CN1281536C - 无砷、无铅重冕光学玻璃及其制造方法 - Google Patents

无砷、无铅重冕光学玻璃及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重冕光学玻璃及其制造方法，按氧化物为基准的重量百分比计：所述的SiO2 33～34%，Sb2O3 0.7～1.5%，由原材料BaCO3引入的BaO 33～36%，由原材料Ba(NO3)2引入的BaO 10～15%，Al2O3 2～5%，B2O3 10～12%，Li2O 1～2%，ZnO 4～6%，ZrO2 0.5～1.5%，CaO 1.0～2.0%，将所述的各组份混合，经1430～1450℃熔制，1200℃出炉浇铸成型，550～600℃温度退火8～10天；在全铂连熔中，用硅钼棒加热熔制成玻璃，然后采用拉棒，拉板工艺，拉成棒料、板料，将上述成型玻璃通过网带粗退火，爆成所需长度，将此玻璃再进入退火炉逐渐升温至退火温度保温10～20小时，逐步降温，7～9天降至室温出炉。采用本发明可以形成性能良好的无砷、无铅产品；增加玻璃的透过率，改善玻璃的化学稳定性，达到玻璃光学加工的要求。

Description

无砷、无铅重冕光学玻璃及其制造方法
所属技术领域：
本发明涉及光学玻璃，特别是重冕光学玻璃(ZK类)，是用于制造相机、光学仪器及背投电视机等元件的材料。
背景技术：
目前，重冕光学玻璃化学组成成为BaO-B2O3-SiO2系统，BaO含量为31％～49％，B2O3含量为30％～44％，ZK类玻璃具有较高的折射率(nd＞1.56)。ZK类玻璃组成系统有二种：
1、SiO2、B2O3、BaO、Al2O3、ZnO、PbO、As2O3、Sb2O3；
2、SiO2、B2O3、BaO、Al2O3、ZnO、PbO、TiO2、As2O3、Sb2O3、K2O、CaO。
ZK类玻璃中含有对环境有污染的氧化铅和氧化砷，氧化铅用来提高光学玻璃折射率和色散的；氧化砷用来消除气泡所添加的澄清剂。另外ZK类重冕光学玻璃含有大量BaO，对坩埚侵蚀严重。所以一般在铂坩埚中熔化，同时该类玻璃化学稳定性较差，为了改善化学稳定性，常以部分ZnO、ZrO2代替BaO。
发明内容：
本发明针对现有技术的缺点，提供了一种无砷、无铅重冕光学玻璃及其制造方法，能降低对环境的污染，化学稳定性高，透过率好。
本发明的内容之一是去掉配方中的PbO及As2O3，添加了Li2O、ZrO2、ZnO、减少了BaO、B2O3含量，使其变成性能良好的无砷、无铅产品。
本发明的内容之二是去掉或最大限度地减少配方中的TiO2，TiO2含量减少，ZrO2、ZnO含量的增加，B2O3含量的减少，提高SiO2的百分含量，以增加玻璃的透过率，满足背投电视机设计的要求。
本发明的内容之三是改善玻璃的化学稳定性，增加ZnO、Al2O3、ZrO2的百分含量，以达到玻璃光学加工的要求。
一种无砷、无铅重冕光学玻璃及其制造方法，按氧化物为基准的重量百分比计：所述的SiO233～34％，Sb2O30.7～1.5％，由原材料BaCO3引入的BaO33～36％，由原材料Ba(NO3)2引入的BaO10～15％，Al2O32～5％，B2O310～12％，Li2O1～2％，ZnO4～6％，ZrO20.5～1.5％，CaO1.0～2.0％，将所述的各组份混合，经1430～1450℃熔制，1200℃出炉浇铸成型，550～600℃温度退火8～10天；在全铂连熔中，用硅钼棒加热熔制成玻璃，然后采用拉棒，拉板工艺，拉成棒料、板料，将上述成型玻璃通过网带粗退火，爆成所需长度，将此玻璃再进入退火炉逐渐升温至退火温度保温10～20小时，逐步降温，7～9天降至室温出炉。
由于去掉了PbO及As2O3，添加了Li2O、ZrO2、ZnO、减少了BaO、B2O3含量，使其变成性能良好的无砷、无铅产品。ZrO2、ZnO含量的增加，B2O3含量的减少，提高SiO2的百分含量，以增加玻璃的透过率；，满足背投电视机设计的要求；由于增加了ZnO、Al2O3、ZrO2的百分含量来代替BaO，改善了玻璃的化学稳定性，以达到玻璃光学加工的要求。
具体实施方式：
本发明NZK类玻璃例举NZK3、NZK11，最佳配方(按氧化物为基准的重量百分比)：
NZK3：SiO2 35～39，Sb2O3 0.5～1.0，由原材料BaCO3引入的BaO 24～28，Al2O3 4～6，B2O3 15～20，由原材料Ba(NO3)2引入的BaO 10～15，Li2O 0.5～2.0ZnO 1～2；
NZK11：SiO233～34，Sb2O30.7～1.5，由原材料BaCO3引入的BaO33～36，Al2O32～5，B2O310～12，由原材料Ba(NO3)2引入的BaO 10～15，Li2O 1～2，ZnO 4～6，ZrO2 0.5～1.5，CaO 1.0～2.0；
将上述各组份混合，经1430～1450℃熔制，1200℃出炉浇铸成型，550～600℃温度退火8～10天，冷却后测得：
NZK3：nd：1.5892±5×10-4，vd：61.25±0.8％，
NZK11：nd：1.6385±5×10-4，vd：55.48±0.8％，
气泡\条纹达到国家标准。
上述玻璃配方中无PbO及As2O3，采用上述各类牌号配方，将各组份混合均匀，采用新的工艺技术，在全铂连熔中，用硅钼棒加热熔制成玻璃，然后采用拉棒，拉板工艺，拉成棒料、板料，将上述成型玻璃通过网带粗退火，爆成所需长度，将此玻璃再进入退火炉逐渐升温至退火温度保温10～20小时，逐步降温，约7～9天降至室温出炉。
表1  表示一种NZK3熔体实施例
实施例中玻璃以4Kg计算：
  氧化物   重量％   原材料   重最数(Kg)
  SiO2   38.58   SiO2   1.547
  Sb2O3   0.90   Sb2O3   0.036
  BaO   24.90   BaCO3   0.290
  Al2O3   4.43   Al(OH)3   0.276
  B2O3   17.55   H3BO3   1.249
  BaO   12.00   Ba(NO3)2   O.822
  Li2O   1.00   CuCO3   O.100
  ZnO   1.00   ZnO   0.040
  合计   100.36   5.360
所得到的玻璃的性能列于表3中。
表2  表示一种NZK11熔体和实施例。
实施例中玻璃以4Kg计算：
  氧化物   重量％   原材料   重量数(Kg)
  SiO2   33.90   SiO2   1.359
  Sb2O3   0.90   Sb2O3   0.036
  TiO2   0.40   TiO2   0.016
  BaO   35.70   BaCO3   1.852
  CaO   2.00   CaCO3   0.143
  ZnO   4.50   ZnO   0.180
  Al2O3   3.00   Al(OH)3   0.186
  Li2O   1.50   Li2CO3   0.150
  BaNO   13.30   Ba(NO3)2   0.754
  B2O3   10.60   H3BO3   0.044
  ZrO2   1.10   ZrO2   0.910
  合计   106.90   5.63
所得到的玻璃性能列于表3中。
表3  NZK3、NZK11玻璃基本性能
  基本性能   NZK3   NZK11
  加料温度(℃)   1400   1410
  熔制温度(℃)   1430   1450
  出炉温度℃(1.6L)   1200   1210
  退火温度(℃)   590   560
  淬火温度(℃)   690   660
  Nd   1.5890   1.6386
  Vd   61.12   55.28
  τ420nm/10mm   89.6   87.8
  耐酸   3a   3a
  耐潮   2b   2b
注：τ420nm/10mm指在波长λ＝420nm和样品厚度10mm时的光谱透过率。
化学材料说明：
B2O3         氧化硼                Al2O3         氧化铝
SiO2          氧化硅                TiO2           氧化钛
BaO           氧化钡                Sb2O3         氧化锑
PbO           氧化铅                K2O           氧化钾
As2O3       氧化砷                ZrO2           氧化锆
ZnO           氧化锌                CaO            氧化钙
Li2O        氧化锂

Claims (2)

1.一种无砷、无铅重冕光学玻璃，其特征是按氧化物为基准的重量百分比计：SiO2 33～34％，Sb2O3 0.7～1.5％，由原材料BaCO3引入的BaO 33～36％，Al2O3 2～5％，B2O3 10～12％，由原材料Ba(NO3)2引入的BaO 10～15％，Li2O 1～2％，ZnO 4～6％，ZrO2 0.5～1.5％，CaO 1.0～2.0％。
2.一种制备权利要求1所述的光学玻璃的制造方法：其特征是将上述各组份混合，经1430～1450℃熔制，1200℃出炉浇铸成型，550～600℃温度退火8～10天，冷却后获得。
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