CN108069591A - 玻璃组合物及化学钢化玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有1.68‑1.74的折射率和26‑32的阿贝数的适于化学钢化的玻璃组合物，具有优异的化学稳定性和硬度。玻璃组合物，其组成按重量百分比表示，含有：SiO2：20‑45％；ZrO2：大于0但小于或等于10％；ZnO：1‑10％；TiO2：15‑35％；Nb2O5：大于或等于1％但小于15％；Na2O：10‑25％；Al2O3：0‑10％。本发明通过合理的组分配比，使本发明玻璃组合物具有优异的化学稳定性和硬度，且适于化学钢化，钢化后具有优异的抗弯强度，满足车载设备等的使用。

Description

玻璃组合物及化学钢化玻璃
技术领域
本发明涉及一种玻璃组合物，尤其是涉及一种折射率范围在1.68-1.74，阿贝数范围在26-32的玻璃组合物，以及由该玻璃组合物经钢化处理后的化学钢化玻璃。
背景技术
近年来，为了消除汽车驾驶过程中的观察死角，搭载于汽车上的摄像设备的使用越来越广泛。传统的车载摄像设备采用塑料材料或者低折射玻璃材料制成的光学元件，其难以满足像质的高清晰度和摄像角度的广角化，因此材料研发人员一直寻求折射率更高的玻璃材料，使之符合车载要求。
车载摄像机中所使用的镜头等设备随时可能受到汽车行驶过程中的冲击或风压、以及飞扬的沙石等的打击，因此搭载于车载摄像机的透镜等光学元件要求具有较高的硬度。同时汽车可能处于酸雨、粉尘、高氮氧化物含量等恶劣环境中，这也要求搭载于车载摄像机的透镜等光学元件具有优异化学稳定性。
CN105948482A公开了一种折射率在1.66-1.73、阿贝数在30-36范围内的光学玻璃，其组分中含有25-35重量％的Nb2O5，如此高含量的Nb2O5容易使玻璃的耐失透性能恶化，使玻璃产生析晶。CN1200897C公开了一种1.69-1.72、阿贝数在29-36范围内的光学玻璃，其含有32-45重量％的P2O5，该玻璃的化学稳定性较差，难以满足恶劣环境中的车载镜头使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有1.68-1.74的折射率和26-32的阿贝数的适于化学钢化的玻璃组合物，具有优异的化学稳定性和硬度。
本发明还要提供一种上述玻璃组合物形成的光学预制件、光学元件及光学仪器。
本发明还要提供一种上述玻璃组合物钢化后的钢化玻璃所形成的光学预制件、光学元件及光学仪器。
本发明解决解决技术问题所采用的技术方案是：玻璃组合物，其组成按重量百分比表示，含有：SiO2：20-45％；ZrO2：大于0但小于或等于10％；ZnO：1-10％；TiO2：15-35％；Nb2O5：大于或等于1％但小于15％；Na2O：10-25％；Al2O3：0-10％。
进一步的，还含有：Li2O：0-8％；K2O：0-8％；MgO：0-10％；CaO：0-10％；SrO：0-5％；BaO：0-4％；B2O3：0-5％；La2O3：0-8％；Sb2O3：0-1％；SnO2：0-1％；CeO2：0-1％。
玻璃组合物，其组成按重量百分比表示为：SiO2：20-45％；ZrO2：大于0但小于或等于10％；ZnO：1-10％；TiO2：15-35％；Nb2O5：大于或等于1％但小于15％；Na2O：10-25％；Al2O3：0-10％；Li2O：0-8％；K2O：0-8％；MgO：0-10％；CaO：0-10％；SrO：0-5％；BaO：0-4％；B2O3：0-5％；La2O3：0-8％；Sb2O3：0-1％；SnO2：0-1％；CeO2：0-1％。
进一步的，其中：SiO2：26-42％；和/或ZrO2：1-8％；和/或ZnO：2-10％；和/或TiO2：18-32％；和/或Nb2O5：2-12％；和/或Na2O：11-23％；和/或Al2O3：0.5-8％；和/或Li2O：0.5-7％；和/或K2O：0-5％；和/或MgO：0.5-8％；和/或CaO：0.5-8％；和/或SrO：0-3％；和/或BaO：0-2％；和/或B2O3：0-3％；和/或La2O3：0-5％。
进一步的，其中各组分满足以下7种条件中的一种或一种以上：
(1)Nb2O5/TiO2：0.6以下；
(2)ZrO2/ZnO：0.2-0.8；
(3)Rn2O：11-35％；
(4)RO：10％以下；
(5)MgO/RO：0.2-0.8；
(6)RO/(Rn2O+RO)：0.5以下；
(7)Na2O/Rn2O：0.6以上；
其中Rn2O是Li2O、Na2O和K2O含量的合计值，RO是MgO、CaO、SrO和BaO含量的合计值。
进一步的，其中：SiO2：31-41％；和/或ZrO2：2-6％；和/或ZnO：3-8％；和/或TiO2：21-30％；和/或Nb2O5：3-9％；和/或Na2O：12-20％；和/或Al2O3：1-5％；和/或Li2O：1-6％；和/或K2O：0-3％；和/或MgO：1-6％；和/或CaO：1-5％；和/或B2O3：0-1％；和/或La2O3：0-1％。
进一步的，其中各组分满足以下7种条件中的一种或一种以上：
(1)Nb2O5/TiO2：0.5以下；
(2)ZrO2/ZnO：0.3-0.7；
(3)Rn2O：12-30％；
(4)RO：8％以下；
(5)MgO/RO：0.3-0.7；
(6)RO/(Rn2O+RO)：0.4以下；
(7)Na2O/Rn2O：0.7以上；
其中Rn2O是Li2O、Na2O和K2O含量的合计值，RO是MgO、CaO、SrO和BaO含量的合计值。
进一步的，不含有B2O3和/或BaO。
进一步的，玻璃的折射率nd为1.68-1.74，优选1.69-1.73；阿贝数νd为26-32，优选27-31。
进一步的，玻璃的转变温度Tg为550℃以下，耐酸作用稳定性DA为1类，耐水作用稳定性DW为1类。
光学预制件，采用上述的玻璃组合物制成。
光学元件，采用上述的玻璃组合物制成。
光学仪器，采用上述的玻璃组合物制成。
化学钢化玻璃，采用上述的玻璃组合物经过化学钢化制成。
进一步的，抗弯强度σ≥600MPa，努氏硬度Hk≥550×107Pa；抗冲击强度为将32g的钢球从500mm的高度落向所述钢化玻璃不会发生断裂，优选高度为550mm以上，更优选高度为600mm以上；将62g的钢球从350mm的高度落向所述钢化玻璃不会发生断裂，优选高度为400mm以上，更优选高度为450mm以上。
光学元件，采用上述的化学钢化玻璃制成。
光学仪器，采用上述的化学钢化玻璃制成。
本发明的有益效果：通过合理的组分配比，使本发明玻璃组合物具有优异的化学稳定性和硬度，且适于化学钢化，钢化后具有优异的抗弯强度，满足车载设备等的使用。
附图说明
图1是本发明的化学钢化玻璃的抗弯强度的测试示意图。
具体实施方式
Ⅰ、玻璃组合物
下面对本发明的玻璃组合物的组成进行详细说明，各玻璃组分的含量、总含量如没有特别说明，则都采用重量百分比进行表示。另外，在以下的说明中，提到规定值以下或规定值以上时，也包括该规定值。
[关于必要组分和非必要组分]
SiO2是本发明玻璃的必要的网络形成氧化物，在维持玻璃稳定性、熔融玻璃的成型性方面是必要的组分。当其含量低于20％时，难以满足玻璃稳定性的要求；当其含量高于45％时，玻璃化转变温度、液相温度上升，熔融性、耐失透性降低。因此，SiO2的含量范围为20-45％，优选为26-42％，更优选为31-41％。
ZrO2具有调整玻璃的光学常数、提高表面耐候性和可见光透过率的效果，尤其在本发明中，是获得高硬度不可或缺的成分，但当其含量高于10％时，玻璃的转变温度升高，耐失透性变差。因此，本发明中ZrO2的含量为大于0但小于或等于10％，优选为1-8％，更有选为2-6％。
ZnO具有改善玻璃的熔融能力和抗析晶性以及降低液相线温度和玻璃转变温度的作用，当其含量小于1％时，上述效果不明显；当其含量超过10％时，耐失透稳定性降低，化学稳定性下降。因此，ZnO含量范围为1-10％，优选为2-10％，更优选为3-8％。
发明人经过研究发现，通过控制ZrO2含量与ZnO含量的比值ZrO2/ZnO在0.2-0.8范围内，可使玻璃在具有优异的熔融性和转变温度的同时，进一步提高硬度，优选ZrO2/ZnO的值为0.3-0.7。
TiO2可以提高玻璃的折射率和色散，改善化学稳定性以及抗析晶性，并能参与玻璃网络形成。当其含量低于15％时，玻璃的折射率和色散难以满足要求；当其含量超过35％时，耐失透性和可见光区域的短波长区域的透过率变差。因此，本发明中TiO2含量范围为15-35％，优选为18-32％，尤其是当本发明中TiO2的含量在21％以上时，玻璃的表面耐候性显示优异，因此本发明中的TiO2含量更优选为21-30％。
Li2O具有助熔作用，并且能够增加玻璃的高温熔融性，降低玻璃化转变温度。如果其含量超过8％，则玻璃的化学稳定性和加工性能变差，因此Li2O的含量为0-8％，适当加入一定量的Li2O，可作为化学钢化过程中的离子交换成分，但当其含量过多，则玻璃钢化性能难以满足要求，优选Li2O含量为0.5-7％，更优选为1-6％。
Na2O具有改善玻璃的熔融性和热膨胀系数的作用，同时也是化学钢化过程中离子交换的必要组分。当其含量低于10％时，无法满足玻璃实现钢化后强度需求；当其含量大于25％时，玻璃的析晶性能下降。因此，Na2O的含量范围为10-25％，优选为11-23％，更优选为12-20％。
K2O具有助熔性能，但当其含量超过8％时，玻璃的析晶性能恶化，且不利于化学钢化过程中的离子交换。因此其含量为0-8％，优选为0-5，更优选为0-3％。
本发明玻璃中，Li2O、Na2O和K2O含量的合计值Rn2O优选控制在11-35％，可有效提高玻璃的稳定性和熔融性，降低转变温度，对可见光区域的透过率有较大提升作用，更优选Rn2O含量为12-30％。
本发明通过控制Na2O含量与碱金属总含量Rn2O的比值Na2O/Rn2O在0.6以上，可增加玻璃钢化后的表面致密度，进一步增加玻璃的抗弯强度，优选Na2O/Rn2O的值在0.7以上。
本发明中引入1％以上的Nb2O5对提高玻璃折射率、降低液相温度有极好的效果，还可以提高玻璃的抗析晶性。如果其含量超过15％，则玻璃的化学稳定性恶化，无法满足化学钢化等要求。因此，Nb2O5的含量范围为大于或等于1％但小于15％，优选范围为2-12％，更优选范围为3-9％。
发明人经过大量研究发现，通过控制Nb2O5含量与TiO2含量的比值Nb2O5/TiO2在0.6以下，可提高玻璃的化学稳定性和抗析晶性能，可在维持玻璃所需的光学常数的同时，抑制可见光透过率的下降，优选Nb2O5/TiO2在0.5以下。
本发明中引入MgO可以改善玻璃的熔融性，但其含量超过10％时，则玻璃的阿贝数增加，且液相温度上升。因此，本发明中MgO含量为0-10％，优选为0.5-8％，更优选为1-6％。
CaO在提高耐失透性、调整光学常数方面是有效的，但若其含量超过10％，则反而使化学稳定性和耐失透性恶化。因此，CaO的含量限定为0-10％，优选为0.5-8％，更优选为1-5％。
SrO具有提高化学耐久性的作用，但如果导入过量，则玻璃的稳定性会降低并且会提高液相温度，因此本发明玻璃中SrO含量为0-5％，优选为0-3％。
BaO的引入可提高玻璃的折射率，适当增加耐气候稳定性，但导入过量时，会极大地阻碍化学钢化过程中的离子交换，并且玻璃的硬度急剧降低。因此，BaO的含量为0-4％，优选为0-2％，更优选为不引人。
本发明优选控制MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量RO在10％以下，可抑制玻璃的液相线温度上升和抗析晶性能的下降，优选RO含量在8％以下。通过优选控制MgO与碱土金属氧化物总含量RO的比值MgO/RO在0.2-0.8范围内，可显著改善玻璃的加工性能，防止玻璃在加工过程中炸裂的发生，同时优化玻璃的耐水稳定性，优选MgO/RO的值在0.3-0.7范围内。
本发明优选将碱土金属氧化物含量的合计值RO与碱金属氧化物和碱土金属氧化物含量的合计值(Rn2O+RO)的比值RO/(Rn2O+RO)限定在0.5以下，可优化玻璃的钢化性能，提高玻璃的钢化效果，进一步提高玻璃的抗弯强度和硬度，优选RO/(Rn2O+RO)在0.4以下。
Al2O3可提高玻璃的高温粘度和化学稳定性，并可提高玻璃的可成形性。但当其引入过量时，玻璃的折射率减小，且抗析晶稳定性也降低，因此Al2O3的含量为0-10％，优选为0.5-8％，更优选为1-5％。
B2O3可提高玻璃的熔融性能，但其含量过多时会破坏玻璃的化学稳定性，降低折射率，因此B2O3的含量限定为0-5％，优选为0-3％，更优选为0-1％，进一步优选为不含有。
La2O3的适量引入可提高玻璃的折射率和化学稳定性，但其含量超过8％时，玻璃的液相线温度升高，耐失透性下降。因此，本发明中La2O3的含量限定为0-8％，优选为0-5％，更优选为0-1％。
通过少量添加Sb2O3、SnO2、CeO2组分可以提高玻璃的澄清效果，但当Sb2O3含量超过1％时，玻璃有澄清性能降低的倾向，同时由于其强氧化作用促进了成型模具的恶化，因此本发明优选Sb2O3的添加量为0-1％，更优选为0-0.5％。SnO2也可以作为澄清剂来添加，但当其含量超过1％时，则玻璃会着色，或者当加热、软化玻璃并进行模压成形等再次成形时，Sn会成为晶核生成的起点，产生失透的倾向。因此本发明的SnO2的含量优选为0-1％，更优选为0-0.5％。CeO2的作用及添加量比例与SnO2一致，其含量优选为0-1％，更优选为0-0.5％。
[关于不应含有的成分]
在不损害本发明的玻璃特性的范围内，根据需要能够添加上述未曾提及的其他成分。但是V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属成分，即使单独或复合地少量含有的情况下，玻璃也会被着色，在可见光区域的特定的波长产生吸收，从而减弱本发明的提高可见光透过率效果的性质，因此，特别是对于可见光区域波长的透过率有要求的玻璃，优选实际上不包含。
Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的阳离子，近年来作为有害的化学物质而有控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序，直至加工工序以及产品化后的处置上对环境保护的措施是必需的。因此，在重视对环境的影响的情况下，除了不可避免地混入以外，优选实际上不含有它们。由此，玻璃组合物实际上不包含污染环境的物质。因此，即使不采取特殊的环境对策上的措施，本发明的玻璃组合物也能够进行制造、加工以及废弃。
下面，对本发明的玻璃组合物的特性进行说明。
[玻璃组合物的光学常数]
本发明玻璃组合物的折射率(nd)与阿贝数(νd)按照GB/T7962.1-2010规定的方法进行测试。
本发明的玻璃组合物是高折射率高色散玻璃，高折射率高色散玻璃制成的透镜多与高折射率低色散玻璃制成的透镜相组合，用于色差校正。本发明的玻璃组合物从赋予适于其用途的光学特性的角度考虑，玻璃折射率(nd)的范围为1.68-1.74，优选的范围为1.69-1.73；本发明玻璃的阿贝数(νd)的范围为26-32，优选范围为27-31。
[玻璃组合物的转变温度]
本发明玻璃组合物的转变温度(Tg)按GB/T7962.16-2010规定的方法进行测量。
玻璃在某一温度区间会逐渐由固态变成可塑态。转变温度是指玻璃试样从室温升温至驰垂温度，其低温区域和高温区域直线部分延长线相交的交点所对应的温度。
本发明玻璃的转变温度(Tg)在570℃以下，优选560℃以下，更优选550℃以下，进一步优选为545℃以下。
[玻璃组合物的化学稳定性]
光学元件在制造和使用过程中，其抛光表面抵抗各种侵蚀介质作用的能力称为玻璃组合物的化学稳定性。
本发明玻璃的耐水作用稳定性DW(粉末法)、耐酸作用稳定性DA(粉末法)均为2类以上，优选为1类以上。
上述耐水作用稳定性DW(粉末法)按GB/T17129的测试方法，根据下式计算：
DW＝(B-C)/(B-A)*100
式中：DW—玻璃浸出百分数(％)
B—过滤器和试样的质量(g)
C—过滤器和侵蚀后试样的质量(g)
A—过滤器质量(g)
由计算得出的浸出百分数，将玻璃耐水作用稳定DW分为6类见下表。
类别 1 2 3 4 5 6
浸出百分数(DW) <0.04 0.04-0.10 0.10-0.25 0.25-0.60 0.60-1.10 >1.10
上述耐酸作用稳定性DA(粉末法)按GB/T17129的测试方法，根据下式计算：
DA＝(B-C)/(B-A)*100
式中：DA—玻璃浸出百分数(％)
B—过滤器和试样的质量(g)
C—过滤器和侵蚀后试样的质量(g)
A—过滤器质量(g)
由计算得出的浸出百分数，将玻璃耐酸作用稳定DA分为6类见下表。
类别 1 2 3 4 5 6
浸出百分数(DA) <0.20 0.20-0.35 0.35-0.65 0.65-1.20 1.20-2.20 >2.20
Ⅱ、光学预制件A与光学元件B
下面，描述本发明的光学预制件A与光学元件B。
本发明的光学预制件A与光学元件B均由上述本发明的玻璃组合物形成。本发明的光学预制件A具有高折射率高色散特性；本发明的光学元件B具有高折射率高色散特性，能够以低成本提供光学价值高的各种透镜、棱镜等光学元件。
作为透镜的例子，可举出透镜面为球面或非球面的凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜。
这种透镜通过与高折射率低色散玻璃制成的透镜组合，可校正色差，适合作为色差校正用的透镜。另外，对于光学体系的紧凑化也是有效的透镜。
对于棱镜来说，由于折射率高，因此通过组合在摄像光学体系中，通过弯曲光路，朝向所需的方向，即可实现紧凑、广角的光学体系。
Ⅲ、光学仪器C
本发明玻璃组合物所形成的光学元件B可用于各类光学仪器C，通过使用一个或多个光学元件B形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件。
本发明涉及使用上述的光学元件B生产的光学部件或光学组件的应用，所述光学部件或光学组件可用于例如传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件。
Ⅳ、钢化玻璃
本发明的玻璃组合物可通过盐浴炉等设备进行钢化，将所获得的玻璃组合物切割或压制成预定形状，放置于防腐蚀样品架上，在KNO3和/或NaNO3盐浴中于370-480℃下进行4-8h的离子交换处理。
本发明钢化玻璃具有以下的特性：
[努氏硬度]
努氏硬度Hk按GB/T7962.18-2010规定的测试方法测量。
该方法采用对称棱角为172°30’和130°的四角锥金刚石压头，给其施加一定负荷垂直压在试样上，保持一定时间后，撤去负荷，用显微镜观察并测量试样上压痕对角线的长度，按下列公式计算Hk硬度：
Hk＝1.4229F/d2
式中：
F表示加压负荷，N；
d表示压痕长对角线的长度，mm；
Hk表示努氏硬度，107Pa。
本发明钢化玻璃具有的努氏硬度(Hk)为550×107Pa以上。
[抗弯强度]
抗弯强度采用四点法进行测试，样品为36×29×0.8mm平片，如图1所示。将样品放置在相距30mm的两个支点A、B上，在支点中央的C、D两点上负重，折断时的最大弯曲应力为F。四点法抗弯强度公式为：
式中：
σ(4.L)：四点法抗弯强度(MPa)；
L：下部二支点间的跨距(mm)；
l：上部负重点间距(mm)；
F：样品断裂时的最大弯曲应力(N)；
W：样品的宽度；
t：样品的厚度。
本发明钢化玻璃具有的抗弯强度(σ)为550MPa以上,优选为580MPa以上，更优选为600MPa以上。
[抗冲击强度]
抗冲击强度采用高空落球法进行测试，样品为36×29×0.8mm平片，分别将质量为32g和62g的钢球从300mm高度开始以自由下落形式垂直冲击样品，若冲击后样品完好，则将冲击高度依次升高50mm进行冲击，直至样品破碎，以最后冲击高度来计量玻璃的抗冲击强度。
本发明钢化玻璃的抗冲击强度为将32g的钢球从500mm的高度落向钢化玻璃不会发生断裂，优选高度为550mm以上，更优选高度为600mm以上；将62g的钢球从350mm的高度落向钢化玻璃不会发生断裂，优选高度为400mm以上，更优选高度为450mm以上。
Ⅴ、光学元件D
本发明的光学元件D由上述本发明的钢化玻璃形成,本发明的光学元件D具有高折射率高色散特性，能够以低成本提供光学价值高、高硬度和抗弯强度的各种透镜、棱镜、玻璃片等光学元件。
作为透镜的例子，可举出透镜面为球面或非球面的凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜。
这种透镜通过与高折射率低色散玻璃制成的透镜组合，可校正色差，适合作为色差校正用的透镜。另外，对于光学体系的紧凑化也是有效的透镜。
对于棱镜来说，由于折射率高，因此通过组合在摄像光学体系中，通过弯曲光路，朝向所需的方向，即可实现紧凑、广角的光学体系。
Ⅵ、光学仪器E
本发明钢化玻璃和其所形成的光学元件D可用于各类光学仪器E，通过使用一个或多个光学元件D形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件，由于其具有高硬度、优异的抗弯强度和化学稳定性，特别适合应用于车载领域的摄像设备和装置。
实施例
采用如下实施例对本发明进行解释，但本发明不应局限于这些实施例。
生产玻璃组合物的熔融和成型方法可以采用本领域技术人员公知的技术。将玻璃原料(碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物、氧化物、硼酸等)按照玻璃氧化物的配比称重配合并混合均匀后，投入熔炼装置中(如铂金坩埚)，然后在1250～1350℃采取适当的搅拌、澄清、均化后，降温至1200℃以下，浇注或漏注在成型模具中，最后经退火、加工等后期处理，或者通过精密压型技术直接压制成型。
[玻璃组合物实施例]
本发明实施例中的玻璃组合物通过上述方法形成后按照上述的性能测试方法进行测试，并将测定结果表示在表1-4中。另外，本发明玻璃组合物在熔融、澄清、均化后，通过铂金或铂合金出料管流出到成型模具中成型为块料或型料，玻璃冷却后观察玻璃内部和表面，玻璃内部或表面出现晶体表明玻璃析晶性能不足。玻璃内部和表面没有析晶晶体出现用“A”表示，内部或表面有析晶晶体出现用“O”表示。
表1
表2
表3
表4
[光学预制件A实施例]
将表1-4中实施例1-40所得到的玻璃切割成预定大小，再在表面上均匀地涂布脱模剂，然后将其加热、软化，进行加压成型，制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜的预制件。
[光学元件B实施例]
将上述光学预制件实施例所得到的这些预制件退火，在降低玻璃内部变形的同时进行微调，使得折射率等光学特性达到所需值。
接着，对各预制件进行磨削、研磨，制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜。所得光学元件的表面上还可涂布防反射膜。
[光学仪器C实施例]
将上述光学元件B通过光学设计，通过使用一个或多个光学元件B形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件。
[化学钢化玻璃实施例]
将上述表4中所获得的玻璃组合物切割或压制成适于测定抗弯强度及硬度的形状，放置于防腐蚀样品架上，在KNO3和/或NaNO3盐浴中于370-480℃下进行4-8h的离子交换处理，得到表5的化学钢化玻璃，并将所得化学钢化玻璃的抗弯强度、抗冲击强度及硬度性能测试结果表示在表中，由于本化学钢化玻璃由上述玻璃组合物制成，因此具有上述玻璃组合物相同的折射率、阿贝数、化学稳定性、转变温度和抗析晶稳定性等性能。
表5
[光学元件D实施例]
将表1-4所述的玻璃组合物切割或压制成预定形状，经退火微调后，经化学钢化后形成化学钢化玻璃，也可在表面上涂布防反射膜，形成光学元件D。
[光学仪器E实施例]
将上述光学元件D通过光学设计，通过使用一个或多个光学元件D形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件，尤其可用于车载领域的摄像设备和装置。

Claims (17)

1.玻璃组合物，其特征在于，其组成按重量百分比表示，含有：SiO2：20-45％；ZrO2：大于0但小于或等于10％；ZnO：1-10％；TiO2：15-35％；Nb2O5：大于或等于1％但小于15％；Na2O：10-25％；Al2O3：0-10％。
2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，还含有：Li2O：0-8％；K2O：0-8％；MgO：0-10％；CaO：0-10％；SrO：0-5％；BaO：0-4％；B2O3：0-5％；La2O3：0-8％；Sb2O3：0-1％；SnO2：0-1％；CeO2：0-1％。
3.玻璃组合物，其特征在于，其组成按重量百分比表示为：SiO2：20-45％；ZrO2：大于0但小于或等于10％；ZnO：1-10％；TiO2：15-35％；Nb2O5：大于或等于1％但小于15％；Na2O：10-25％；Al2O3：0-10％；Li2O：0-8％；K2O：0-8％；MgO：0-10％；CaO：0-10％；SrO：0-5％；BaO：0-4％；B2O3：0-5％；La2O3：0-8％；Sb2O3：0-1％；SnO2：0-1％；CeO2：0-1％。
4.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，其中：SiO2：26-42％；和/或ZrO2：1-8％；和/或ZnO：2-10％；和/或TiO2：18-32％；和/或Nb2O5：2-12％；和/或Na2O：11-23％；和/或Al2O3：0.5-8％；和/或Li2O：0.5-7％；和/或K2O：0-5％；和/或MgO：0.5-8％；和/或CaO：0.5-8％；和/或SrO：0-3％；和/或BaO：0-2％；和/或B2O3：0-3％；和/或La2O3：0-5％。
5.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，其中各组分满足以下7种条件中的一种或一种以上：
(1)Nb2O5/TiO2：0.6以下；
(2)ZrO2/ZnO：0.2-0.8；
(3)Rn2O：11-35％；
(4)RO：10％以下；
(5)MgO/RO：0.2-0.8；
(6)RO/(Rn2O+RO)：0.5以下；
(7)Na2O/Rn2O：0.6以上；
其中Rn2O是Li2O、Na2O和K2O含量的合计值，RO是MgO、CaO、SrO和BaO含量的合计值。
6.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，其中：SiO2：31-41％；和/或ZrO2：2-6％；和/或ZnO：3-8％；和/或TiO2：21-30％；和/或Nb2O5：3-9％；和/或Na2O：12-20％；和/或Al2O3：1-5％；和/或Li2O：1-6％；和/或K2O：0-3％；和/或MgO：1-6％；和/或CaO：1-5％；和/或B2O3：0-1％；和/或La2O3：0-1％。
7.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，其中各组分满足以下7种条件中的一种或一种以上：
(1)Nb2O5/TiO2：0.5以下；
(2)ZrO2/ZnO：0.3-0.7；
(3)Rn2O：12-30％；
(4)RO：8％以下；
(5)MgO/RO：0.3-0.7；
(6)RO/(Rn2O+RO)：0.4以下；
(7)Na2O/Rn2O：0.7以上；
其中Rn2O是Li2O、Na2O和K2O含量的合计值，RO是MgO、CaO、SrO和BaO含量的合计值。
8.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，不含有B2O3和/或BaO。
9.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，玻璃的折射率nd为1.68-1.74，优选1.69-1.73；阿贝数νd为26-32，优选27-31。
10.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，玻璃的转变温度Tg为550℃以下，耐酸作用稳定性DA为1类，耐水作用稳定性DW为1类。
11.光学预制件，采用权利要求1-10任一权利要求所述的玻璃组合物制成。
12.光学元件，采用权利要求1-10任一权利要求所述的玻璃组合物制成。
13.光学仪器，采用权利要求1-10任一权利要求所述的玻璃组合物制成。
14.化学钢化玻璃，采用权利要求1-10任一权利要求所述的玻璃组合物经过化学钢化制成。
15.如权利要求14所述的化学钢化玻璃，其特征在于，抗弯强度σ≥600MPa，努氏硬度Hk≥550×107Pa；抗冲击强度为将32g的钢球从500mm的高度落向所述钢化玻璃不会发生断裂，优选高度为550mm以上，更优选高度为600mm以上；将62g的钢球从350mm的高度落向所述钢化玻璃不会发生断裂，优选高度为400mm以上，更优选高度为450mm以上。
16.光学元件，采用权利要求14所述的化学钢化玻璃制成。
17.光学仪器，采用权利要求14所述的化学钢化玻璃制成。
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