CN107935379A - 一种高折射率光学玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种高折射率光学玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高折射率光学玻璃，包括以下成分：40wt％～46wt％的SiO2；1wt％～6wt％的P2O5；2wt％～8wt％的BaO；1wt％～8wt％的WO3；11wt％～15wt％的ZnO；1wt％～5wt％的Nb2O5；11wt％～16wt％的Li2O；12wt％～15wt％的La2O3；2wt％～6wt％的Gd2O3。SiO2具有维持玻璃抗失透性的作用。ZnO能降低玻璃的热膨胀系数和密度，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性和折射率。Gd2O3是提高玻璃折射率、增大阿贝数的有效成分。本发明提供的高折射率的光学玻璃的折射率为1.88～1.92，阿贝数为51～54。

Description

一种高折射率光学玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及光学玻璃技术领域，尤其涉及一种高折射率光学玻璃及其制备方法。
背景技术
近年来，随着数码相机、数字摄像机、照相手机等日益流行，用于光学系统的设备的集成度增大和功能迅速增加，于是要求光学系统具有更高的准确度、更轻的重量和更小的尺寸。因此，非球面镜得到了广泛的应用，并且使用非球面组件已成为光学设计的主流。
非球面透镜的制造广泛使用精密模压的方法。所谓精密模压，就是在一定的温度、压力下，用具有预定产品形状的高精密模具模压玻璃预制件，从而获得具有最终产品形状或非常接近于最终产品形状，并具有光学功能面的玻璃制品。采用精密模压技术制造的非球面透镜不需要再进行研磨抛光，从而可以简化工序。
用于非球面透镜的光学玻璃，要求具有高折射率和低色散率，在现代成像设备中应用较多。现有技术中，光学玻璃已经得到了广泛的报道，例如，申请号为1110168351.X的中国专利文献报道了一种光学玻璃，。以化合物的质量百分比含量计,所述光学玻璃包含:0-5％的SiO2、25-32％的B2O3、30-42％的La2O3、3-7％的ZrO2、5-12％的Nb2O5、0-4％的Al2O3、5-10％的ZnO、小于2％的Y2O3、0-10％的Gd2O3、0-6％的WO3、0-3％的TiO2、0-2％的Sb2O3、0-5％的∑(R2O+RO)。申请号为201710556615.6的中国专利文献报道了一种原料成本较低的环保光学玻璃。光学玻璃，其折射率为1.63-1.70，阿贝数为45-50，组成按重量百分比表示，含有：SiO2+B2O3：30-50％，且SrO/La2O3：0.5-6，SrO＞Al2O3。
但是，上述光学玻璃的折射率有待于进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种高折射率光学玻璃及其制备方法，折射率为1.88～1.92，阿贝数为51～54。
有鉴于此，本发明提供了一种高折射率光学玻璃，包括以下成分：
40wt％～46wt％的SiO2；
1wt％～6wt％的P2O5；
2wt％～8wt％的BaO；
1wt％～8wt％的WO3；
11wt％～15wt％的ZnO；
1wt％～5wt％的Nb2O5；
11wt％～16wt％的Li2O；
12wt％～15wt％的La2O3；
2wt％～6wt％的Gd2O3。
优选的，包括：40wt％～44wt％的SiO2。
优选的，包括：1wt％～4wt％的P2O5。
优选的，包括：4wt％～8wt％的BaO。
优选的，包括：1wt％～4wt％的WO3。
优选的，包括：1wt％～3wt％的Nb2O5。
优选的，包括：14wt％～16wt％的Li2O。
优选的，包括：12wt％～14wt％的La2O3。
优选的，包括：2wt％～5wt％的Gd2O3。
相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的的高折射率光学玻璃形成的光学元件。
本发明提供一种高折射率光学玻璃，包括以下成分：40wt％～46wt％的SiO2；1wt％～6wt％的P2O5；2wt％～8wt％的BaO；1wt％～8wt％的WO3；11wt％～15wt％的ZnO；1wt％～5wt％的Nb2O5；11wt％～16wt％的Li2O；12wt％～15wt％的La2O3；2wt％～6wt％的Gd2O3。SiO2具有维持玻璃抗失透性的作用，并且具有形成玻璃的网格组分的作用。ZnO能降低玻璃的热膨胀系数和密度，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性和折射率。Gd2O3是提高玻璃折射率、增大阿贝数的有效成分。实验结果表明，本发明提供的高折射率的光学玻璃的折射率为1.88～1.92，阿贝数为51～54。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种高折射率光学玻璃，包括以下成分：
40wt％～46wt％的SiO2；
1wt％～6wt％的P2O5；
2wt％～8wt％的BaO；
1wt％～8wt％的WO3；
11wt％～15wt％的ZnO；
1wt％～5wt％的Nb2O5；
11wt％～16wt％的Li2O；
12wt％～15wt％的La2O3；
2wt％～6wt％的Gd2O3。
作为优选方案，40wt％～44wt％的SiO2，1wt％～4wt％的P2O5，4wt％～8wt％的BaO，1wt％～4wt％的WO3，1wt％～3wt％的Nb2O5，14wt％～16wt％的Li2O，12wt％～14wt％的La2O3，2wt％～5wt％的Gd2O3。
SiO2是重要的玻璃形成体氧化物，以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网络，是形成光学玻璃的骨架。SiO2具有维持玻璃抗失透性的作用。P2O5以磷氧四面体[PO4]形成磷酸盐玻璃的结构网络，是形成本发明玻璃的必需组分，P2O5能提高玻璃的色散系数和透过紫外线的能力。BaO能增加光学玻璃的折射率、光泽和化学稳定性，同时BaO还能有效降低玻璃粘度,使得玻璃本身的活性较大。WO3是一种改良光学玻璃抗失透性的组分。
ZnO能降低玻璃的热膨胀系数和密度，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性和折射率。Nb2O5是赋予玻璃高折射率的组分，并且具有改进玻璃的抗失透性的作用。La2O3能提高光学玻璃折射率。
本发明还提供一种由上述技术方案所述的光学玻璃形成的光学元件。本发明的光学元件由上述本发明的光学玻璃形成，因此，该光学元件具有上述光学玻璃的各种特性。
本发明提供的光学玻璃的性能参数按照如下方法进行测试。
其中折射率(nd)值为(-2℃/h)-(-6℃/h)的退火值，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。
将玻璃制作成10mm±0.1mm厚度的样品，测试玻璃在透射比达到80％对应的波长λ80。
条纹用点光源和透镜组成的条纹仪，从最容易看见的条纹的方向上，与标准试样作比较检查，在规定条件下检测条纹。A0级以上的条纹无肉眼可见的条纹。
玻璃气泡质量按GB/T7962.8-1987规定的测试方法进行测量。
粘度根据ASTM C965标准规定的测试方法，用旋转粘度计进行测试。
本发明的光学元件由上述的光学玻璃形成，折射率为1.88～1.92，阿贝数为51～54。本发明提供的光学元件适用于数码相机、数码摄像机和照相手机等。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料均为市购。
将实施例1～6中光学玻璃的成分所对应的原料按比例称量，充分混合后加入铂金坩埚内，在1060～1320℃下熔化、澄清、均化后降温；
在540～620℃左右将熔融玻璃浇注入预热后的金属模；
将注入预热后的金属模的熔融玻璃同金属模一起放入退火炉内徐冷退火后得到光学玻璃，测试光学玻璃的相关参数。实施例1～6提供的光学玻璃在压型时不析晶、不失透。
实施例1～6提供的光学玻璃的折射率、阿贝数、转变温度、透光性能、气泡、条纹性能和粘度如表1所示。
实施例1～6提供的光学玻璃组分百分比及对应性能如表1所示。
表1实施例1～6提供的光学玻璃的组分百分比及对应性能
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高折射率光学玻璃，其特征在于，包括以下成分：
40wt％～46wt％的SiO2；
1wt％～6wt％的P2O5；
2wt％～8wt％的BaO；
1wt％～8wt％的WO3；
11wt％～15wt％的ZnO；
1wt％～5wt％的Nb2O5；
11wt％～16wt％的Li2O；
12wt％～15wt％的La2O3；
2wt％～6wt％的Gd2O3。
2.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：40wt％～44wt％的SiO2。
3.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：1wt％～4wt％的P2O5。
4.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：4wt％～8wt％的BaO。
5.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：1wt％～4wt％的WO3。
6.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：1wt％～3wt％的Nb2O5。
7.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：14wt％～16wt％的Li2O。
8.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：12wt％～14wt％的La2O3。
9.根据权利要求1所述的高折射率光学玻璃，其特征在于，包括：2wt％～5wt％的Gd2O3。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的高折射率光学玻璃形成的光学元件。
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