CN1903761B - 高折射环境友好光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适合瓷铂连续熔炼并适合二次压型用的不含对环境有害成份的高折射环境友好光学玻璃，其组成成份按重量百分比包括：SiO2：18-28％、B2O3：5-10％、La2O3：0-19％、BaO：5.5-33％、CaO：0-16％、TiO2：6-14％、Nb2O5：7-16％、ZrO2：0-5％、ZnO：0-16％、Na2O：1-6％和Sb2O3：0-0.5％。本发明由于对各组成成份进行了合理地取值，本发明的光学玻璃的组成成份中不含对环境有害的成份，并且该光学玻璃的Tg为570-640℃，Tf为630-690℃，(Tf-Tg)为40-60℃，在850℃·30分钟的条件的失透试验中观察不到失透。在1100℃·4小时的条件的对锆制品侵蚀试验中无明显侵蚀。

Description

高折射环境友好光学玻璃
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃，特别是涉及一种具有折射率(nd)为1.73-1.83、阿贝数(vd)为32-36的适合瓷铂连续熔炼及二次压型用的高折射环境友好光学玻璃。
背景技术
光电仪器的发展趋势是向小型轻量化方向发展，同时考虑到有害元素(如Pb、As和Cd)对环境的污染，高折射环境友好光学玻璃被大量用于光学镜头。
目前制造光学玻璃的主要方法是采用瓷铂连续熔炼，该方法是在氧化锆容器中熔化原料得到玻璃液后，再进一步得到光学玻璃。因此要求玻璃液对氧化锆制品的侵蚀小。
将光学玻璃通过二次压型制成毛坯，再通过精加工形成光学透镜。利用二次压型得到玻璃毛坯时，需将玻璃加热到软化点(Tf)以上约100℃后，使用金属模具压制，为了抑制高温对金属模具的损伤，玻璃最好具有较低的转变点(Tg)和软化点(Tf)。
另外，如果软化点和转变点的温差(Tf-Tg)小，在批量生产上稳定性存在困难，因此要求光学玻璃的(Tf-Tg)的值较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适合瓷铂连续熔炼并适合二次压型用的不含对环境有害成份的高折射环境友好光学玻璃，该光学玻璃对氧化锆制品侵蚀较小、nd为1.73-1.83、vd为32-36、Tg和Tf较低、Tg和Tf的温差范围大且耐失透性能好。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：高折射环境友好光学玻璃，其组成成份按重量百分比组成为：SiO2：18-28％、B2O3：5-10％、La2O3：0-15.3％、BaO：5.5-33％、CaO：0-14.2％、TiO2：6-12.4％、Nb2O5：7-14.7％、ZrO2：0-5％、ZnO：0-16％、Na2O：1-6％和Sb2O3：0-0.5％。
本发明的有益效果是：由于对各组成成份进行了合理地取值，本发明 的光学玻璃的组成成份中不含对环境有害的成份，并且该光学玻璃的Tg为570-640℃，Tf为630-690℃，(Tf-Tg)为40-60℃，在850℃·30分钟的条件的失透试验中观察不到失透。在1100℃·4小时的条件的对锆制品侵蚀试验中无明显侵蚀。
具体实施方式
本发明是硼硅酸镧系(B2O3-SiO2-La2O3)玻璃。
本发明光学玻璃的(Tf-Tg)优选为40℃以上，更优选为45℃以上；但当(Tf-Tg)过大时，难以缩短压型时的周期，所以(Tf-Tg)优选在60℃以下。
SiO2在B2O3-SiO2-La2O3系玻璃中能提高玻璃的粘度和耐失透性。为了提高玻璃的耐失透性，SiO2含量必须在18％(重量百分比含量，以下同)以上，但为了使Tg和Tf较低，SiO2含量优选在28％以下。
B2O3含量不足5％时，耐失透性不充分，当含量超过10％时，化学耐久性变坏，所以B2O3含量最好在5-10％的范围内。
为了满足耐失透性和本发明光学玻璃的光学常数，SiO2和B2O3的含量之和优选为29-35％，更优选为29-34％。
La2O3能提高玻璃的折射率和降低色散，当其含量超过19％时，对氧化锆制品的侵蚀性较强，因此La2O3含量优选为0-19％。
ZrO2具有改善耐失透性、提高化学耐久性的作用，当其含量超过8％时，耐失透性反而变坏，而且会增大Tg和Tf的值，因此，ZrO2含量优选为0-5％，更优选为0-4％。
Nb2O5具有提高折射率和色散、改善化学耐久性和耐失透性的作用，但当Nb2O5含量不足7％时，看不到效果；而当含量超过16％时，耐失透性反而变坏，因此，Nb2O5含量优选为7-16％，更优选为7.5-16％。
ZnO可以使Tg和Tf的值较低，但当ZnO含量超过16％时，耐失透性和化学耐久性变差，因此，ZnO含量优选为0-16％，更优选为0-15％。
Na2O具有降低Tg和Tf、促进SiO2熔融的作用，但当Na2O含量不足1％时，没有效果；而当Na2O含量超过6％时，耐失透性急剧地降低，因此，Na2O含量优选为1-6％，更优选为1-5％。
Ti2O能提高玻璃的折射率和色散，但当其含量超过14％时，耐失透性急剧地降低，因此，Ti2O含量优选为6-14％。
Sb2O3可以促进玻璃熔融时的脱泡，其含量应控制在小于0.5％。
BaO和CaO的引入是为了满足本发明的光学常数，BaO含量优选为5.5-33％，更优选为6-33％。CaO含量优选为0-16％，更优选为0-15％。
本发明的二次压型用光学玻璃的生产方法采用常规方法生产，其步骤包括：称量光学玻璃原料，然后投入到铂坩埚中，在1000-1300℃的温度下熔融2-5小时，搅拌均质化后，降温浇铸。
实施例1-9：
表1是本发明的光学玻璃的9个实施例，可以看到：本发明的光学玻璃的Tg为570-640℃，Tf为630-690℃，(Tf-Tg)为40-60℃，在850℃·30分钟的条件的失透试验中观察不到失透。在1100℃·4小时的条件的对锆制品侵蚀试验中无明显侵蚀。
上述失透试验的具体步骤是：将50ml试料放入高温炉中，加热到850℃后保温30分钟，取出至炉外，通过目视观察失透状态，看不到失透的记为0，仅表面可看到失透的记为△，在表面和内部可看到失透的记为×。
上述侵蚀试验的具体步骤是：将500ml试料放入铂坩埚，在1100℃保温1小时后，将氧化锆棒料立置于其中保温4小时，取出至炉外，通过目视观察侵蚀状态，看不到明显侵蚀的记为0，可看到明显侵蚀的记为×。
Tg和Tf的测定方法是：将长50mm、直径4mm的试料以每分钟4℃的恒定速度升温加热，同时测定试料的伸长和温度，由所得到的热膨胀曲线求出。
Figure 2006100215761A00800031
Figure 2006100215761A00800041
表1

Claims (4)

1.高折射环境友好光学玻璃，其特征在于，其组成成份按重量百分比组成为：SiO2：18-28％、B2O3：5-10％、La2O3：0-15.3％、BaO：5.5-33％、CaO：0-14.2％、TiO2：6-12.4％、Nb2O5：7-14.7％、ZrO2：0-5％、ZnO：0-16％、Na2O：1-6％和Sb2O3：0-0.5％。
2.如权利要求1所述的高折射环境友好光学玻璃，其特征在于，所述SiO2和B2O3的重量百分比含量之和为29％-35％。
3.如权利要求1所述的高折射环境友好光学玻璃，其特征在于，其组成成份按重量百分比组成为：SiO2：18-28％、B2O3：5-10％、La2O3：0-15.3％、BaO：6-33％、CaO：0-14.2％、TiO2：6-12.4％、Nb2O5：7.5-14.7％、ZrO2：0-4％、ZnO：0-15％、Na2O：1-5％和Sb2O3：0-0.5％。
4.如权利要求3所述的高折射环境友好光学玻璃，其特征在于，所述SiO2和B2O3的含量之和为29％-34％。
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