CN113754277B - 玻璃材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种玻璃材料，所述玻璃材料的组分以重量百分比表示，含有：SiO2：40～70％；B2O3：1～15％；Al2O3：0.5～8％；ZnO：5～20％；Na2O：6～16％；MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：1～18％。通过合理的组分设计，本发明获得的玻璃材料在可见光至近红外波段范围内具有较低透过率，且具有优异的化学稳定性，较低的高温粘度，适用于铂金器皿生产。

Description

玻璃材料
技术领域
本发明涉及一种玻璃材料，尤其涉及一种在可见光到近红外波段范围具有较低透过率的高均匀性玻璃材料。
背景技术
分子诊断具有检测时间短，灵敏度高，特异性强等优势，近年来在精准医疗以及个性化治疗领域成为重要的发展方向。聚合酶链式反应技术(PCR)是分子诊断领域的关键技术，其技术核心在于对反应过程中产生的荧光进行精准定量分析，如在微流控基因检测芯片中，对微单元产生的荧光信号提取越精准，PCR的检测精度越高。
检测荧光信号的精准度依赖于高均匀的黑色背景，如果采用镀膜技术形成黑色，膜层反射出的光线会强烈干扰荧光信号，因此要求黑色背景材料将外界光线均匀吸收掉。除此之外，还需要黑色背景材料具备优异的耐酸和耐水性能，尤其是近年来生物检测用阵列芯片的发展，若材料的耐酸、耐水性能不佳，材料中的物质会被培养液腐蚀析出，尤其是碱金属离子与过渡金属离子析出会对活性物质的荧光产生干扰，从而降低荧光检测精度。
现有技术中，黑色玻璃通常采用耐火材料作为熔炼器皿，如果高温粘度过大，基本不能获得高均质产品，不能实现高均匀性的黑色背景；同时在某些波段透过率高，不能满足全黑背景要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高温粘度较低，化学稳定性优异，在可见光至近红外波段范围内具有较低透过率的玻璃材料。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：
(1)玻璃材料，其组分以重量百分比表示，含有：SiO2：40～70％；B2O3：1～15％；Al2O3：0.5～8％；ZnO：5～20％；Na2O：6～16％；MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：1～18％。
(2)根据(1)所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，还含有：TiO2：0～6％；和/或P2O5：0～2％；和/或ZrO2：0～8％；和/或Ln2O3：0～10％；和/或Li2O：0～5％；和/或K2O：0～8％；和/或RO：0～10％；和/或澄清剂：0～1％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO2、Na2SiF6、K2SiF6中的一种或多种。
(3)玻璃材料，其组分中含有SiO2、B2O3、ZnO和碱金属氧化物，其组分以重量百分比表示，含有MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：1～18％，2mm以下玻璃材料的300～800nm光透过率为2％以下。
(4)根据(3)所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，含有：SiO2：40～70％；和/或B2O3：1～15％；和/或Al2O3：0.5～8％；和/或ZnO：5～20％；和/或Na2O：6～16％；和/或TiO2：0～6％；和/或P2O5：0～2％；和/或ZrO2：0～8％；和/或Ln2O3：0～10％；和/或Li2O：0～5％；和/或K2O：0～8％；和/或RO：0～10％；和/或澄清剂：0～1％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO2、Na2SiF6、K2SiF6中的一种或多种。
(5)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，其中：(B2O3+Al2O3)/SiO2为0.3以下，优选(B2O3+Al2O3)/SiO2为0.25以下，更优选(B2O3+Al2O3)/SiO2为0.05～0.2。
(6)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，其中：K2O/(Na2O+Li2O)为0.03～1.0，优选K2O/(Na2O+Li2O)为0.05～0.8，更优选K2O/(Na2O+Li2O)为0.1～0.5。
(7)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，其中：ZnO/SiO2为0.08～0.45，优选ZnO/SiO2为0.1～0.4，更优选ZnO/SiO2为0.12～0.3。
(8)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，其中：TiO2/(Fe2O3+CeO2)为0.2～6.0，优选TiO2/(Fe2O3+CeO2)为0.3～4.0，更优选TiO2/(Fe2O3+CeO2)为0.4～2.0。
(9)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，其中：Na2O+K2O+Li2O≤25％，优选Na2O+K2O+Li2O≤23％，更优选Na2O+K2O+Li2O≤20％；和/或Cr2O3/(Fe2O3+CuO)为3.0以下，优选Cr2O3/(Fe2O3+CuO)为2.0以下，更优选为Cr2O3/(Fe2O3+CuO)为1.0以下。
(10)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，含有：SiO2：45～68％，优选SiO2：47～65％；和/或B2O3：1～12％，优选B2O3：2～10％；和/或MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：2～15％，优选MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：3～10％；和/或Al2O3：0.8～7％，优选Al2O3：1～5％；和/或ZnO：7～16％，优选ZnO：8～15％；和/或Na2O：7～14％，优选Na2O：8～13％；和/或TiO2：0～5％，优选TiO2：0～4％；和/或P2O5：0～1％；和/或ZrO2：0～6％，优选ZrO2：0.5～5％；和/或Ln2O3：0～8％，优选Ln2O3：0～4％；和/或Li2O：0.5～4％，优选Li2O：0.7～3％；和/或K2O：0.5～6％，优选K2O：1～6％；和/或RO：0～8％，优选RO：0～6％；和/或澄清剂：0～0.8％，优选澄清剂：0～0.5％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO2、Na2SiF6、K2SiF6中的一种或多种。
(11)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，其组分以重量百分比表示，其中：CuO：0.5～6％，优选CuO：1～5％，更优选CuO：1.5～4％；和/或Fe2O3：0～3％，优选Fe2O3：0.05～2％，更优选Fe2O3：0.1～1.5％；和/或MnO2：0～3％，优选MnO2：0～2％，更优选MnO2：0～1％；和/或V2O3：0～3％，优选V2O3：0～2％，更优选V2O3：0～1％；和/或CeO2：0～2％，优选CeO2：0～1.5％，更优选CeO2：0～1％；和/或NiO：0.1～5％，优选NiO：0.5～4％，更优选NiO：0.8～3％；和/或Co2O3：0.1～5％，优选Co2O3：0.5～4％，更优选Co2O3：0.8～3％；和/或Cr2O3：0～4％，优选Cr2O3：0～3.5％，更优选Cr2O3：0～3％。
(12)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料，2mm以下玻璃材料的300～800nm光透过率为2％以下，优选为1.5％以下，更优选为1％以下，进一步优选为0.8％以下。
(13)根据(1)～(4)任一所述的玻璃材料的SCI值为4.0以下，优选为3.5以下，更优选为3.0以下；和/或玻璃材料的SCE值为5.0以下，优选为4.0以下，更优选为3.0以下；和/或玻璃材料的色度均匀性为0.7～1.3，优选为0.75～1.25，更优选为0.8～1.2；和/或玻璃材料的耐水作用稳定性浸出百分数为≤0.10％，优选为≤0.06％，更优选为≤0.03％；和/或玻璃材料的耐酸作用稳定性浸出百分数为≤0.5％，优选为≤0.35％，更优选为≤0.19％；和/或玻璃材料1400℃时的粘度为200dPas以下，优选为150dPas以下，更优选为80dPas以下；和/或玻璃材料的Cr6+含量为1000ppm以下，优选为500ppm以下，更优选为100ppm以下，进一步优选为50ppm以下，更进一步优选为10ppm以下。
(14)玻璃预制件，采用(1)～(13)任一所述的玻璃材料制成。
(15)玻璃元件，采用(1)～(13)任一所述的玻璃材料或(14)所述的玻璃预制件制成。
(16)一种仪器，含有(1)～(13)任一所述的玻璃材料和/或(15)所述的玻璃元件。
本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明获得的玻璃材料在可见光至近红外波段范围内具有较低透过率，且具有优异的化学稳定性和较低的高温粘度，适用于铂金器皿生产。
附图说明
图1是本发明的实施例19的玻璃材料的光谱透过率曲线图。
具体实施方式
下面，对本发明的玻璃材料的实施方式进行详细说明，但本发明不限于下述的实施方式，在本发明目的的范围内可进行适当的变更来加以实施。此外，关于重复说明部分，虽然有适当的省略说明的情况，但不会因此而限制发明的主旨。以下内容中有时候将本发明玻璃材料简称为玻璃。
[玻璃材料]
下面对本发明玻璃材料的各组分(成分)范围进行说明。在本发明中，如果没有特殊说明，各组分的含量、总含量全部采用重量百分比(wt％)表示，即，各组分的含量、总含量相对于换算成氧化物的组成的玻璃物质总量的重量百分比表示。在这里，所述“换算成氧化物的组成”是指，作为本发明的玻璃材料组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐及氢氧化物等熔融时分解并转变为氧化物的情况下，将该氧化物的物质总重量作为100％。
除非在具体情况下另外指出，本发明所列出的数值范围包括上限和下限值，“以上”和“以下”包括端点值，以及包括在该范围内的所有整数和分数，而不限于所限定范围时所列的具体值。本文所称“和/或”是包含性的，例如“A和/或B”，是指只有A，或者只有B，或者同时有A和B。
SiO2是形成玻璃网络的主要组分，若其含量超过70％，玻璃熔化困难，气泡、夹杂物、条纹等难以消除，很难获得高均匀性的黑色背景，即极好的色度均匀性。若其含量低于40％，首先玻璃的耐水性和耐酸性难以达到设计要求，玻璃网络对着色离子的禁锢性降低，玻璃在生产过程中容易析晶，导致玻璃中出现白色、灰色的析出物，色度均匀性难以达到设计要求。因此，SiO2的含量为40～70％，优选为45～68％，更优选为47～65％。
合适量的B2O3能够加固以SiO2为主的玻璃网络，进一步提升玻璃的耐水性和耐酸性，同时还可以降低玻璃的熔化温度与高温粘度，对于此类硼硅酸盐玻璃，高温粘度越低，玻璃的气泡、夹杂物、条纹等越容易消除，若B2O3的含量低于1％，上述效果不明显。若B2O3的含量高于15％，由于玻璃体系中的氧不足，B2O3反而向疏松结构转变，降低玻璃的耐水性与耐酸性。因此，B2O3的含量限定为1～15％，优选为1～12％，更优选为2～10％。
合适量的Al2O3能够加固玻璃网络，提升玻璃的化学稳定性，降低玻璃的热膨胀系数，有利于降低玻璃中着色离子析出，若其含量低于0.5％，上述效果不明显。若Al2O3含量超过8％，玻璃的高温粘度快速上升，难以达到设计要求。因此，Al2O3的含量限定为0.5～8％，优选为0.8～7％，更优选为1～5％。
少量的P2O5在玻璃中可以显著提升玻璃的化学强化性能，有利于提高玻璃的强度，但是P2O5在玻璃中能够促进玻璃微晶的形成，尤其是在过渡金属离子存在于玻璃中时，若其含量高于2％，会导致玻璃的抗析晶性能快速下降，严重时导致玻璃中充满析晶颗粒与析晶带，不能形成均匀的黑色背景。因此，P2O5的含量为0～2％，优选为0～1％，更优选为不含有P2O5。
合适量的ZnO能够显著增强玻璃网络紧密程度，提升玻璃的耐水性和耐酸性，降低玻璃的热膨胀系数和转变温度，若其含量低于5％，上述效果不明显。若其含量高于20％，玻璃的阿贝数降低，难以达到设计要求。玻璃在熔化过程中的表面张力增大，气泡不易排出，气泡度难以达到设计要求。因此，ZnO的含量控制为5～20％，优选为7～16％，更优选为8～15％。
合适量的TiO2在玻璃中可以与过渡金属氧化物形成络合着色，增强300～500nm的光吸收，从而减少过渡金属氧化物的使用量，进一步减少过渡金属氧化物的析出。另一方面，合适量的TiO2能够增强玻璃的网络结构，减少碱金属离子析出。若TiO2的含量高于6％，玻璃的反射率急剧增大，SCI值难以达到设计要求，同时玻璃稳定性降低，析晶风险上升。因此，TiO2的含量限定为0～6％，优选为0～5％，更优选为0～4％。
ZrO2可以降低玻璃溶液侵蚀炉体的能力，提升熔炉的寿命，降低碱金属离子与过渡金属离子的析出，若其含量超过8％，玻璃中容易出现不溶物，玻璃抗析晶能力下降，高温粘度快速上升。因此，ZrO2的含量为0～8％，优选为0～6％，更优选为0.5～5％。
Ln2O3(Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种)在玻璃中可以显著提升玻璃的强度，降低玻璃的高温粘度，更容易获得高均匀性的玻璃，若Ln2O3的含量超过10％，玻璃的SCI值超过设计要求。因此，Ln2O3的含量为0～10％，优选为0～8％，更优选为0～4％。
Li2O、Na2O、K2O属于碱金属氧化物，其含量与相对含量对于玻璃的光吸收曲线、高温粘度，玻璃的转变温度、热膨胀系数、耐水性、耐候性等有显著的影响。
从单种碱金属氧化物的作用来看，Li2O降低玻璃的转变温度和高温粘度的能力最强，若其含量超过5％，玻璃容易趋于失透，原料成本快速上升，更为重要的是，若其含量超过5％，玻璃的耐酸性快速下降。因此，Li2O的含量限定为0～5％。在一些实施方式中，若Li2O的含量低于0.5％，玻璃的高温粘度快速上升，在熔炼过程中需要更高的温度来排除气泡，这会造成CuO着色能力的显著下降。因此，优选Li2O的含量为0.5～4％，更优选为0.7～3％。
合适量的Na2O可以改善玻璃的熔化性能，降低玻璃的高温粘度，若其含量低于6％，玻璃的熔化性能、高温粘度、热膨胀系数难以达到设计要求，玻璃的耐水性与耐候性快速下降；若其含量高于16％，玻璃的热膨胀系数快速上升，玻璃的耐水性和耐候性降低，难以达到设计要求。因此，Na2O的含量限定为6～16％，优选为7～14％，更优选为8～13％。
合适量的K2O在玻璃中可以与Na离子、Li离子形成“碱中和”效应，进一步加固玻璃网络，减少碱金属离子与过渡金属离子在溶液中的析出，若其含量高于8％，反而会进一步加剧碱金属离子与过渡金属离子的析出。因此，K2O的含量限定为0～8％，优选为0.5～6％，更优选为1～6％。
Co2O3属于过渡金属氧化物，在玻璃中可以显著降低450～620nm的光透过率，若其含量低于0.1％，玻璃的透过率高于设计要求，若其含量高于5％，玻璃的抗析晶能力快速下降，玻璃的化学稳定性降低，玻璃在溶液中的析出量快速上升。因此，Co2O3的含量限定为0.1～5％，优选为0.5～4％，更优选为0.8～3％。
发明人大量实验研究发现，在一些实施方式中，Co2O3的着色能力与玻璃网络形成体密切相关，当(B2O3+Al2O3)/SiO2的值大于0.3时，Co2O3的着色能力显著下降。因此，优选(B2O3+Al2O3)/SiO2的值为0.3以下，更优选(B2O3+Al2O3)/SiO2的值为0.25以下，进一步优选(B2O3+Al2O3)/SiO2的值为0.05～0.2。
碱土金属氧化物RO(RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种)可以增强玻璃的稳定性，降低玻璃在生产过程中的析晶风险，同时还可以降低玻璃的高温粘度，提升玻璃的气泡度。若RO的含量超过10％，玻璃的反射率快速上升，且超过10％的碱土金属氧化物会大幅度降低玻璃的耐酸性，在某些电解质溶液的侵蚀下容易产生斑点从而降低黑色背景的均匀性。因此，RO的含量限定为0～10％，优选为0～8％，更优选为0～6％。另一方面，碱土金属氧化物也会引起Co2O3着色能力的变化，RO的含量若超过10％，Co2O3的着色能力下降。发明人研究发现，碱土金属氧化物中CaO对Co2O3的着色能力损害最小，因此玻璃中优选含有CaO，其次为BaO,在条件允许的情况下，再考虑含有MgO和/或SrO。
NiO在玻璃中可以显著降低450～750nm的光透过率，若其含量低于0.1％，玻璃的光透过率高于设计要求，若其含量高于5％，玻璃的抗析晶能力快速下降，玻璃的化学稳定性降低，在溶液中的析出量快速上升。因此，NiO的含量为0.1～5％，优选为0.5～4％，更优选为0.8～3％。
发明人大量实验研究发现，在一些实施方式中，当玻璃中存在K2O，并满足K2O/(Na2O+Li2O)在0.03～1.0之间，优选为0.05～0.8之间，更优选为0.1～0.5之间时，NiO在450～750nm的吸收能力大幅度增强，可显著减少过渡金属氧化物的使用，从而降低玻璃的析出量。
合适量的CuO可以降低200～450nm以及600～900nm的光透过率，若其含量低于0.5％，玻璃的光透过率高于设计要求，若其含量高于6％，玻璃抗析晶能力下降，耐水和耐酸性能降低。因此，CuO的含量限定为0.5～6％，优选为1～5％，更优选为1.5～4％。
发明人大量实验研究发现，在一些实施方式中，当ZnO/SiO2的值大于0.45时，玻璃需要更高温度熔炼才能满足气泡度要求，更高的温度会削弱CuO的着色能力，若ZnO/SiO2的值低于0.08，玻璃的化学稳定性下降，对碱金属离子与过渡金属离子的禁锢能力下降。因此，优选ZnO/SiO2的值为0.08～0.45，更优选为0.1～0.4，进一步优选为0.12～0.3。
合适量的Fe2O3能够降低200～450nm的光透过率，若其含量高于3％，玻璃的化学稳定性降低，在酸或水溶液中的析出量急剧上升。因此Fe2O3的含量为0～3％，优选为0.05～2％，更优选为0.1～1.5％。
合适量的CeO2能够降低200～450nm的光透过率，若其含量高于2％，玻璃抗析晶能力急剧下降，甚至在成型温度以上就开始析晶。因此，CeO2的含量限定为0～2％，优选为0～1.5％，更优选为0～1％。
发明人通过大量实验研究发现，玻璃中同时存在TiO2、CeO2、Fe2O3时，Fe2O3、CeO2在200～450nm波段内着色能力大幅度增强；进一步的，尤其是在氧化气氛熔炼的条件下，优选TiO2/(Fe2O3+CeO2)在0.2～6.0之间，更优选TiO2/(Fe2O3+CeO2)在0.3～4.0之间，进一步优选TiO2/(Fe2O3+CeO2)在0.4～2.0之间时，对200～450nm的着色能力显著增强，在光透过率达到设计标准的条件下，Fe2O3、CeO2的使用量可下降50％以上，有利于减少过渡金属氧化物的析出。
MnO2、V2O3可以增强玻璃200～800nm波段的着色，但是MnO2的着色能力对工艺条件较为敏感，在其含量大于3％的条件下，在不同的工艺条件下光谱变化较大，影响产品的一致性。因此MnO2的含量限定为3％以下，优选为2％以下，更优选为1％以下。3％以上V2O3也存在上述问题，同时还会导致玻璃变脆，后续加工难度变大，因此V2O3的含量限定为3％以下，优选为2％以下，更优选为1％以下。
合适量的Cr2O3加入到玻璃中可以降低300～500nm以及600～740nm的光透过率，若其含量超过4％，玻璃中容易出现Cr6+离子，该离子是一种强致癌物，不能满足ROSH规定要求。因此，Cr2O3的含量为4％以下，优选为3.5％以下，更优选为3％以下。在一些实施方式中，进一步优选不含有Cr2O3。
发明人研究发现，Cr6+在还原气氛下出现的概率较低，但是，还原气氛对熔炼使用的金属器皿有致命的损害。发明人通过大量实验发现，当组分中存在Cr2O3时，合适量的含有碱金属氧化物、Fe2O3、CuO能够避免Cr2O3组分在氧化气氛高温熔炼时被氧化为Cr6+。进一步的，在一些实施方式中，当满足Na2O+K2O+Li2O≤25％，优选Na2O+K2O+Li2O≤23％，更优选Na2O+K2O+Li2O≤20％时，并满足Cr2O3/(Fe2O3+CuO)的值为3.0以下，优选Cr2O3/(Fe2O3+CuO)的值为2.0以下，更优选为Cr2O3/(Fe2O3+CuO)的值为1.0以下时，即使在氧化气氛条件下玻璃中也不容易出现Cr6+。
为了获得黑色背景，减少过渡金属氧化物的析出，提升玻璃的抗析晶性能，优选MnO2、V2O3、Fe2O3、CuO、CeO2、NiO、Co2O3、Cr2O3等过渡金属氧化物的合计含量MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3为1～18％，更优选MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3为2～15％，进一步优选MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3为3～10％。
Sb2O3、SnO2、Na2SiF6、K2SiF6等可作为澄清剂，以提高玻璃的除泡能力，上述澄清剂合计或单独存在时，其含量为1％以下，优选为0.8％以下，更优选为0.5％以下。
本文所记载的“不含有”“0％”是指没有故意将该化合物、分子或元素等作为原料添加到本发明玻璃中；但作为生产玻璃的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的玻璃中少量或痕量含有，此种情形也在本发明专利的保护范围内。
下面，对本发明的玻璃材料的性能进行说明。
<300～800nm光透过率>
2mm以下玻璃材料的光透过率按《GB/T 7962.12-2010》规定的方法进行测试。
在一些实施方式中，2mm以下玻璃材料的300～800nm光透过率为2％以下，优选为1.5％以下，更优选为1％以下，进一步优选为0.8％以下。上述玻璃材料的厚度优选为0.2～2mm，更优选为0.5～1.8mm，进一步优选为1～1.5mm，更进一步优选为0.2mm或0.5mm或0.8mm或1mm或1.5mm。
<SCI值>
使用色差仪按国际照明委员会规定方法测试色度(Specular Component Include本文中简称SCI)。
在一些实施方式中，玻璃材料的SCI值为4.0以下，优选为3.5以下，更优选为3.0以下。
<SCE值>
使用色差仪按国际照明委员会规定方法测试色度(Specular Component Enclude本文中简称SCE)。
在一些实施方式中，玻璃材料的SCE值为5.0以下，优选为4.0以下，更优选为3.0以下。
<色度均匀性>
将样品加工为40mm×30mm×1.5mm规格，抛光后按长宽方向分割为8mm×5mm×1.5mm规格15个区域，按SCE标准方法测试SCE值，取绝对值最大的SCE值，除以15次测量SCE值的平均值。
在一些实施方式中，玻璃材料的色度均匀性为0.7～1.3，优选为0.75～1.25，更优选为0.8～1.2。
<耐水作用稳定性>
玻璃材料的耐水作用稳定性按照《GB/T 17129》规定的方法测试。
在一些实施方式中，玻璃材料的耐水作用稳定性浸出百分数为≤0.10％，优选为≤0.06％，更优选为≤0.03％。
<耐酸作用稳定性>
玻璃材料的耐酸作用稳定性按照《GB/T 17129》规定的方法测试。
在一些实施方式中，玻璃材料的耐酸作用稳定性浸出百分数为≤0.5％，优选≤0.35％，进一步优选≤0.19％。
<高温粘度>
玻璃材料的高温粘度使用THETA Rheotronic II高温粘度计采用旋转法测试，数值单位为dPaS(泊)，其数值越小，表示粘度越小。
在一些实施方式中，玻璃材料1400℃时的粘度为200dPas以下,优选为150dPas以下,更优选为80dPas以下。
<Cr6+含量>
玻璃材料中Cr6+的含量按照《IEC62321-7》规定方法测试。
在一些实施方式中，玻璃材料的Cr6+含量为1000ppm以下，优选为500ppm以下，更优选为100ppm以下，进一步优选为50ppm以下，更进一步优选为10ppm以下。
[制造方法]
本发明玻璃材料的制造方法如下：本发明的玻璃可采用常规原料和工艺生产，包括但不限于使用碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、氢氧化物、氧化物等为原料，按常规方法配料后，将配好的炉料投入到1200～1400℃的熔炼炉(如铂或铂合金坩埚、黄金或含黄金的合金坩埚)中熔制，并且经澄清和均化后，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。本领域技术人员能够根据实际需要，适当地选择原料、工艺方法和工艺参数。
[玻璃预制件和玻璃元件]
可以使用例如直接滴料成型、或研磨加工的手段、或热压成型等模压成型的手段，由所制成的玻璃材料来制作玻璃预制件。即，可以通过对熔融玻璃进行直接精密滴料成型为玻璃精密预制件，或通过磨削和研磨等机械加工来制作玻璃预制件，或通过对由玻璃制作模压成型用的预成型坯，对该预成型坯进行再热压成型后再进行研磨加工来制作玻璃预制件。需要说明的是，制备玻璃预制件的手段不限于上述手段。
如上所述，本发明的玻璃材料对于制造各种玻璃元件是有用的，其中特别优选由本发明的玻璃材料形成预成型坯，使用该预成型坯来进行再热压成型、精密冲压成型等，制作透镜、棱镜、片材等玻璃元件。
在一些实施方式中，可通过各种工艺将本文所述的玻璃材料制造成玻璃元件，所述玻璃元件包括但不限于片材，所述工艺包括但不限于狭缝拉制、浮法、辊压和本领域公知的其他形成片材的工艺。或者，可通过本领域所公知的浮法或辊压法来形成玻璃材料。
本发明的玻璃材料可以采用研磨或抛光加工等方法制造片材的玻璃元件，但制造玻璃元件并不限定于这些方法。本发明的玻璃材料可以在一定温度下采用热弯工艺或压型工艺等方法制备形成各种形状的玻璃元件，但并不限定于这些方法。
本发明所述的玻璃元件可具有合理有用的任何厚度。
[仪器]
本发明玻璃材料，以及玻璃材料所形成的玻璃元件可制作如照相设备、摄像设备、投影设备、显示设备、检测设备、车载设备和监控设备等仪器。
本发明的玻璃材料还可以应用于透过率截止、黑色装饰材料等。
<玻璃材料实施例>
为了进一步清楚地阐释和说明本发明的技术方案，提供以下的非限制性实施例。
本实施例采用上述玻璃材料的制造方法得到具有表1～表2所示的组成的玻璃材料。另外，通过本发明所述的测试方法测定各玻璃的特性，并将测定结果表示在表1～表2中，以下实施例1～20中300～800nm最高透过率的玻璃样品厚度为1.5mm。
表1.
Figure BDA0003328297530000131
Figure BDA0003328297530000141
表2.
Figure BDA0003328297530000142
Figure BDA0003328297530000151
Figure BDA0003328297530000161
上述实施例19的玻璃材料的光谱透过率曲线图如图1所示。

Claims (28)

1.玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，含有：SiO2：40～70％；B2O3：1～15％；Al2O3：0.5～8％；ZnO：5～20％；Na2O：6～16％；MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：1～18％，TiO2：0～6％；P2O5：0～2％；ZrO2：0～8％；和/或Ln2O3：0～10％；Li2O：0～5％；K2O：0～8％；RO：0～10％；澄清剂：0～1％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO2、Na2SiF6、K2SiF6中的一种或多种，ZnO/SiO2为0.08～0.45，(B2O3+Al2O3)/SiO2为0.3以下，K2O/(Na2O+Li2O)为0.03～1.0，TiO2/(Fe2O3+CeO2)为0.2～6.0，Na2O+K2O+Li2O≤25％，Cr2O3/(Fe2O3+CuO)为3.0以下。
2.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：(B2O3+Al2O3)/SiO2为0.25以下。
3.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：(B2O3+Al2O3)/SiO2为0.05～0.2。
4.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：K2O/(Na2O+Li2O)为0.05～0.8。
5.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：K2O/(Na2O+Li2O)为0.1～0.5。
6.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：ZnO/SiO2为0.1～0.4。
7.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：ZnO/SiO2为0.12～0.3。
8.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：TiO2/(Fe2O3+CeO2)为0.3～4.0。
9.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：TiO2/(Fe2O3+CeO2)为0.4～2.0。
10.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：Na2O+K2O+Li2O≤23％；和/或Cr2O3/(Fe2O3+CuO)为2.0以下。
11.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：Na2O+K2O+Li2O≤20％；和/或Cr2O3/(Fe2O3+CuO)为1.0以下。
12.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，含有：SiO2：45～68％；和/或B2O3：1～12％；和/或MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：2～15％；和/或Al2O3：0.8～7％；和/或ZnO：7～16％；和/或Na2O：7～14％；和/或TiO2：0～5％；和/或P2O5：0～1％；和/或ZrO2：0～6％；和/或Ln2O3：0～8％；和/或Li2O：0.5～4％；和/或K2O：0.5～6％；和/或RO：0～8％；和/或澄清剂：0～0.8％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种，澄清剂为Sb2O3、SnO2、Na2SiF6、K2SiF6中的一种或多种。
13.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，含有：SiO2：47～65％；和/或B2O3：2～10％；和/或MnO2+V2O3+Fe2O3+CuO+CeO2+NiO+Co2O3+Cr2O3：3～10％；和/或Al2O3：1～5％；和/或ZnO：8～15％；和/或Na2O：8～13％；和/或TiO2：0～4％；和/或ZrO2：0.5～5％；和/或Ln2O3：0～4％；和/或Li2O：0.7～3％；和/或K2O：1～6％；和/或RO：0～6％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种，澄清剂为Sb2O3、SnO2、Na2SiF6、K2SiF6中的一种或多种。
14.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：CuO：0.5～6％；和/或Fe2O3：0～3％；和/或MnO2：0～3％；和/或V2O3：0～3％；和/或CeO2：0～2％；和/或NiO：0.1～5％；和/或Co2O3：0.1～5％；和/或Cr2O3：0～4％。
15.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：CuO：1～5％；和/或Fe2O3：0.05～2％；和/或MnO2：0～2％；和/或V2O3：0～2％；和/或CeO2：0～1.5％；和/或NiO：0.5～4％；和/或Co2O3：0.5～4％；和/或Cr2O3：0～3.5％。
16.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，其组分以重量百分比表示，其中：CuO：1.5～4％；和/或Fe2O3：0.1～1.5％；和/或MnO2：0～1％；和/或V2O3：0～1％；和/或CeO2：0～1％；和/或NiO：0.8～3％；和/或Co2O3：0.8～3％；和/或Cr2O3：0～3％。
17.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，2mm以下玻璃材料的300～800nm光透过率为2％以下。
18.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，2mm以下玻璃材料的300～800nm光透过率为1.5％以下。
19.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，2mm以下玻璃材料的300～800nm光透过率为1％以下。
20.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，2mm以下玻璃材料的300～800nm光透过率为0.8％以下。
21.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，玻璃材料的SCI值为4.0以下；和/或玻璃材料的SCE值为5.0以下；和/或玻璃材料的色度均匀性为0.7～1.3；和/或玻璃材料的耐水作用稳定性浸出百分数为≤0.10％；和/或玻璃材料的耐酸作用稳定性浸出百分数为≤0.5％；和/或玻璃材料1400℃时的粘度为200dPas以下；和/或玻璃材料的Cr6+含量为1000ppm以下。
22.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，玻璃材料的SCI值为3.5以下；和/或玻璃材料的SCE值为4.0以下；和/或玻璃材料的色度均匀性为0.75～1.25；和/或玻璃材料的耐水作用稳定性浸出百分数为≤0.06％；和/或玻璃材料的耐酸作用稳定性浸出百分数为≤0.35％；和/或玻璃材料1400℃时的粘度为150dPas以下；和/或玻璃材料的Cr6+含量为500ppm以下。
23.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，玻璃材料的SCI值为3.0以下；和/或玻璃材料的SCE值为3.0以下；和/或玻璃材料的色度均匀性为0.8～1.2；和/或玻璃材料的耐水作用稳定性浸出百分数为≤0.03％；和/或玻璃材料的耐酸作用稳定性浸出百分数为≤0.19％；和/或玻璃材料1400℃时的粘度为80dPas以下；和/或玻璃材料的Cr6+含量为100ppm以下。
24.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，玻璃材料的Cr6+含量为50ppm以下。
25.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于，玻璃材料的Cr6+含量为10ppm以下。
26.玻璃预制件，其特征在于，采用权利要求1～25任一所述的玻璃材料制成。
27.玻璃元件，其特征在于，采用权利要求1～25任一所述的玻璃材料或权利要求26所述的玻璃预制件制成。
28.一种仪器，其特征在于，含有权利要求1～25任一所述的玻璃材料和/或权利要求27所述的玻璃元件。
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