CN117682756A - 中折射光学玻璃及其制备方法和用途 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供一种中折射光学玻璃及其制备方法和用途。所述光学玻璃包括以阳离子摩尔百分比计的以下组分：Si4+：4～16％；B3+：40～59％；La3+：8～16％；Y3+：2～6.5％；Ca2+：5～13％；Zn2+：3～9％；Zr4+：0.01～0.5％；Li+：1.4～4％；Na+：7～12％；K+：0～6％；Al3+：0～5％；Mg2+：0～5％；Sr2+：0～5％；Ba2+：0～5％；以及Sb3+：0～0.05％；所述光学玻璃的折射率为1.65～1.75，阿贝数为50～60。本发明的光学玻璃的转变温度低适合模压且化学稳定性优异，能够满足现代新型光电产品的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种中折射光学玻璃及其制备方法和用途，属于光学玻璃领域。
背景技术
近年来，光学仪器的数字化、高清晰化高速发展，在数码照相设备、摄像设备、投影设备、投影仪、投影电视等影像再现等各种光学仪器领域中，迫切需要减少在光学系统中使用的透镜、棱镜等光学组件的片数，从而使光学系统整体轻量化和小型化。
在制作光学元件的光学玻璃中，特别是对能够修正色差，使光学系统小型化，折射率为1.65～1.75、阿贝数为50～60的中折射光学玻璃，市场需求日益增大。由于光学玻璃广泛应用于车载、监控安防等领域，光学玻璃在上述领域的使用过程中，长期接触外部复杂的自然环境，甚至是极端环境，这就要求光学玻璃具有优异的耐候性，以提高光学玻璃的使用寿命。
目前将光学玻璃制造为光学元件的主流方法是精密模压成型(包括直接压型法和二次压型法)，采用精密模压技术制造的透镜通常不需要再次进行研磨和抛光，从而减少了原材料消耗，降低了人力和物力成本，并且减少了环境污染，该技术可以降低成本大批量生产光学元件。
在进行精密模压成型时，为了将高精密的模面复制在玻璃成品上，需要在高温下加压成型玻璃预制体，这时成型模在高温和压力下，即使处于保护气体中，模具表面也容易被氧化和侵蚀。为了延长模具的寿命，抑制高温环境对模具的损伤，就必须降低压型温度，因此，用于模压的玻璃材料的转变温度(Tg)需要尽可能的低。
专利申请CN107879619A、CN105948483A、CN105906198A等公开的光学玻璃均存在F成分，在熔炼过程中F成分的挥发会导致环境污染，光学常数一致性不稳定，还容易使玻璃产生条纹等缺陷；另一方面，在精密模压过程中，也会导致光学玻璃表面容易起雾。
专利申请CN109328182A、CN1950306A等公开的光学玻璃中含有较高含量的Ba2+，Ba2+的相对分子质量很大，含量较高的Ba2+会导致玻璃的比重过大。
专利申请CN100374386C、CN107148404A等公开的光学玻璃中均含有P5+，P5+易于侵蚀铂金等贵金属容器，尤其是含有碱金属的磷酸盐玻璃侵蚀性更强。且P5+高温下易于挥发，影响玻璃光学稳定性。
专利申请CN103214182A、CN1903762A等公开的光学玻璃中均含有Gd3+，专利申请CN1099388C、CN114163122A等公开的光学玻璃中均含有Nb5+，Gd3+、Nb5+价格高昂，使成本大幅上升，不利于市场竞争。
专利申请CN109071314A、CN101863617A等公开的光学玻璃中均含有Ti4+，而Ti4+会导致玻璃的着色度大幅度变差。
发明内容
发明要解决的问题
鉴于现有技术中公开的技术问题，本发明首先提供一种中折射光学玻璃。所述光学玻璃具有1.65～1.75的折射率、转变温度较低、且耐失透性、化学稳定性和着色度优良，适用于精密模压成型，容易实现批量生产。
本发明还提供一种光学玻璃的制备方法，其制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。
本发明的还提供一种光学元件或光学预制件。
用于解决问题的方案
本发明提供一种光学玻璃，其包含以阳离子摩尔百分比计的以下组分：
Si4+：4～16％；
B3+：40～59％；
La3+：8～16％；
Y3+：2～6.5％；
Ca2+：5～13％；
Zn2+：3～9％；
Zr4+：0.01～0.5％；
Li+：1.4～4％；
Na+：7～12％；
K+：0～6％；
Al3+：0～5％；
Mg2+：0～5％；
Sr2+：0～5％；
Ba2+：0～5％；以及
Sb3+：0～0.05％；
所述光学玻璃的折射率为1.65～1.75，阿贝数为50～60。
根据本发明所述的光学玻璃，其中，以阳离子摩尔百分比计，所述光学玻璃包括以下组分：
Si4+：6～14％；
B3+：43～57％；
La3+：9～15％；
Y3+：2.5～6％；
Ca2+：6～12％；
Zn2+：4～8％；
Zr4+：0.05～0.45％；
Li+：1.7～3.8％；
Na+：7.5～11.5％；
K+：0～3％；
Al3+：0～3％；
Mg2+：0～2％；
Sr2+：0～2％；
Ba2+：0～2％；以及
Sb3+：0～0.03％。
根据本发明所述的光学玻璃，其中，以阳离子摩尔百分比计，所述光学玻璃包括以下组分：
Si4+：7～13％；
B3+：45～55％；
La3+：10～14％；
Y3+：3～5.5％；
Ca2+：7～11％；
Zn2+：5～7％；
Zr4+：0.1～0.4％；
Li+：2～3.5％；
Na+：8～11％；
K+：0～1％；
Al3+：0～1％；
Mg2+：0～2％；
Sr2+：0～2％；
Ba2+：0～2％；以及
Sb3+：0～0.01％。
根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃不含有F-、P5+、Ta5+、Gd3+、Nb5+、Ge4+、Te4+和Ti4+中的一种或两种以上的组合。
根据本发明所述的光学玻璃，其中，Si4+的摩尔百分比与B3+的摩尔百分比的比值Si4+/B3+为0.05～0.4；
La3+的摩尔百分比与Y3+的摩尔百分比之和La3++Y3+为12～21.5％。
根据本发明所述的光学玻璃，其中，B3+的摩尔百分比与La3+的摩尔百分比和Y3+的摩尔百分比之和的比值B3+/(La3++Y3+)为2～4.5；
Zn2+的摩尔百分比与La3+的摩尔百分比和Y3+的摩尔百分比之和的比Zn2+/(La3++Y3 +)为0.2～0.7。
根据本发明所述的光学玻璃，其中，
所述光学玻璃的密度ρ为3.75g/cm3以下；
所述光学玻璃的着色度λ80/λ5中，λ80为360nm以下，λ5为275nm以下；
所述光学玻璃的硬度HK为630×107Pa以上。
根据本发明所述的光学玻璃，其中，
所述光学玻璃的耐水稳定性为1级；
所述光学玻璃的转变温度Tg为545℃以下；
所述光学玻璃的驰垂温度Ts为585℃以下；
所述光学玻璃的析晶温度Lt为1050℃以下；
所述光学玻璃的气泡度为0～1级。
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原料组分按照比例称量、混合均匀后进行熔炼，然后浇注或漏注在成型模具中，或者直接压制成型。
进一步，本发明还提供一种光学元件或光学预制件，其中，包括根据本发明所述的光学玻璃。
发明的效果
本发明的光学玻璃具有1.65～1.75的折射率，具有较低的转变温度Tg和驰垂温度Ts，还具有优异的耐水稳定性和着色度。因此，本发明的光学玻璃是转变温度低适合模压且化学稳定性优异的中折射率光学玻璃，能够满足现代新型光电产品的需要。
本发明的光学玻璃的制备方法简单易行，原料易于获取，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，本说明书中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。
本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。
本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。
本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。
本发明首先提供一种光学玻璃，其包含以阳离子摩尔百分比计的以下组分：
Si4+：4～16％；
B3+：40～59％；
La3+：8～16％；
Y3+：2～6.5％；
Ca2+：5～13％；
Zn2+：3～9％；
Zr4+：0.01～0.5％；
Li+：1.4～4％；
Na+：7～12％；
K+：0～6％；
Al3+：0～5％；
Mg2+：0～5％；
Sr2+：0～5％；
Ba2+：0～5％；以及
Sb3+：0～0.05％；
所述光学玻璃的折射率(nd)为1.65～1.75，阿贝数(υd)为50～60。
下面对本发明的光学玻璃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，则都采用阳离子摩尔百分比进行表示。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。
B3+在本发明中是网络形成组分，可以改善玻璃的热稳定性，提高玻璃的熔融性，从而能够得到没有玻璃原料的熔融残留的玻璃。以摩尔百分比计，本发明中通过含有40％以上的B3+以获得上述效果，优选B3+的含量为43％以上，更优选B3+的含量为45％以上。但当B3+的含量过多时，玻璃的折射率降低，化学稳定性变差。因此，以摩尔百分比计，本发明中B3+的含量上限为59％，优选上限为57％，更优选上限为55％。
Si4+也是玻璃形成体，而Si4+在玻璃中形成的是硅氧四面体三维网络，非常致密坚固，可以增强B3+所构成的疏松的链状层状网络，具有提高熔融玻璃的粘度、促进稳定的玻璃形成、改善机械性能的作用。以摩尔百分比计，通过将Si4+的引入量控制在16％以下，可以降低玻璃的部分色散比、减小玻璃的比重、抑制玻璃化转变温度的上升；并且，当Si4+的含量过高，玻璃的熔融难度增加，同时对降低玻璃的转变温度不利。当Si4+的含量过低，玻璃析晶性能差。因此，以摩尔百分比计，本发明中Si4+的含量为4～16％，优选为6～14％，更优选7～13％。
在本发明的一些具体的实施方案中，通过使Si4+的摩尔百分比与B3+的摩尔百分比的比值Si4+/B3+为0.05～0.4，可以使玻璃具有合适的高温粘度，有利于玻璃的均化和澄清，同时可提高玻璃的抗析晶性能，有利于玻璃成型。进一步，Si4+/B3+优选为0.1～0.35，更优选为0.15～0.3。
La3+是一种高折射低色散组分，在玻璃中可以提高玻璃的折射率并调节色散，降低玻璃的高温粘度。以摩尔百分比计，本发明中La3+的含量为8％以上，优选La3+的含量为9％以上，更优选La3+的含量为10％以上。另一方面，以摩尔百分比计，通过将La3+的含量限定为16％以下，可以通过提高玻璃的稳定性来降低玻璃的失透，并抑制折射率温度系数和密度上升超过设计要求；因此，以摩尔百分比计，La3+的含量为16％以下，优选为15％以下，更优选为14％以下。
Y3+具有提高玻璃折射率的作用，本发明中通过同时含有Y3+与La3+相配合，在维持高折射率和低色散的同时，改善玻璃的熔融性和耐失透性，降低玻璃的密度。以摩尔百分比计，本发明中通过含有2％以上的Y3+，以获得上述效果，优选含有2.5％以上的Y3+，更优选含有3％以上的Y3+。以摩尔百分比计，若Y3+的含量超过6.5％，玻璃的稳定性和耐失透性降低，转变温度升高，因此，Y3+含量的上限为6.5％，优选为6％，更优选为5.5％。
La3+、Y3+等稀土氧化物是提高玻璃折射率且提高玻璃化学稳定性的组分。在一些具体的实施方案中，以摩尔百分比计，本发明可以通过引入12％以上的La3+的摩尔百分比与Y3+的摩尔百分比之和La3++Y3+来获得上述效果；但是，若La3++Y3+过高，玻璃的热稳定性和耐失透性降低。因此，以摩尔百分比计，La3++Y3+为12～21.5％，优选为13～20％，更优选为14～19％。
在本发明的一些具体的实施方案中，本发明人发现，通过控制B3+的摩尔百分比与La3+的摩尔百分比和Y3+的摩尔百分比之和的比值B3+/(La3++Y3+)为2～4.5，可以提高玻璃的稳定性和抗析晶性能，并使玻璃具有适宜的粘度，有利于玻璃的成型。进一步，B3+/(La3++Y3 +)优选为2.2～4.3，更优选为2.5～4。
Zr4+是一种高折射低色散组分，在玻璃中可以提高玻璃的折射率并调节色散，提高玻璃的抗析晶性能。若Zr4+的含量过高，玻璃熔化难度增加，熔炼温度上升，进一步的，还会导致玻璃内部出现夹杂物及光透过率下降。因此，以摩尔百分比计，Zr4+含量为0.01～0.5％，优选为0.05～0.45％，更优选为0.1～0.4％。
Zn2+在本发明的光学玻璃中，可以调整玻璃的折射率和色散，降低转变温度，改善玻璃的抗析晶性能，提高玻璃的稳定性，同时Zn2+还可以降低玻璃的高温粘度，使得玻璃可以在较低温度下熔炼，从而提高玻璃的光透过率。以摩尔百分比计，本发明中通过含有3％以上的Zn2+以获得上述效果，优选Zn2+的含量为4％以上，更优选Zn2+的含量为5％以上。另一方面，若Zn2+的含量过高，熔炼中易产生铂金粒子，使着色度变差，成型难度增加，玻璃的抗析晶性能变差。因此，以摩尔百分比计，Zn2+的含量限定为9％以下，优选为8％以下，更优选为7％以下。
在本发明的一些具体的实施方案中，若Zn2+的摩尔百分比与La3+的摩尔百分比和Y3 +的摩尔百分比之和的比Zn2+/(La3++Y3+)过低，玻璃的气泡变多，气泡度变差，若Zn2+/(La3++Y3+)过高，玻璃的粘度下降，成型性能降低。因此，以摩尔百分比计，Zn2+/(La3++Y3+)可以为0.2～0.7，优选为0.25～0.65。进一步的，在本发明的一些实施方式中，以摩尔百分比计，通过控制Zn2+/(La3++Y3+)为0.3～0.6，还可以进一步优化玻璃的热膨胀系数，提高玻璃元件的加工成品率和抗热冲击性能。
Li+可以降低玻璃的转变温度，但若Li+含量过高，则对玻璃的化学稳定性和热膨胀系数不利，若Li+含量过低，不能起到相应作用。因此，以摩尔百分比计，本发明中Li+的含量为1.4～4％，优选为1.7～3.8％，更优选为2～3.5％。
Na+为玻璃网络外体，是降低玻璃转变温度Tg、弛垂温度Ts和提高玻璃熔融性的有效组分，若Na+含量过高，玻璃的折射率将极大降低，化学稳定性和耐失透性能极大恶化，若Na+含量过低，不能起到相应作用。因此，以摩尔百分比计，Na+的含量为7～12％，优选为7.5～11.5％，更优选为8～11％。
K+具有改善玻璃热稳定性和熔融性的作用，但其含量过高，玻璃的耐失透性下降，玻璃的化学稳定性恶化。因此，以摩尔百分比计，本发明中K+的含量为6％以下，优选为0～3％，更优选为0～1％。
Ca2+是能够有效降低失透温度、转化温度及比重的必要成分。以摩尔百分比计，本发明中通过含有5％以上的Ca2+以获得上述效果，优选Ca2+的含量为6％以上，更优选Ca2+的含量为7％以上；但如果其含量过多，则容易导致耐失透性恶化。因此，以摩尔百分比计，Ca2+的含量限定为13％以下，优选为12％以下，更优选为11％以下。
Sr2+是用于降低失透温度、调整折射率的任意成分，但如果其含量过多，则容易导致耐失透性恶化。因此，以摩尔百分比计，Sr2+含量限定为0～5％，优选为0～2％。
Mg2+是使熔融温度降低的任意成分，但如果其含量过高，则会使相对于失透的稳定性恶化，容易导致分相倾向增大，同时玻璃的成本快速上升。因此，以摩尔百分比计，Mg2+含量限定为0～5％，优选为0～2％。
Ba2+是对于降低失透温度、调整光学常数有效的任意成分，但如果其含量过多，则容易导致耐失透性恶化。因此，以摩尔百分比计，Ba2+含量限定为0～5％，优选为0～2％。
Al3+能改善形成玻璃的稳定性和化学稳定性，但其含量过高时，显示玻璃熔融性变差、耐失透性降低的倾向，因此本发明Al3+的含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下。
以摩尔百分比计，通过引入0～0.05％的Sb3+作为澄清剂，可以提高玻璃的澄清效果，优选引入0～0.03％的澄清剂，进一步优选引入0～0.01％的澄清剂。
本发明的光学玻璃中，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属的氧化物，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，从而减弱本发明的可见光透过率，因此，特别是对于可见光区域波长的透过率有要求的光学玻璃，优选实际上不含有。
Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se元素，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，优选不含有它们。由此，光学玻璃变得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，本发明的光学玻璃也能够进行制造、加工以及废弃。
为了实现环境友好，本发明的光学玻璃不含有As和Pb。虽然As具有消除气泡和较好的防止玻璃着色的效果，但As的加入会加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的铂金侵蚀，导致更多的铂金离子进入玻璃，对铂金熔炉的使用寿命造成不利影响。Pb可显著提高玻璃的高折射率和高色散性能，但Pb和As都造成环境污染的物质。
在一些具体的实施方案中，所述光学玻璃优选不含有F-、P5+、Ta5+、Gd3+、Nb5+、Ge4+、Te4+和Ti4+中的一种或两种以上的组合。其中，F-在熔炼过程中F成分的挥发会导致环境污染，光学常数一致性不稳定，还容易使玻璃产生条纹等缺陷；另一方面，在精密模压过程中，也会导致光学玻璃表面容易起雾，因此，本发明优选不引入F-。P5+易于侵蚀铂金等贵金属容器，尤其是含有碱金属的磷酸盐玻璃侵蚀性更强；且P5+高温下易于挥发，影响玻璃光性稳定性，因此，本发明优选不引入P5+。Ta5+的价格非常昂贵，从实用以及成本的角度考虑，应尽量减少其使用量。因此，本发明优选不引入Ta5+来降低玻璃的材料成本，从而使光学玻璃的制备成本更低。并且，Gd3+、Nb5+、Ge4+以及Te4+的价格也很高昂，本发明优选不引入。此外，Ti4+会导致玻璃的着色度大幅度变差，因此，本发明中优选不引入Ti4+。
另外，本发明的光学玻璃的阴离子优选为O2-。
本文所记载的“不引入”“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光学玻璃中；但作为生产光学玻璃的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的光学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。
在本发明中，所述光学玻璃的密度ρ为3.75g/cm3以下；着色度λ80/λ5中，λ80为360nm以下，λ5为275nm以下；硬度HK为630×107Pa以上。所述光学玻璃的耐水稳定性DW为1级，耐潮湿稳定性RC为1级，耐碱稳定性ROH(S)为1级，耐洗涤稳定性RP(S)为2级或2级以上；所述光学玻璃的平均线性膨胀系数α-50～80℃为66×10-7/K～82×10-7/K，α100～300℃为80×10-7/K～96×10-7/K；所述光学玻璃的转变温度Tg为545℃以下，驰垂温度Ts为585℃以下，析晶温度Lt为1050℃以下；所述光学玻璃的气泡度等级为0～1级。
本发明还提供一种光学预制件和光学元件，由上述光学玻璃按照本领域技术人员熟知的方法形成。由于所述的光学玻璃具有中折射率，因此所述光学元件也具有中折射率，可以应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。
进一步地，本发明还提供一种光学玻璃的制备方法，其包括将各组分原料按照比例称量、混合均匀后进行熔炼，然后浇注或漏注在成型模具中，或者直接压制成型。
具体地，将光学玻璃的各组分的原料(如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐等)，将混合原料放置在1130～1360℃的熔炼炉(如铂金坩埚、氧化铝坩埚等)中，经熔融、熔化、澄清、搅拌和均化后，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，或者直接压制成型。
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。
为了进一步了解本发明的技术方案，现在将描述本发明光学玻璃的实施例。应该注意到，这些实施例没有限制本发明的保护范围。
表1～表6中显示的光学玻璃(实施例1～32、比较例A～B)是通过按照表1～表6所示各个实施例的比值称重并混合光学玻璃用普通原料(如氧化镧、氧化钇、氧化硅、碳酸钙、硝酸钙、氢氧化铝、硼酸、氧化锆、氧化锌、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、硫酸锂、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锶、氧化锑)，将混合原料放置在熔炼装置铂金坩埚中，在1250℃的温度下进行熔炼，均化，在1360℃的温度下进行澄清，使气泡充分上浮，然后将该玻璃液的温度降至1130℃左右，浇注或通过柱形管道漏注在成型模具中，经退火并冷却后，加工得到本发明的光学玻璃。
性能测试
1、折射率nd、阿贝数υd
按照GB/T7962.1-2010的测试方法对所得光学玻璃进行折射率nd、阿贝数υd的测定，表中所列nd、υd为-30℃退火后的数据。
2、Knoop硬度HK
Knoop硬度按ISO 9385规定的测试方法测量。
3、玻璃的平均线膨胀系数α-50～80℃、α100～300℃
按GB/T 7962.16规定的方法进行测量。
4、转变温度Tg和弛垂温度Ts
按GB/T 7962.16规定的方法进行测量。
5、密度ρ
按照GB/T7962.20-2010的测试方法对所得光学玻璃的密度进行测定。
6、着色度λ80/λ5
光学玻璃短波透射光谱特性用着色度λ80/λ5表示。其中，λ80是指玻璃透射比达到80％时对应的波长，λ5是指玻璃透射比达到5％时对应的波长。
7、耐水稳定性DW
按照JB/T10576-2006的测试方法对所得光学玻璃化学稳定性的耐水稳定性DW行测试。
8、耐潮稳定性RC
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，具体如表A所示。
表A
| 级别 | 1 | 2 | 3 |
| 时间(h) | >20 | 5～20 | <5 |
9、耐碱稳定性ROH(S)、耐洗涤稳定性RP(S)
将六面抛光尺寸为40mm×40mm×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ROH(S)分为五级，具体如表B所示。
表B
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RP(S)分为五级，具体如表C所示。
表C
10、气泡度
按照GB/T 7962.8-2010无色光学玻璃测试方法第8部分：气泡度对所得光学玻璃气泡度进行测试。
11、析晶上限温度Lt
采用梯温炉法测定玻璃的析晶性能，将玻璃制成180×10×10mm的样品，侧面抛光，放入带有温度梯度(10℃/cm)的炉内升温至最高温区温度为1200℃，保温4小时后取出自然冷却到室温，在显微镜下观察玻璃析晶情况，玻璃出现晶体对应的最高温度即为玻璃的析晶上限温度。
将实施例1-32制得的光学玻璃的折射率nd、阿贝数υd、硬度HK、平均线性膨胀系数、转变温度Tg、弛垂温度Ts、密度ρ、着色度中的λ80和λ5、耐水稳定性DW、耐潮湿稳定性RC、耐碱稳定性ROH(S)、耐洗涤稳定性RP(S)、析晶上限温度Lt以及气泡度等列于表1-5中；将比较例A-B经测量得到的数据列于表6中。
表1：实施例1-7的玻璃组分及性能参数
表2：实施例8-14的玻璃组分及性能参数
表3：实施例15-21的玻璃组分及性能参数
表4：实施例22-28的玻璃组分及性能参数
表5：实施例29-32的玻璃组分及性能参数
表6：比较例A、B的玻璃组分及性能参数
从以上实施例可以看出，本发明光学玻璃的折射率(nd)为1.65～1.75，阿贝数(υd)为50～60，密度ρ为3.75g/cm3以下；光学玻璃的硬度HK为630×107Pa以上，耐水稳定性DW为1级，耐潮湿稳定性Rc为1级，耐洗涤稳定性RP(S)为2级，耐碱稳定性ROH(S)为1级；光学玻璃的着色度λ80/λ5中，λ80为360nm以下，λ5为275nm以下。另外，光学玻璃的线性膨胀系数α-50～80℃为66×10-7/K～82×10-7/K，α100～300℃为80×10-7/K～96×10-7/K；光学玻璃的转变温度Tg为545℃以下，驰垂温度Ts为585℃以下，析晶温度Lt为1050℃以下；光学玻璃的气泡度为0～1级，适于广泛应用在数码照相机、数码摄像机以及可拍照手机等设备中。
从表6可以看出，比较例A含有5％以上的Ti4+，化学稳定性有所改善，但是着色度变差，不符合高端光学系统高清晰化的要求，对使用有很大影响。比较例B中含有10％的Ba2+，比重增大，不符合高端光学系统轻量化的要求，并且化学稳定性变差。
需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种光学玻璃，其特征在于，其包含以阳离子摩尔百分比计的以下组分：
Si4+：4～16％；
B3+：40～59％；
La3+：8～16％；
Y3+：2～6.5％；
Ca2+：5～13％；
Zn2+：3～9％；
Zr4+：0.01～0.5％；
Li+：1.4～4％；
Na+：7～12％；
K+：0～6％；
Al3+：0～5％；
Mg2+：0～5％；
Sr2+：0～5％；
Ba2+：0～5％；以及
Sb3+：0～0.05％；
所述光学玻璃的折射率为1.65～1.75，阿贝数为50～60。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以阳离子摩尔百分比计，所述光学玻璃包括以下组分：
Si4+：6～14％；
B3+：43～57％；
La3+：9～15％；
Y3+：2.5～6％；
Ca2+：6～12％；
Zn2+：4～8％；
Zr4+：0.05～0.45％；
Li+：1.7～3.8％；
Na+：7.5～11.5％；
K+：0～3％；
Al3+：0～3％；
Mg2+：0～2％；
Sr2+：0～2％；
Ba2+：0～2％；以及
Sb3+：0～0.03％。
3.根据权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于，以阳离子摩尔百分比计，所述光学玻璃包括以下组分：
Si4+：7～13％；
B3+：45～55％；
La3+：10～14％；
Y3+：3～5.5％；
Ca2+：7～11％；
Zn2+：5～7％；
Zr4+：0.1～0.4％；
Li+：2～3.5％；
Na+：8～11％；
K+：0～1％；
Al3+：0～1％；
Mg2+：0～2％；
Sr2+：0～2％；
Ba2+：0～2％；以及
Sb3+：0～0.01％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃不含有F-、P5+、Ta5+、Gd3+、Nb5+、Ge4+、Te4+和Ti4+中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光学玻璃，其特征在于，Si4+的摩尔百分比与B3+的摩尔百分比的比值Si4+/B3+为0.05～0.4；
La3+的摩尔百分比与Y3+的摩尔百分比之和La3++Y3+为12～21.5％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光学玻璃，其特征在于，B3+的摩尔百分比与La3+的摩尔百分比和Y3+的摩尔百分比之和的比值B3+/(La3++Y3+)为2～4.5；
Zn2+的摩尔百分比与La3+的摩尔百分比和Y3+的摩尔百分比之和的比Zn2+/(La3++Y3+)为0.2～0.7。
7.根据权利要求1-6任一项所述的光学玻璃，其特征在于，
所述光学玻璃的密度ρ为3.75g/cm3以下；
所述光学玻璃的着色度λ80/λ5中，λ80为360nm以下，λ5为275nm以下；
所述光学玻璃的硬度HK为630×107Pa以上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的光学玻璃，其特征在于，
所述光学玻璃的耐水稳定性为1级；
所述光学玻璃的转变温度Tg为545℃以下；
所述光学玻璃的驰垂温度Ts为585℃以下；
所述光学玻璃的析晶温度Lt为1050℃以下；
所述光学玻璃的气泡度为0～1级。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的光学玻璃的制备方法，其特征在于，包括将所述光学玻璃的各原料组分按照比例称量、混合均匀后进行熔炼，然后浇注或漏注在成型模具中，或者直接压制成型。
10.一种光学元件或光学预制件，其特征在于，包括根据权利要求1-8任一项所述的光学玻璃。
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| PB01 | Publication | ||
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