CN112551888B - 光学玻璃及其制备方法和光学元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学玻璃及其制备方法和光学元件。以所述光学玻璃的总质量为100％计，光学玻璃包括以下组成：SiO₂：5％～25％；B₂O₃：15％～30％；La₂O₃：16％～45％；Gd₂O₃：1％～6％；Y₂O₃：1％～6％；ZnO：1％～15％；ZrO₂：1％～4％；Li₂O：2％～5％；Al₂O₃：0％～2％；BaO：4％～24％；SrO：0％～6％；CaO：0％～9％；LiF：0％～9％；BaF₂：3～18％；AlF₃：1～15％；所述光学玻璃的折射率n_d为1.63～1.80，所述光学玻璃的阿倍数υ_d为50～64。本发明的光学玻璃具有色散低、易软化、化学稳定性优良、适宜生产的特点。

Description

光学玻璃及其制备方法和光学元件

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件，特别涉及一种镧冕光学玻璃及其制备方法和光学元件，属于光学玻璃领域。

背景技术

近年来，为了满足高档数码产品高像素、小型轻便的要求，具有中射率、低色散、密度小等优点的镧冕光学玻璃的需求越来越大，原因是此类产品在光学系统中和高色散类玻璃匹配使用时，有利于抵消部分二级光谱的特殊色散，提高光学系统的分辨率，改善成像质量。但近年来为了使玻璃具有以上性能，玻璃中的Gd₂O₃、Y₂O₃、Nb₂O₅、ZnO成分含量也在逐渐增大，这些成分过多会导致玻璃粘度小、成型难度大、不易获得较高质量条纹以及析晶严重等缺陷，同时也会使玻璃成本增加。此外，为了降低成本，有别于传统冷加工的精密模压技术正逐步得到推广和应用，但较高的压型温度会使模具容易被氧化并损坏压型模具的表面，减小模具的使用周期，从而间接增加了压型生产成本。

专利公开文件CN1903760A中所公开的与本发明属于同类玻璃，其nd、υd保护范围与本发明的保护范围有部分重叠，但其含有25％以上的SiO₂、25％以上的BaO，并且不含有Li₂O和氟化物，这与本发明的保护范围有所差别。过高的SiO₂以及无Li₂O设计不利于实现更低的转变温度T_g和弛垂温度T_s，会间接导致后续压型模具的使用寿命和压型成本升高。过高的BaO会使玻璃的析晶性能和化学稳定性R_P(S)、R_OH(S)逐渐变差，而过高的BaO及无Li₂O设计则会导致玻璃密度更高，不利于光学终端产品实现小型化、轻量化。而不引入氟化物也会使玻璃的υ_d更低，不利于实现所需要的折射率(n_d)和阿贝数(υ_d)。

专利公开文件CN103863617A中所公开的与本发明属于同类玻璃，其n_d、υ_d保护范围与本发明的保护范围有部分重叠，但其含有30％以上的BaO和做为必含组分的0.5％以上的TiO₂，这与本发明的保护范围有所差别。过高的BaO会使玻璃的析晶性能和化学稳定性R_P(S)、R_OH(S)逐渐变差，并且会使密度增大，而TiO₂的引入除了会使υ_d快速下降以外，也会使玻璃的着色度和透过率恶化，不利于实现合适的着色度。

专利公开文件CN105884192A中所公开的与本发明属于同类玻璃，并且含有氟化物，其n_d、υ_d保护范围与本发明的保护范围有部分重叠，但其含有作为必含成分的2％以上的Na₂O和1％以上的MgO、25％以上的BaO、9％以上的CaO，含有30％以上的SiO₂和10％以下的B₂O₃，这些都与本申请存在差异。Na₂O、MgO的引入会使玻璃的R_OH(S)变差，而过高的BaO则会导致玻璃密度更高，不利于光学终端产品实现小型化、轻量化，较高的CaO含量同样会使R_P(S)、R_OH(S)变差，过多的SiO₂和过少的B₂O₃含量则不利于合适的转变温度T_g和弛垂温度T_s。

除此之外，专利CN 101215083A、CN 100431992C、CN 1155528C等所公开的玻璃则在组成、应用领域与用途、关注和要求的光学性能等方面与本发明有着明显区别。

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，本发明的目的在于，提供一种镧冕光学玻璃。本发明的光学玻璃具有成本低、易软化、密度低、化学稳定性好、着色度低的特点。

进一步地，本发明还提供了一种镧冕光学玻璃的制备方法，该制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。

用于解决问题的方案

本发明提供一种光学玻璃，以所述光学玻璃的总质量为100％计，包括以下组成：

SiO₂：5％～25％，优选8％～22％；

B₂O₃：15％～30％，优选18％～28％；

La₂O₃：16％～45％，优选19％～40％；

Gd₂O₃：1％～6％，优选2％～5％；

Y₂O₃：1％～6％，优选2％～4％；

ZnO：1％～15％，优选4％～11％；

ZrO₂：1％～4％，优选1％～3％；

Li₂O：2％～5％，优选2％～4％；

Al₂O₃：0％～2％，优选0.5％-1.5％；

BaO：4％～24％，优选5％～20％；

SrO：0％～6％，优选1％～5％；

CaO：0％～9％，优选2％～7％；

LiF：0％～9％，优选1％～5％；

BaF₂：3～18％，优选5％～14％；

AlF₃：1～15％，优选3％～11％；

所述光学玻璃的折射率n_d为1.63～1.80，所述光学玻璃的阿倍数υ_d为50～64。

根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃中，SiO₂与B₂O₃的质量比SiO₂/B₂O₃为0.3～1.3。

根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃中，La₂O₃、Gd₂O₃以及Y₂O₃的质量百分比之和∑(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)为2～50％。

根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃中，BaO、SrO以及CaO的质量百分比之和∑(BaO+SrO+CaO)为6～32％。

根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃中，LiF、BaF₂以及AlF₃的质量百分比之和∑(LiF+BaF₂+AlF₃)为5～20％。

根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃的转变温度T_g在630℃以下，弛垂温度T_s在665℃以下，所述光学玻璃的密度为3.95g/cm³以下。

根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃的表面法耐水稳定性R_C(S)为1级，表面法耐酸稳定性R_A(S)为3级或以上；所述光学玻璃的粉末法耐水稳定性D_w为3级或以上，粉末法耐酸稳定性D_A为2级或以上；所述光学玻璃的耐碱稳定性R_OH(S)为2级或以上，耐洗涤稳定性R_P(S)为3级或以上。

根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃的着色度λ₈₀/λ₅中，λ₈₀为360以下，λ₅为280以下。

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，其中，包括将所述光学玻璃的各组分混合的步骤。

本发明还提供一种光学元件，所述光学元件由本发明所述的光学玻璃经一次或二次压型得到。

发明的效果

本发明的光学玻璃具有色散低、易软化、化学稳定性优良、适宜生产的特点。

本发明的光学玻璃还具有成本低、密度低、化学稳定性好、着色度低的特点。

进一步地，本发明光学玻璃的制备方法简单易行，适合大批量生产。

附图说明

图1示出了本发明的一种实施方式的光学玻璃的折射率(n_d)和阿贝数(υ_d)在υ_d-n_d坐标系中的构成区域。

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允许的误差。

本发明首先提供了一种镧冕光学玻璃，在本发明制得的镧冕光学玻璃中，由下面所述的原因选择上述含量的每种组分。如下所述中，各组分的含量是以重量百分比(wt％)来表示的。

本发明的镧冕光学玻璃的折射率nd为1.63～1.80，所述光学玻璃的阿倍数υd为50～64。在一些具体的实施方案中，本发明的镧冕光学玻璃的折射率(n_d)和阿贝数(υ_d)在υ_d-n_d坐标系中处于由A(1.80，54)、B(1.80，50)、C(1.63，61)、D(1.63，65)四点构成的区域内。

SiO₂可以提高玻璃高温粘度，在玻璃中是玻璃网络生成体，在本发明中适量添加可以提高玻璃耐失透性及化学稳定性和玻璃的机械性能，在本发明中，当SiO₂的含量少于5％时，这种作用不足够明显，但SiO₂的含量高于25％时，则会使玻璃不易熔炼、增大出现未熔解异物的风险，并且会使转变温度T_g升高而不利于玻璃模压成型，此外，SiO₂的增加对耐洗涤稳定性R_P(S)、耐碱稳定性R_OH(S)也有一定恶化趋势，所以，SiO₂的含量应控制为5％～25％，优选控制为8％～22％，例如：7％、9％、11％、13％、15％、17％、19％、21％、23％等。

B₂O₃在玻璃中也是玻璃网络生成体，同时，B₂O₃还可以提高玻璃的熔化性能、提高玻璃的耐洗涤稳定性R_P(S)，在本发明中，当B₂O₃含量少于15％时，玻璃的熔化性能会变差，改善耐洗涤稳定性R_P(S)的作用不足够明显，而当B₂O₃含量大于30％时，玻璃的折射率则不易达到本地发明的目的，难以获得预期的光学性能，并且会使玻璃粘度变小，增大成型难度所以，B₂O₃的含量应控制为15％～30％，优选控制为18％～28％，例如：16％、17％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、29％等。

进一步，在本发明中，所述光学玻璃中，当SiO₂与B₂O₃的质量比SiO₂/B₂O₃小于0.3时，玻璃的粉末法耐水稳定性D_w、粉末法耐酸稳定性D_A将逐渐变差，而当SiO₂与B₂O₃的质量比SiO₂/B₂O₃大于1.3时，将不利于实现低色散效果，不利于达成本发明的折射率nd、阿贝数υd的目标。所以，SiO₂与B₂O₃的质量比SiO₂/B₂O₃应控制为0.3～1.3，优选控制为0.5～1.1，例如：0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2等。

La₂O₃具有相对较高的折射率和较低的色散，是镧系玻璃的主要成分之一，这种光学特点使其可以更灵活地与ZnO、ZrO₂、RO、R₂O一起调节玻璃的光学常数，这样的组合调整方式更有利于光学玻璃折射率与色散的匹配，在本发明中，La₂O₃可以与ZnO、ZrO₂、BaO、Li₂O匹配使用全部或部分替代价格昂贵的Y₂O₃、Gd₂O₃、Ta₂O₅成分，在实现产品成本的降低的同时也有利于玻璃密度的降低。当La₂O₃的量小于16％时难以较好的实现以上优点，而La₂O₃含量大于45％时则会使玻璃的析晶性能逐渐变差。所以，La₂O₃的含量应控制为16％～45％，优选控制为19％～40％，例如：18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％、33％、35％、38％、42％、44％等。

在镧系光学玻璃的组成中La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃在玻璃中的作用具有类似性，通过调整其它组分的合理配比，可以改善玻璃的生产析晶性能，并且在一定范围内可以相互等量或不等量替代。但在本发明中出于降低产品成本的目的，Gd₂O₃含量控制为1％～6％之间，优选控制在2％～5％之间，例如：1.2％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、5.5％等。Y₂O₃含量控制为1％～6％，优选控制为2％～4％，例如：1.2％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、5.5％等。

在镧系光学玻璃的组成中La₂O₃、Ta₂O₅、Gd₂O₃、Y₂O₃在玻璃中的作用具有类似性，通过调整其它组分的合理配比，在一定范围内可以使La₂O₃、Ta₂O₅、Gd₂O₃、Y₂O₃相互等量或不等量替代。另外，虽然原料的价格随不同供应商和不同时期有所变动，但统计近十年的市场价格仍然容易发现：Y₂O₃的市场价格约比La₂O₃高20％，而Gd₂O₃的市场价格为La₂O₃的两倍以上，Ta₂O₅价格为La₂O₃的十五倍以上。所以，采用La₂O₃全部或部分替代价格昂贵的Y₂O₃、Gd₂O₃和Ta₂O₅成分，配合其它组分的合理配比使玻璃性能保持不恶化且能实现稳定量产，是降低产品成本、增强市场竞争力的有效途径之一。

进一步，在本发明中，所述光学玻璃中，当La₂O₃、Gd₂O₃以及Y₂O₃的质量百分比之和∑(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)＜2％时，将无法实现低色散效果，无法达成本发明的折射率nd、阿贝数υd的目标，而当其＞50％时，则会使玻璃的析晶性能差逐渐变差，不利于稳定生产。所以，∑(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)应控制为2～50％，优选控制为10～45％，例如：5％、5％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％等。

ZnO可以降低玻璃的析晶倾向、降低玻璃的转变温度T_g和弛垂温度T_s，并且对改善耐洗涤稳定性R_P(S)、耐碱性R_OH(S)有效，但其含量不足1％时，这种作用不足够明显，在本发明中其含量超过15％后，玻璃的粘度将逐渐变小、耐酸性将逐渐变差，所以，ZnO的含量应控制为1％～15％，优选为4％～11％，例如：2％、3％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、13％、14％等。

ZrO₂具有提高耐失透性的作用，在多数镧系玻璃中还可以起到提高折射率和降低色散的作用，在本发明中为必要添加组分，但其含量不足1％时，这种作用不足够明显，而当其含量大于4％时，玻璃的析晶性能会逐渐变差，熔炼温度升高，并且对耐洗涤稳定性RP(S)、耐碱性R_OH(S)也有一定恶化作用，所以，ZrO₂的含量应控制为1％～4％，优选控制为1％～3％，例如：1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3.2％、3.5％、3.8％等。

Li₂O在玻璃中具有有效的助熔作用，并且可以有效降低玻璃的转变温度T_g和弛垂温度T_s，在一定范围内添加对改善耐洗涤稳定性RP(S)、耐碱性R_OH(S)作用明显，但Li₂O含量不足2％时，这种作用不足够明显；Li₂O含量超过5％后，对耐洗涤稳定性RP(S)、耐碱性R_OH(S)的作用反而具有一定恶化趋势，并且过多的Li₂O则会破坏玻璃网络，使玻璃的析晶性能变差。所以，Li₂O的含量应控制为2％～5％，优选为2％～4％，例如：2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4.2％、4.5％、4.8％等。

Al₂O₃为中间体氧化物，有利于改善玻璃的化学稳定性，在本发明中适量添加可以有效降低玻璃的析晶温度Lt，如果Al₂O₃含量高于2％时，则会使玻璃的转变温度Tg过高，且易出现未熔异物，影响产品品质。所以，Al₂O₃的含量应控制为0～2％，优选为0.5～1.5％，例如：0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％等。

BaO在玻璃中的作用与SrO、CaO类似，只是引入量的最佳范围有一定差异。在本发明中在一定范围内添加BaO可以改善玻璃的析晶性能、着色度和透过率，当BaO含量小于4％时上述作用不足够明显，但当BaO含量高于24％时则会使玻璃的玻璃的析晶趋势增大、密度增加，此外，BaO的增加对耐洗涤稳定性R_P(S)、耐碱性R_OH(S)也有一定恶化趋势，因此，在本发明中BaO的含量应控制为4％～24％，优选控制为5％～20％，例如：6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％、22％等。

在本发明中SrO的含量应控制为0％～6％，优选控制为1％～5％，例如：1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％等；CaO的含量应控制为0～9％，优选控制为2％～7％，例如：2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7.5％、8％、8.5％等。

进一步，在本发明中，当BaO、SrO以及CaO的质量百分比之和∑(BaO+SrO+CaO)小于6％时，会间接造成La₂O₃、Gd₂O₃以及Y₂O₃含量增高，不利于保持玻璃的析晶性能及透过率，而当其含量大于32％时，则会使玻璃的析晶倾向逐渐增大，同时耐洗涤稳定性R_P(S)、耐碱性R_OH(S)也有变差趋势。所以，∑(BaO+SrO+CaO)应控制为6～32％，优选控制为10～28％，例如：8％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、30％等。

氟化物在本发明中是作为必要组分添加的，在玻璃中引入氟元素有利于改善玻璃的粉末法耐酸稳定性D_A以及耐碱稳定性R_OH(S)，同时有利于降低玻璃的色散，低色散玻璃的优点是可以与高折射玻璃匹配使用消除光学系统的色差，进而不利于实现高清成像。本发明中引入LiF、BaF₂、AlF₃都是为了引入氟元素，并且可以根据需要对三者配比进行调整，以实现需要的阿贝数υ_d。在本发明中LiF应控制为0％～9％，优选控制为1％～5％，例如：1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％等；BaF₂含量应控制为3％～18％，优选控制为5％～14％，例如：4％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、15％、16％、17％等；AlF₃含量应控制为1-15％，优选控制为3％～11％，例如：2％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、13％、14％等。

进一步，在本发明的光学玻璃中，当LiF、BaF₂以及AlF₃的质量百分比之和∑(LiF+BaF₂+AlF₃)小于5％时，会因氟含量较少而无法实现低色散效果，无法达成本发明的折射率nd、阿贝数υd的目标，当LiF、BaF₂以及AlF₃的质量百分比之和∑(LiF+BaF₂+AlF₃)大于20时，则会因氟元素的断网作用而使玻璃的析晶倾向增大，不利于稳定生产，同时也会对粉末法耐酸稳定性D_A以及耐碱稳定性R_OH(S)造成不利影响，所以，∑(LiF+BaF₂+AlF₃)应控制为5～20％，优选控制为8～18％，例如：6％、7％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、19％等。

另外，本发明的光学玻璃优选不含有Na₂SiF₆。

进一步地，在本发明中，所述光学玻璃的转变温度T_g在630℃以下，弛垂温度T_s在665℃以下，所述光学玻璃的密度为3.95g/cm³以下。所述光学玻璃的表面法耐水稳定性R_C(S)为1级，表面法耐酸稳定性R_A(S)为3级或以上；所述光学玻璃的粉末法耐水稳定性D_w为3级或以上，粉末法耐酸稳定性D_A为2级或以上；所述光学玻璃的耐碱稳定性R_OH(S)为2级或以上，耐洗涤稳定性R_P(S)为3级或以上。另外，本发明所述光学玻璃的着色度λ₈₀/λ₅中，λ₈₀为360以下，λ₅为280以下。

为了保证本发明各项发明目标的实现，本发明提供的光学玻璃优选不人为引入除以上组分以外的其它元素，即以上组分总含量为100％。

本发明还提供了一种根据本发明所述的光学玻璃的制备方法，其包括将所述光学玻璃的各组分混合的步骤。

具体地，本发明所述的光学玻璃的制备方法包括以下步骤：分别按规定的比例称取，混合成配合料后，在铂金制作的坩埚中于1220℃～1270℃的温度下进行熔炼，待原料熔解成玻璃液后，将温度升高至1290℃～1340℃并开启使用铂金材料制作的搅拌器进行搅拌、均化，搅拌时间控制在5～10h。搅拌完成后，升温至1340℃～1380℃并保温5～10h，进行澄清，使气泡充分上浮，然后将温度降至1050℃～1150℃浇注或漏注在成型模具中或经模压成型，最后经退火后加工得到本发明的光学玻璃或光学元件。

进一步地，本发明还提供了一种光学元件，所述光学元件由本发明所述的光学玻璃经一次或二次压型得到，可以用在各类光学仪器的光学系统中。

在本发明中，折射率(n_d)和阿贝数(υ_d)的测试是按照GB/T 7962.1-2010标准的测试方法进行测定。

转变温度(T_g)和弛垂温度(T_s)的测试是按照GB/T 7962.16-2010标准的测试方法进行的。

密度的测定是按照GB/T 7962.20-2010标准的测试方法进行的。

耐水稳定性即抗潮湿大气作用稳定性R_C(S)，采用表面法进行测试，具体测试方法为：在温度50℃、相对湿度85％的条件下，根据玻璃抛光表面形成水解斑点所需要的时间，将光学玻璃抗潮湿大气作用稳定性分为三级，具体如下表所示：

R<sub>C</sub>(S)级别	1	2	3
				时间(h)	>20	5～20	<5

耐酸稳定性即抗酸作用稳定性R_A(S)，采用表面法进行测试，具体测试方法为：在0.1N(pH＝2.9)、温度50℃的醋酸溶液作用下，根据玻璃抛光表面出现干涉色，或表面呈现杂色或脱落所需要的时间，将光学玻璃抗酸作用稳定性分为三级，具体如下表所示：

R<sub>A</sub>(S)级别	1	2	3
				时间(h)	>5	1～5	<1

耐酸稳定性(D_A)和耐水稳定性(D_W)为1级，按照JB/T10576-2006的方法测试。

耐洗涤稳定性即耐洗涤作用稳定性R_P(S)，采用表面法进行测试，具体测试方法为：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)，将光学玻璃耐洗涤作用稳定性R_P(S)分为五级，具体如下表所示：

耐碱稳定性即耐碱作用稳定性R_OH(S)，采用表面法进行测试，具体的测试方法为：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)，将光学玻璃的耐碱作用稳定性R_OH(S)分为五级，具体如下表所示：

着色度“λ₈₀/λ₅”中，“λ₈₀”的含义是光谱透过率为80％时对应的波长，“λ₅”的含义是光谱透过率为5％时对应的波长，(样品厚度为10±0.1mm)，是按照日本玻璃工业协会JOGIS02-2003的“光学玻璃着色度测定方法”测定的。

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1-14

表1-3中实施例1～14是本发明用于说明获得折射率(nd)和阿贝数(υd)在υd-nd坐标系中处于由A(1.80，54)、B(1.80，50)、C(1.63，61)、D(1.63，65)四点构成的区域内的镧冕光学玻璃的实施例。

本发明的实施例1-14和对比例1-3的光学玻璃的制备方法为：分别按规定的比例称取，混合成配合料后，在铂金制作的坩埚中于1250℃的温度下进行熔炼，待原料熔解成玻璃液后，将温度升高至1320℃并开启使用铂金材料制作的搅拌器进行搅拌、均化，搅拌时间控制在8h。搅拌完成后，升温至1360℃并保温7h，进行澄清，使气泡充分上浮，然后将温度降至1110℃浇注或漏注在成型模具中或经模压成型，最后经退火后加工得到光学玻璃。

表1

表2

表3

由表中可以看出，虽然比较例A～C与本发明属于n_d、υ_d相近的同类玻璃，但玻璃组成和性能方面却与实施例1-15有着明显区异：

比较例A中过多的BaO使其密度升高，无氟的组成设计也使其阿贝数υd过低，色散相对较高，在υd-nd坐标系中处于本发明中由ABCD构成的区域右侧，这不利于其与高折射玻璃匹配使用消除光学系统的色差，进而不利于实现高清成像，并且比较例A中Gd₂O₃、Y₂O₃、Li₂O、Al₂O₃、BaO等组分含量不在本发明的范围内，SiO₂/B₂O₃值也不在本发明的范围内。

比较例B过低的SiO₂/B₂O₃对玻璃的化学稳定性破坏严重，不利于在碱性条件下研磨加工，也不利于在酸性和潮湿环境中使用。比较例B中不含有Li₂O成分，可以降低转变温度Tg和弛垂温度Ts的ZnO含量也不多，导致其Tg、Ts过高，不利于在压型生产时延长模具的使用寿命，无氟的组成设计同样不利于其与高折射玻璃匹配使用消除光学系统的色差，进而不利于实现高清成像，并且比较例B中SiO₂、B₂O₃、ZrO₂、BaO、CaO等组分含量不在本发明的范围内。

比较例C中较大的SiO₂/B₂O₃虽然对耐洗涤性R_P(S)、耐碱性R_OH(S)的恶化程度较小，但其过量的Li₂O成分则对二者恶化作用较大，在过高的SiO₂/B₂O₃、过高的Li₂O以及引入Na₂SiF₆的综合作用下，造成nd过低，在υd-nd坐标系中处于本发明中由ABCD构成的区域下侧。并且比较例C中La₂O₃、Y₂O₃、Al₂O₃等组分含量不在本发明的范围内。

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，以所述光学玻璃的总质量为100％计，包括以下组成：

SiO₂：5％～22％；

B₂O₃：15％～30％；

La₂O₃：16％～42.3％；

Gd₂O₃：1％～6％；

Y₂O₃：1％～6％；

ZnO：1％～15％；

ZrO₂：1％～4％；

Li₂O：2％～5％；

Al₂O₃：0％～2％；

BaO：4％～21.4％；

SrO：0％～6％；

CaO：0％～9％；

LiF：0％～9％；

BaF₂：3～18％；

AlF₃：1～15％；

所述光学玻璃的折射率n_d为1.63～1.80，所述光学玻璃的阿倍数υ_d为50～64。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以所述光学玻璃的总质量为100％计，包括以下组成：

SiO₂：8％～22％；

B₂O₃：18％～28％；

La₂O₃：19％～40％；

Gd₂O₃：2％～5％；

Y₂O₃：2％～4％；

ZnO：4％～11％；

ZrO₂：1％～3％；

Li₂O：2％～4％；

Al₂O₃：0.5％～1.5％；

BaO：5％～20％；

SrO：1％～5％；

CaO：2％～7％；

LiF：1％～5％；

BaF₂：5％～14％；

AlF₃：3％～11％。

3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃中，SiO₂与B₂O₃的质量比SiO₂/B₂O₃为0.3～1.3。

4.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃中，La₂O₃、Gd₂O₃以及Y₂O₃的质量百分比之和∑(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)为18～50％。

5.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃中，BaO、SrO以及CaO的质量百分比之和∑(BaO+SrO+CaO)为6～32％。

6.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃中，LiF、BaF₂以及AlF₃的质量百分比之和∑(LiF+BaF₂+AlF₃)为5～20％。

7.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的转变温度T_g在630℃以下，弛垂温度T_s在665℃以下，所述光学玻璃的密度为3.95g/cm³以下。

8.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的表面法耐水稳定性R_C(S)为1级，表面法耐酸稳定性R_A(S)为3级或以上；所述光学玻璃的粉末法耐水稳定性D_w为3级或以上，粉末法耐酸稳定性D_A为2级或以上；所述光学玻璃的耐碱稳定性R_OH(S)为2级或以上，耐洗涤稳定性R_P(S)为3级或以上。

9.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的着色度λ₈₀/λ₅中，λ₈₀为360以下，λ₅为280以下。

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，所述光学玻璃的制备方法包括以下步骤：

分别将光学玻璃的各组分按比例称取，混合成配合料后，在铂金制作的坩埚中于1220℃～1270℃的温度下进行熔炼，待原料熔解成玻璃液后，将温度升高至1290℃～1340℃并开启使用铂金材料制作的搅拌器进行搅拌、均化，搅拌时间控制在5～10h；

搅拌完成后，升温至1340℃～1380℃并保温5～10h，进行澄清，使气泡充分上浮，然后将温度降至1050℃～1150℃浇注或漏注在成型模具中或经模压成型，最后经退火后加工得到所述光学玻璃。

11.一种光学元件，其特征在于，所述光学元件由权利要求1-9任一项所述的光学玻璃经一次或二次压型得到。

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