但不含有B₂O₃。

进一步的，还含有：ZnO：0～1％、Sb₂O₃：0～0.5％。

进一步的，其组成按重量百分比为：P₂O₅：30～50％、ZnO：0～1％、La₂O₃：0.1～2％、Gd₂O₃：0～5％、Li₂O：0.1～5％、MgO：2～10％、CaO：3～10％、BaO：30～50％、Al₂O₃：0～5％、Sb₂O₃：0～0.5％。

进一步的，其中：P₂O₅：35～47％。

进一步的，其中：La₂O₃：0.1～1.5％。

进一步的，其中：Gd₂O₃：0.5～3％。

进一步的，其中：Li₂O：0.5～3％。

进一步的，其中：MgO：3～7％。

进一步的，其中：CaO：4～8％。

进一步的，其中：BaO：35～46％。

进一步的，其中：Al₂O₃：0.1～3％。

进一步的，所述光学玻璃的抗潮湿大气作用稳定性RC为1级，抗酸作用稳定性RA为1级。

进一步的，所述光学玻璃密度为3.8g/cm³以下，转变温度为520℃以下。

进一步的，所述光学玻璃折射率为1.58～1.64，阿贝数为60～67。

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：通过合理调整个组分的含量且不加入B₂O₃和GeO₂组分，使玻璃具有良好的化学稳定性，并具有较低的转变温度。本发明的光学玻璃的折射率为1.58～1.64，阿贝数为60～67，抗潮湿大气作用稳定性RC为1级，抗酸作用稳定性RA为1级，光学玻璃密度为3.8g/cm³以下，转变温度为520℃以下，适于精密模压并且成本较低。

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，各个组分含量的比值是用重量％表示。

P₂O₅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耐失透性恶化，含量过多则会使化学稳定性下降且难获得预期的光学性能，因此P₂O₅的含量限定为30～50％，优选含量为35～47％。

ZnO可以降低玻璃的析晶倾向，但其含量不可过高，否则会使玻璃的耐失透性和化学稳定性降低，增大玻璃色散，所以ZnO的含量限定为0～1％。

La₂O₃可用于提高玻璃的折射率、降低色散，是本发明的必须组分，若其含量过高会引起玻璃软化温度上升，抗失透性变差。因此La₂O₃的含量限定为0.1～2％，优选含量为0.1～1.5％。

Gd₂O₃具有提高玻璃折射率和化学稳定性的作用，尤其在本发明中，Gd₂O₃与La₂O₃共同存在，可显著提高玻璃的抗失透性能和化学稳定性，若其含量过多，则会提高玻璃的转变温度，不利于精密模压，所以Gd₂O₃限定为0～5％，优选含量为0.5～3％。

Li₂O是本发明的必要组份，不仅具有显著降低玻璃的转变温度和密度的作用，而且还有较强的助熔作用。当其含量低于0.1％时，对降低转变温度的作用不明显，若其含量高于5％，则玻璃耐失透性急剧下降。因此Li₂O的含量范围为0.1～5％，优选为0.5～3％。

Na₂O和K₂O等金属氧化物可有效降低玻璃的转变温度和密度，改善玻璃的熔化性能，同时可以通过混合碱效应提高玻璃的化学稳定性，因此，在本发明中可以加入一定量的Na₂O和K₂O等金属氧化物。

MgO有利于提高玻璃的化学稳定性，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。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2～10％，优选为3～7％。

CaO可以提高玻璃的化学稳定性，具有一定的助熔作用，但其含量高于10％则会使玻璃的失透倾向增大，所以CaO的含量限定为3～10％，优选为4～8％。

SrO与MgO的的作用相类似，有利于提高玻璃的化学稳定性，在本发明中可以适量加入SrO。

BaO可以降低玻璃的色散，同时改善玻璃的透过率，若其含量过多则难以得到所期望的转变温度和比重。因此BaO的含量范围为30～50％，优选为35～46％。

Al₂O₃可以提高玻璃的化学稳定性，增大玻璃的高温粘度，但当其含量高于5％，会使玻璃的耐失透性降低，增加熔融难度，所以Al₂O₃的含量限定为0～5％，优选为0.1～3％。

Sb₂O₃在本发明中作为澄清剂使用，其含量范围为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/T 7962.1—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。

密度按照《GB/T 7962.20-1987无色光学玻璃测试方法密度测试方法》测试。

抗潮湿大气作用稳定性RC(S)(表面法)：根据对潮湿大气作用的稳定性分为三级，其中：

1级：在温度50℃，相对湿度85％的条件下，玻璃抛光表面形成水解斑点的时间超过20h；

2级：在温度50℃，相对湿度85％的条件下，玻璃抛光表面形成水解斑点的时间在5～20h；

3级：在温度50℃，相对湿度85％的条件下，玻璃抛光表面形成水解斑点的时间不到5h。

抗酸作用稳定性RA(S)(表面法)：根据对酸溶液作用的稳定性分为三级，其中：

1级：在0.1N(当量浓度)、温度50℃的醋酸溶液作用下，玻璃抛光表面的破坏深度达135nm的时间超过5h；

2级：在0.1N、温度50℃的醋酸溶液作用下，玻璃抛光表面的破坏深度达135nm的时间在1～5h；

3级：在0.1N、温度50℃的醋酸溶液作用下，玻璃抛光表面的破坏深度达135nm的时间不到1h。

经过测试，本发明的光学玻璃具有以下性能：光学玻璃的抗潮湿大气作用稳定性RC(S)为1级；抗酸作用稳定性RA(S)为1级；密度(ρ)为3.8g/cm³以下；转变温度(Tg)为520℃以下；折射率(n_d)为1.58～1.64，阿贝数(ν_d)为60～67。

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(nd)、阿贝数(vd)、密度(ρ)、抗潮湿大气作用稳定性RC(S)、抗酸作用稳定性RA(S)、转变温度(Tg)的结果一起在表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，所得到的光学玻璃抗潮湿大气作用稳定性RC(S)为1级；抗酸作用稳定性RA(S)为1级；密度(ρ)为3.8g/cm³以下；转变温度(Tg)为520℃以下；折射率(n_d)为1.58～1.64，阿贝数(ν_d)为60～67。

Claims

1.光学玻璃，其特征在于，其组成按重量百分比含有：P₂O₅：30～50％、La₂O₃：0.1～2％、Li₂O：0.1～5％、MgO：2～10％、CaO：3～10％、BaO：30～50％、Al₂O₃：0～5％，但不含有B₂O₃。

2.光学玻璃，其特征在于，其组成按重量百分比含有：P₂O₅：30～50％、La₂O₃：0.1～2％、Li₂O：0.1～5％、MgO：2～10％、CaO：3～10％、BaO：30～50％、Al₂O₃：0～5％。

3.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，还含有：Gd₂O₃：0～5％、ZnO：0～1％、Sb₂O₃：0～0.5％。

4.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其组成按重量百分比为：P₂O₅：30～50％、ZnO：0～1％、La₂O₃：0.1～2％、Gd₂O₃：0～5％、Li₂O：0.1～5％、MgO：2～10％、CaO：3～10％、BaO：30～50％、Al₂O₃：0～5％、Sb₂O₃：0～0.5％。

5.如权利要求1～4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其中：P₂O₅：35～47％；和/或La₂O₃：0.1～1.5％；和/或Gd₂O₃：0.5～3％；和/或Li₂O：0.5～3％；和/或MgO：3～7％；和/或CaO：4～8％；和/或：BaO：35～46％；和/或：Al₂O₃：0.1～3％。

6.如权利要求1～5任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的抗潮湿大气作用稳定性RC为1级，抗酸作用稳定性RA为1级，所述光学玻璃密度为3.8g/cm³以下，转变温度为520℃以下。

7.如权利要求1～5任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃折射率为1.58～1.64，阿贝数为60～67。

8.采用权利要求1～7中任一权利要求所述的光学玻璃制成的玻璃预制件。

9.采用权利要求1～7中任一权利要求所述的光学玻璃制成的光学元件。

10.采用权利要求1～7中任一权利要求所述的光学玻璃制成的光学仪器。