CN111018343B - 光学玻璃及其制备方法和光学元器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学玻璃及其制备方法和光学元器件。所述光学玻璃以摩尔％计含有：B₂O₃：15.0％～45.0％；SiO₂：15.1％～45.0％；La₂O₃：15.0％～30.0％；Gd₂O₃：0.01％～10.0％；Y₂O₃：0.0％～2.9％；ZrO₂：3.0％～13.0％；Nb₂O₅：0.0％～6.0％；ZnO：0.0％～5.0％；TiO₂：0.0％～5.0％；WO₃：0.0％～3.0％；SnO₂：0.0％～1.0％；Sb₂O₃：0.0％～1.0％；所述光学玻璃的折射率n_d为1.86以上，阿贝数υ_d为39～42；所述光学玻璃不含Ta₂O₅。本发明的光学玻璃生产成本低且具有优异的透过性能和化学稳定性，且光学玻璃内部品质优异，气泡、异物少和/或条纹浅。

Description

光学玻璃及其制备方法和光学元器件

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃及其制备方法和光学元器件，属于光学玻璃技术领域。

背景技术

近年来，随着通讯技术及信息数字化的迅速进步与发展，人们对数码相机、摄像机、投影仪、投影电视等的高清化、轻量化、小型化程度的要求越来越高。因而对光学系统中装机镜头的要求也随之增高。迫切需要减少在光学镜头中使用的透镜、棱镜等光学元件的数量，从而使光学系统整体轻量化和小型化。高折射率高阿贝数的光学玻璃，可以很好地修正色差，减少镜片体积和数量，是光学设计中不可缺少的重要光学材料。为了很好地满足光学系统发展的市场要求，需求具有1.86以上的高折射率(n_d)，39以上的高阿贝数 (ν_d)的光学玻璃，其不含有Ta₂O₅等昂贵的稀土原材料，具有低成本、高透过性能、稳定性优等多方面优异的性能。

专利申请CN101014546A公开了一种光学玻璃，其折射率n_d大于1.85，阿贝数ν_d为36以上，以氧化物计，其含有SiO₂、B₂O₃、La₂O₃、Gd₂O₃、Ta₂O₅、 Li₂O作为必须成分，其中Ta₂O₅的含量为大于10质量％且25质量％以下，Ta₂O₅属于昂贵的稀土类氧化物，导致光学玻璃原料的成本大幅度增加。

专利申请CN104803600B公开了一种光学玻璃，其折射率n_d为1.875～ 1.92，阿贝数ν_d为36～45，以氧化物的质量％计，含有1～30％的B₂O₃、5.86～ 20％的SiO₂、15～55％的La₂O₃、10～40％的Gd₂O₃、0.5～10％的Nb₂O₅、1～ 13％(不包括13％)的Ta₂O₅、1～12％的ZrO₂作为必须成分，其中Ta₂O₅属于昂贵的稀土类氧化物，导致光学玻璃原料的成本大幅度增加。

专利申请CN101506115A公开了一种光学玻璃，其包含，以质量％计，总量为12-30％的B₂O₃和SiO₂，总量为55-80％的La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、 ZrO₂、Nb₂O₅和WO₃，2-10％的ZrO₂，0-15％的Nb₂O₅，0-15％的ZnO和0％或更大但小于13％的Ta₂O₅，其中，Ta₂O₅的含量与La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、 ZrO₂、Nb₂O₅和WO₃的总含量之比为0.23或更小，所述光学玻璃具有1.86或更大的折射率n_d和38或更大的阿贝值v_d。该专利申请中引入了Ta₂O₅，Ta₂O₅属于昂贵的稀土类氧化物，导致光学玻璃原料的成本大幅度增加。

发明内容

发明要解决的问题

鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明首先提供一种光学玻璃，其折射率n_d在1.86以上，阿贝数υ_d在39～42范围内，并且透过性能好，化学稳定性优异，熔炼温度低，内部品质优异。

进一步地，本发明还提供一种制备步骤简单，工艺性能优良的光学玻璃的制备方法，以及包括本发明的光学玻璃的光学元器件。

用于解决问题的方案

本发明提供一种光学玻璃，所述光学玻璃以摩尔％计含有：

B₂O₃：15.0％～45.0％；

SiO₂：15.1％～45.0％；

La₂O₃：15.0％～30.0％；

Gd₂O₃：0.01％～10.0％；

Y₂O₃：0.0％～2.9％；

ZrO₂：3.0％～13.0％；

Nb₂O₅：0.0％～6.0％；

ZnO：0.0％～5.0％；

TiO₂：0.0％～5.0％；

WO₃：0.0％～3.0％；

SnO₂：0.0％～1.0％；

Sb₂O₃：0.0％～1.0％；

所述光学玻璃的折射率n_d为1.86以上，阿贝数υ_d为39～42；

所述光学玻璃不含Ta₂O₅。

根据本发明的光学玻璃，其中，所述La₂O₃与Gd₂O₃的摩尔含量之比为不小于1.82，优选为不小于2.50。

根据本发明的光学玻璃，以摩尔％计,La₂O₃、Gd₂O₃和Y₂O₃的总含量与 B₂O₃和SiO₂的总含量之比不大于0.60，优选为不大于0.55。

根据本发明的光学玻璃，其中，所述以摩尔％计,ZrO₂＞Nb₂O5，和/或 Nb₂O₅/ZrO₂≤0.60，优选为Nb₂O₅/ZrO₂≤0.50，进一步优选为Nb₂O₅/ZrO₂≤0.46。

根据本发明的光学玻璃，其中，所述光学玻璃以摩尔％计：所述B₂O₃的含量为18.0％～40.0％；和/或所述SiO₂的含量为18.0％～43.0％；和/或所述La₂O₃的含量为17.0％～28.5％；和/或所述Gd₂O₃的含量为1.0％～8.0％；和 /或所述Y₂O₃的含量为0.5％～2.5％；和/或所述ZrO₂的含量为4.0％～12.0％；和/或所述Nb₂O₅的含量为1.0％～5.0％；和/或所述TiO₂的含量为1.0％～4.0％；和/或所述ZnO的含量为1.0％～4.0％；和/或所述WO₃的含量为0.5％～2.5％；和/或所述Sb₂O₃的含量为0.05％～0.8％；和/或所述SnO₂的含量为0.05％～ 0.8％。

根据本发明的光学玻璃，其中，所述光学玻璃的熔化温度为1330℃以下，优选1300℃以下；和/或液相线温度为1260℃以下，优选1250℃以下；和/或转变温度为720℃以下，优选710℃以下。

根据本发明的光学玻璃，其中，着色度(λ₇₀/λ₅)为385nm/328nm以下，优选为380nm/325nm以下；和/或所述光学玻璃的密度为5.10g/cm³以下，优选 5.00g/cm³以下。

根据本发明的光学玻璃，其中，所述光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为1 类，和/或耐酸作用稳定性D_A为1类，和/或耐碱性R_(OH)S为1级，和/或耐洗涤性RP(S)为1级。

本发明还提供一种根据本发明的光学玻璃的制备方法，该方法包括将各组分按照比例称量、混合，将混合后得到的配合料进行熔炼，并通入含有氧气的气体，使获得的玻璃液反应鼓泡、搅拌，接着浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型，得到光学玻璃。

所得到的光学玻璃气泡、异物少和/或条纹浅，甚至所得到的光学玻璃进一步具有更优异的内部品质，即无气泡、无异物和/或无条纹。

本发明还提供一种光学元器件，其包括根据本发明的光学玻璃，该光学元器件可用于各种光学仪器中。

发明的效果

本发明的光学玻璃的透过性能好，化学稳定性优异，耐酸作用稳定性、耐水作用稳定性、耐碱性、耐洗涤性优异，熔炼温度低。

并且，通过根据本发明的光学玻璃的制备方法，采用特定的熔炼工艺可得到内部品质优异，气泡和异物少和/或条纹浅，并且进一步无气泡、无异物和/或无条纹的光学玻璃，且本发明的熔炼工艺的工艺性能优良，原料成本低，制备步骤简单，适合大批量生产。

具体实施方式

以下将详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

如无特殊声明，本发明所使用的单位均为国际标准单位，并且本发明中出现的数值，数值范围，均应当理解为包含了工业生产中所不可避免的系统性误差。

下面对本发明的光学玻璃的组分详细地进行说明，原料引入方式采用能够引入其相应组分含量的化合物的多种形式。如下所述中，各组分的含量是以摩尔％来表示的。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。

本发明提供一种光学玻璃，所述光学玻璃以摩尔％计含有：

B₂O₃：15.0％～45.0％；

SiO₂：15.1％～45.0％；

La₂O₃：15.0％～30.0％；

Gd₂O₃：0.01％～10.0％；

Y₂O₃：0.0％～2.9％；

ZrO₂：3.0％～13.0％；

Nb₂O₅：0.0％～6.0％；

ZnO：0.0％～5.0％；

TiO₂：0.0％～5.0％；

WO₃：0.0％～3.0％；

SnO₂：0.0％～1.0％；

Sb₂O₃：0.0％～1.0％；

所述光学玻璃的折射率n_d为1.86以上，优选为1.86-1.90，阿贝数υ_d为39-42；

所述光学玻璃不含Ta₂O₅。

关于上述各组分，具体描述如下。

B₂O₃是形成玻璃网络结构的必要成分，可有效提高玻璃的耐失透性能、溶解性并降低玻璃熔化温度和转变温度。如果B₂O₃含量高于45.0％，导致玻璃折射率降低，难以获得所需要的高折射率；如果B₂O₃含量低于15.0％，则玻璃中稀土类氧化物的熔解性降低、耐失透性能较差。因此，B₂O₃的含量控制在15.0％～45.0％之间，优选为18.0％～40.0％之间。

SiO₂是形成玻璃网络结构的必要成分，可有效提高玻璃的耐失透性能，化学稳定性、热稳定性和机械性能，可以增大玻璃熔融粘度以及成型时的粘度，增大操作温度范围，使玻璃易于成型。得到品质优异的玻璃。如果SiO₂含量高于45.0％，则玻璃原料将难以熔解，玻璃折射率将降低，难以获得所需要的高折射率；如果SiO₂含量低于15.1％，则耐失透性能、化学稳定性、热稳定性和机械性能较差。因此，SiO₂含量控制在15.1％～45.0％之间，优选为18.0％～43.0％之间。

La₂O₃是形成玻璃的必要成分，具有提高玻璃折射率、降低色散提高阿贝数的重要作用。La₂O₃的含量低于15.0％，折射率降低，色散升高，难以获得所需要的高折射率低色散这一光学性能；La₂O₃的含量高于30.0％，耐失透性能与熔融性能均下降。因此，La₂O₃的含量控制在15.0％～30.0％之间，优选为17.0～28.5％之间。

Gd₂O₃具有提高玻璃折射率、降低色散的作用，可作为一定量La₂O₃的替代物，有助于改善玻璃的化学稳定性和耐失透性能。Gd₂O₃的含量高于10.0％，耐失透性变差，玻璃熔解性降低。与不含Gd₂O₃的玻璃相比，Gd₂O₃与La₂O₃共存，可以改善玻璃的耐失透性能，因此Gd₂O₃的含量控制在不低于0.01％，优选为1.0～8.0％之间。

Gd₂O₃与La₂O₃共存并组合使用，可以进一步提高玻璃的耐失透性能，提高折射率但不会明显增大色散。可以降低析晶上限温度，提高玻璃的耐失透性能，改善化学稳定性和玻璃的熔融性，在熔解过程中使玻璃化料温度低，易于澄清和均化，达到消除条纹和气泡的作用。但过量含有Gd₂O₃成分易导致玻璃化的Tg升高，耐失透性变差，原材料的成本升高，密度增大。因此为了获得本发明中优异性能的光学玻璃，La₂O₃的摩尔含量与Gd₂O₃的摩尔含量的比率La₂O₃/Gd₂O₃≥1.82，优选为La₂O₃/Gd₂O₃≥2.50。

Y₂O₃具有提高玻璃折射率、降低色散、改善玻璃的耐失透性的作用。通过引入适量的Y₂O₃，可以进一步提高折射率，改善玻璃的稳定性，降低析晶上限温度。但即使不含有Y₂O₃，也可以得到具有所期望的特性的玻璃。因此， Y₂O₃的含量控制在0％～2.9％之间，优选为0.5％～2.5％之间。

过量地引入高折射低色散的稀土氧化物La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃，虽然可以获得高折射率低色散的玻璃，但难以确保玻璃的充分稳定性，增加了生产的难度和成本。通过调整La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和生成体B₂O₃、SiO₂的比率，可以降低析晶上限温度，提高玻璃的耐失透性能，改善化学稳定性和玻璃的熔融性，在熔解过程中使玻璃化料温度低，易于澄清和均化，达到消除条纹和气泡的作用，并且在成型温度区粘度适宜，保证玻璃具有良好的成型性能，从而达到经济地获得高折射低色散玻璃的目的。因此所述La₂O₃、Gd₂O₃和 Y₂O₃的总含量与B₂O₃和SiO₂的总含量之比率不大于0.60，优选为不大于0.55。

Nb₂O₅具有提高玻璃的折射率和色散，同时具有改善化学稳定性和提高玻璃耐失透性能的作用。Nb₂O₅的含量高于6.0％时，则玻璃色散增大，无法获得所要求的低色散玻璃且耐失透性能降低，另外对可见光波段的透过性能也会降低；因此，Nb₂O₅的含量控制在0％～6.0％之间，优选为1.0％～5.0％之间。

ZrO₂具有提高玻璃的折射率和降低色散，能显著增大玻璃的粘度并适当降低热膨胀系数，具有提高耐失透性以及改善化学稳定性特别是能显著提高玻璃的耐碱性、热稳定性和机械性能的作用。ZrO₂的含量高于13.0％时，使玻璃的失透倾向变强，转变温度升高，熔解性能下降，使生产成本大大增加。 ZrO₂的含量低于3.0％时，难以达到所要求的高折射率，玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械性能和玻璃耐失透性能降低。因此，ZrO₂的含量为3.0％～13.0％，优选为4.0％～12.0％。

ZrO₂相对于Nb₂O₅，虽然提高玻璃折射率的效果略差，但是引入较多含量的ZrO₂，对玻璃可见光波段的透过性能没有影响，而引入较多含量的Nb₂O₅，色散大大增加，而且可见光波段的透过性能将大大降低。因此本发明中，ZrO₂＞Nb₂O₅，可以有效抑制玻璃着色，得到可见光透射性优异的玻璃，并且增大玻璃的粘度，提高玻璃的耐失透性能。为进一步提高玻璃透过性能和耐失透性能，本发明中Nb₂O₅/ZrO₂≤0.60,优选为Nb₂O₅/ZrO₂≤0.50，进一步优选为Nb₂O₅/ZrO₂≤0.46。

TiO₂能够强烈提高玻璃的折射率和色散，并能参与玻璃网络形成，起到改善化学稳定性和耐失透性能的作用，以及降低玻璃的密度。但是，TiO₂的含量高于5.0％，玻璃的色散会急剧增加，同时玻璃在可见光波段的短波长区域(500nm以下)的吸收加强，导致透过率严重降低，玻璃着色严重。同时耐失透性反而变差，因此，TiO₂的含量为0％～5.0％，优选为1.0％～4.0％。

ZnO可以调整玻璃的折射率和色散，改善玻璃的耐失透性能和化学稳定性，同时ZnO能有效增加玻璃的熔融性、透明度、光亮度，并促使玻璃化转变温度降低。ZnO的含量高于5.0％时，会使玻璃无法得到高的折射率，同时化学稳定性及耐失透性变差；因此，ZnO的含量控制含量为0％～5.0％，优选为1.0％～4.0％

WO₃具有提高玻璃的折射率和色散的作用，适量的WO₃可以改善化学稳定性和耐失透性。但是，WO₃的含量高于3.0％，玻璃的色散会急剧增加，耐失透性变差，同时玻璃在可见光波段的短波长部分(500nm以下)的透过率会严重降低，玻璃着色显著。WO₃的含量为0-3.0％，优选为0.5-2.5％。

SnO₂是消除玻璃中气泡的有效成份，在低温下与玻璃中的氧气结合，高温下放出氧气，从而达到澄清的效果。少量地加入SnO₂，并通过特定的工艺可以得到无气泡或气泡少的优质玻璃。SnO₂的含量为0.0-1.0％，优选为0.05- 0.8％。

Sb₂O₃是消除玻璃中气泡的有效成份，在低温下与玻璃中的氧气结合，高温下放出氧气，从而达到澄清的效果。少量地加入Sb₂O₃，并通过特定的工艺可以得到无气泡或气泡少的优质玻璃。Sb₂O₃的含量为0.0-1.0％，优选为 0.05-0.8％。

本发明也可引入玻璃行业中使用的其它澄清剂来起到脱泡的作用。在不降低玻璃透过性能的前提下，将SnO₂和Sb₂O₃及其它澄清剂的一种或多种组合起来使用，通过特定的工艺，可以进一步提高澄清效果，缩短熔炼时间，降低澄清温度，从而达到进一步降低生产成本的目的。

另外，本发明还可以适量添加BaO、SrO、CaO、MgO中的一种或多种，从而可起到改善玻璃的熔融性、降低玻璃化转变温度、提高耐失透性的作用。但当BaO、SrO、CaO、MgO各自的含量超过10％时，玻璃的耐失透性降低、折射率也降低。因此，优选使BaO、SrO、CaO、MgO的含量分别为0％～10.0％，进一步优选为不含有。

本发明也可以适量添加Li₂O、Na₂O、K₂O中的一种或多种，从而可以起到改善玻璃的熔融性、降低玻璃化转变温度、提高耐失透性的作用。但当 Li₂O、Na₂O、K₂O各自的含量超过10％时，玻璃的耐失透性及稳定性降低、折射率也降低。因此，优选使Li₂O、Na₂O、K₂O的含量分别为0％～10.0％，进一步优选为不含有。

本发明也可以适量添加P₂O₅、Al₂O₃中的一种或多种可起到改善玻璃的稳定性和化学稳定性，具有提高玻璃熔液的粘性、改善成型性的作用。但其含量超过5.0％时，由于耐失透性降低的倾向，因此优选使P₂O₅、Al₂O₃的含量分别为0％～5.0％，进一步优选为不含有。

另外，光学玻璃的熔化温度为1330℃以下、优选1330℃以下，液相线温度为1260℃以下、优选1250℃以下，转变温度为720℃以下、优选710℃以下，耐水作用稳定性D_W为1类，耐酸作用稳定性D_A为1类，耐碱性R_(OH)S为1级，耐洗涤性RP(S)为1级；密度为5.10g/cm³以下、优选5.00g/cm³以下。

本发明的玻璃熔化温度低，铂金坩埚被玻璃液侵蚀溶入的Pt离子少，玻璃在可见光的透过率高，着色度(λ₇₀/λ₅)为385nm/328nm以下，优选为 380/325nm以下；通过特定的熔炼工艺可得到内部品质优，气泡少和条纹浅的光学玻璃。

本发明提供的光学玻璃在实现优异的耐失透性能的同时实现了高折射低色散的光学特性，优选不人为引入Ta₂O₅、GeO₂、Ga₂O₃、TeO₂、Yb₂O₃等价格昂贵的成分。考虑到环境影响的因素，不引入Th、Cd、Pb、As、Hg、 F等对环境和人体有危害元素，也不含有Tl、Os、Be、Se、Bi等元素。为实现本发明光学玻璃在短波区域的优异透过性能，不引入其它可以着色的元素，例如：Nd、V、Mo、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag等过渡金属元素。

本发明还提供一种根据本发明所述的光学玻璃的制备方法，该方法包括将各组分按照比例称量、混合，然后在通入含有氧气的气体的同时将混合后得到的配合料进行熔炼，将所述熔炼获得的玻璃液搅拌、并使其反应鼓泡，接着浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型，得到光学玻璃。如此得到的光学玻璃为无气泡或气泡少、无条纹或条纹少的优质光学玻璃。

根据本发明所述的光学玻璃的制备方法，在优选情况下，其具体包括：将各组分原料按比例称量、混合均匀制成配合料，并将该配合料投入铂金熔炼装置中，在1280℃～1330℃的温度下进行熔炼，在熔炼的同时通入含有氧气的气体，使获得的玻璃液充分鼓泡搅拌、均化2～6小时，在1300～1350℃的温度下进行澄清2～6小时，使气泡充分上浮，然后将该玻璃液的温度降至1260℃，浇注或通过柱形管道漏注在成型模具中或经模压成型，最后经退火，从而加工得到本发明的板状光学玻璃。

根据本发明提供的上述制备方法，其制备步骤简单，工艺性能优良。

本发明还提供一种光学元器件，其包括本发明的光学玻璃。具体地，将本发明提供的板状光学玻璃切割成小块后进行磨修、加热、软化、加压成型、退火，制作光学元器件坯料，并对该坯料进行磨削、研磨、抛光、镀膜，得到光学元器件，或者通过精密加压成型得到光学元器件。

本发明的光学玻璃加工成光学元器件后，可以广泛地应用在照相机、摄像机、液晶投影机、望远镜、显微镜，以及光通信的透镜、棱镜等光学镜头中。

实施例

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1-20

将表3-6中所示的实施例1-20中各自的各组分对应的原料按比例称量、混合均匀后制成配合料，并将制成的配合料投入铂金熔炼装置中，在1280℃的温度下进行熔炼，在熔炼的同时通入含有氧气的气体，使获得的玻璃液快速充分鼓泡搅拌、均化，在1330℃的温度下进行澄清，使气泡充分上浮，然后将温度降至1260℃浇注在成型模具中成型，最后经退火后加工得到本发明的板状光学玻璃。

对比例1-5

将表7中所示的对比例1-5中各自的各组分对应的原料分别按比例称取，采用与实施例1-20相同的制备方法进行制备，获得对比例1-5的光学玻璃。

性能测试

1、按照GB/T7962.1-2010的测试方法对所得光学玻璃进行折射率n_d、阿贝数υ_d的测量，表中所列n_d、υ_d为-25℃退火后的数据。

2、按照GB/T7962.16-2010的测试方法对所得光学玻璃进行玻璃化转变温度Tg的测量。

3、将玻璃样品放入梯度炉中，在不同温度下分别保温1小时，通过显微镜观测玻璃试样内部析晶情况，从而确定液相线温度L_T。

4、按照GB/T7962.20-2010的测试方法对所得光学玻璃的密度进行测量。

5、短波透射光谱特性的测量

光学玻璃短波透射光谱特性用着色度(λ₇₀/λ₅)表示。λ₇₀是指玻璃透射比达到70％时对应的波长，λ₅是指玻璃透射比达到5％时对应的波长。按照日本玻璃工业协会“光学玻璃着色度测定方法”JOGIS02，测定经平行的对面研磨的厚度为10±0.1mm的玻璃的光线透过率。

6、按照GB/T17129的测试方法对所得光学玻璃化学稳定性的耐水作用稳定性D_W(粉末法)进行测量。

按照GB/T17129的测试方法对所得光学玻璃化学稳定性的耐酸作用稳定性D_A(粉末法)进行测量。

7、耐碱性R_OH(S)(表面法)的测量

将六面抛光尺寸为40×40×5mm的试样，浸渍于充分搅拌、温度恒定为 50℃±3℃、浓度为0.01mol/l的氢氧化钠水溶液中15小时。根据单位面积内浸出质量的平均值，单位mg/(cm²·15h)，将光学玻璃的耐碱性R_OH(S)分为五级，见下表1：

表1：光学玻璃的耐碱性等级

8、耐洗涤稳定性RP(S)(表面法)的测量

将六面抛光的35mm×35mm×8mm试样，浸渍于温度恒定为50℃±3℃、浓度为0.01mol/L且充分搅拌的Na₅P₃O₁₀水溶液中1小时。根据单位面积内浸出质量的平均值，单位mg/(cm²·h)，将光学玻璃耐洗涤性RP(S)分为五级，见下表2：

表2：光学玻璃的耐洗涤性等级

9、光学玻璃内含有的气泡、异物数的测量

按照气泡度的测试方法——GB/T7962.8-2010，对所得光学玻璃的气泡、异物数进行测量。具体地，光线从侧面照射被检玻璃，以黑色屏幕做背景，借助于玻璃中气泡、异物对光的反射和散射作用，观察玻璃内含气泡、异物的情况。所用光源为50-100W的冷反射定向照明卤钨灯，检测时，被检玻璃上的照度不低于20000Lx。

10、光学玻璃的条纹度的测量

按照GB/T 7962.7-1987的测试方法对所得光学玻璃的条纹度进行测试。

11、玻璃熔化温度的测量

玻璃熔化温度使用测温热电偶测量，将测温热电偶直接接触铂金熔炼装置，测量玻璃熔化时的熔化温度。

将实施例1-20中得到的光学玻璃所测试的折射率n_d、阿贝数υ_d、玻璃化转变温度T_g、密度ρ、液相线温度L_T、着色度(λ₇₀/λ₅)、耐水作用稳定性D_W (粉末法)、耐酸作用稳定性D_A(粉末法)、耐碱性R_(OH)S，耐洗涤性RP(S)、气泡度等，列于表3～表6中，并将对比例1-5中经测量得到的数据列于表7中。

表3实施例1-5的玻璃组分及性能参数

表4实施例6-10的玻璃组分及性能参数

表5实施例11-15的玻璃组分及性能参数

表6实施例16-20的玻璃组分及性能参数

表7对比例1-5的玻璃组分及性能参数

从表3～表6可以看出，本发明实施例1-20的光学玻璃，其折射率n_d在1.86 以上，阿贝数υ_d在39～42范围内，耐失透性优异，液相线温度为1260℃以下，转变温度为720℃以下，耐水作用稳定性D_W(粉末法)为1类、耐酸作用稳定性D_A(粉末法)为1类、耐碱性R_(OH)S为1级，耐洗涤性RP(S)为1级，密度为5.10g/cm³以下，着色度(λ₇₀/λ₅)为385nm/328nm以下，玻璃中的气泡、异物少。

由此可以看出，本发明实施例1-20中得到的光学玻璃，其透过性能好，化学稳定性优异，熔炼温度低。并且，该光学玻璃的内部品质优异，气泡、异物少。

从表7可以看出，对比例1-5中没有完全满足本申请限定的各技术特征，因此其不能同时获得良好的透过性能，和化学稳定性，较低的熔炼温度。并且，该光学玻璃的内部存在较多的气泡、异物、和条纹。

其中，在对比例1中，玻璃组分中含有4.99摩尔％的Ta₂O₅、6.79摩尔％的 SiO₂和28.55摩尔％的ZnO；SiO₂的含量较低，使得耐失透性能、化学稳定性较低；Ta₂O₅的价格昂贵且难熔解，大大增加了原材料成本和熔炼难度，过量的ZnO降低了玻璃的化学稳定性，使耐酸作用稳定性D_A(粉末法)差，为 4类，使耐洗涤性RP(S)差，为4级。

在对比例2中，玻璃组分中含有13.28摩尔％的TiO₂和13.27摩尔％的ZnO，过多的TiO₂导致玻璃着色，着色度(λ₇₀/λ₅)为412/345nm，较多的ZnO降低了玻璃的化学稳定性，使耐酸作用稳定性D_A(粉末法)差，为3类，使耐洗涤性RP(S)差，为3级。

在对比例3中，玻璃组分中，(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)/(B₂O₃+SiO₂)为1.27，大于0.6，且La₂O₃/Gd₂O₃为1.35，小于1.82，造成玻璃的耐失透性能差，L_T较高为1360℃，且玻璃中气泡、异物多。

在对比例4中，玻璃组分中含有23.30摩尔％的TiO₂，过多的TiO₂导致玻璃着色，着色度(λ₇₀/λ₅)为410/344nm。另外(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)/(B₂O₃+SiO₂) 为1.45，大于0.6，且La₂O₃/Gd₂O₃为1.50，小于1.82，Nb₂O₅/ZrO₂为1.83，大于0.60，造成玻璃的耐失透性能差，L_T为1350℃，且透过性能差，玻璃中气泡、异物多，含有4.15％的K₂O，降低了玻璃的化学稳定性，使耐酸作用稳定性D_A(粉末法)差，为3类，使耐洗涤性RP(S)差，为3级。

在对比例5中，玻璃组分中含有5.57摩尔％的GeO₂，GeO₂的价格昂贵且有毒性，在硼酸盐玻璃体系中GeO₂的熔融性差，导致了玻璃的耐失透性能差，L_T较高为1330℃，且玻璃中气泡、异物较多。

产业上的可利用性

本发明的光学玻璃加工成光学元器件后，可以广泛应用在照相机、摄像机、液晶投影机、望远镜、显微镜以及光通信的透镜、棱镜等光学镜头中。高折射低色散的特性可有效减少光学系统中使用的光学元器件的个数、重量，使光学系统整体轻质化及小型化。较低的原料熔解温度和液相线温度使玻璃适宜量产，可以降低玻璃制造商的生产成本。优异的化学稳定性提高了光学元器件在冷加工的各工序中的良品率，可以降低玻璃加工商的生产成本，大大地满足了整体市场日益强烈的低价格的要求。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃以摩尔％计含有以下组分：

B₂O₃：15.0％～20.00％；

SiO₂：25.00％～45.0％；

La₂O₃：15.0％～30.0％；

Gd₂O₃：0.01％～10.0％；

Y₂O₃：0.0％～2.9％；

ZrO₂：3.0％～13.0％；

Nb₂O₅：0.0％～6.0％；

ZnO：0.0％～5.0％；

TiO₂：0.0％～5.0％；

WO₃：0.0％～3.0％；

SnO₂：0.0％～1.0％；

Sb₂O₃：0.0％～1.0％；

所述光学玻璃的折射率n_d为1.86以上，阿贝数υ_d为39～42；

所述光学玻璃不含Ta₂O₅；

其中，以摩尔％计，其中La₂O₃、Gd₂O₃和Y₂O₃的总含量与B₂O₃和SiO₂的总含量之比为0.28～0.49；

以摩尔％计，所述La₂O₃与Gd₂O₃的含量之比为不小于2.50。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以摩尔％计，ZrO₂＞Nb₂O₅，和/或Nb₂O₅/ZrO₂≤0.60。

3.根据权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于，以摩尔％计，ZrO₂＞Nb₂O₅，和/或Nb₂O₅/ZrO₂≤0.50。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃中以摩尔％计：所述B₂O₃的含量为18.0％～40.0％；和/或所述SiO₂的含量为25.00％～43.0％；和/或所述La₂O₃的含量为17.0％～28.5％；和/或所述Gd₂O₃的含量为1.0％～8.0％；和/或所述Y₂O₃的含量为0.5％～2.5％；和/或所述ZrO₂的含量为4.0％～12.0％；和/或所述Nb₂O₅的含量为1.0％～5.0％；和/或所述TiO₂的含量为1.0％～4.0％；和/或所述ZnO的含量为1.0％～4.0％；和/或所述WO₃的含量为0.5％～2.5％；和/或所述Sb₂O₃的含量为0.05％～0.8％；和/或所述SnO₂的含量为0.05％～0.8％。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的熔化温度为1330℃以下；和/或液相线温度为1260℃以下；和/或转变温度为720℃以下。

6.根据权利要求5所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的熔化温度为1300℃以下；和/或液相线温度为1250℃以下；和/或转变温度为710℃以下。

7.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，着色度λ₇₀/λ₅为385nm/328nm以下；和/或所述光学玻璃的密度为5.10g/cm³以下。

8.根据权利要求7所述的光学玻璃，其特征在于，着色度λ₇₀/λ₅为380/325nm以下；和/或所述光学玻璃的密度为5.00g/cm³以下。

9.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为1类，和/或耐酸作用稳定性D_A为1类，和/或耐碱性R_(OH)S为1级，和/或耐洗涤性RP(S)为1级。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的光学玻璃的制备方法，其特征在于，该方法包括将各组分按照比例称量、混合，将混合后得到的配合料进行熔炼，并通入含有氧气的气体，使获得的玻璃液反应鼓泡、搅拌，接着浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型，得到光学玻璃。

11.一种光学元器件，其包括根据权利要求1-9任一项所述的光学玻璃。