CN1915876A - 不含铅和砷的光学磷酸铌玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明描述不含铅和砷且优选地不含钆且进一步优选地也不含氟的光学玻璃,所述玻璃用于测绘、投影、电信、光学通信工程、移动硬盘和/或激光技术等应用领域,其具有1.86≤nd≤1.95的折射率、19≤vd≤24的阿贝数(Abbe number)和低转变温度即小于或等于595℃且优选小于或等于550℃的转变温度以及良好的可生产性和可加工性及结晶稳定性。本发明的玻璃包含如权利要求1中所陈述的组份。
Description
技术领域
本发明分别涉及不含铅和砷且优选地不含氟的光学磷酸铌玻璃、所述玻璃在测绘、投影、电信、光学通信工程、移动硬盘和激光技术领域中的用途以及光学元件和所谓的所述光学元件“预成型体”。
背景技术
近年来,在光学以及光电子技术领域中(测绘、投影、电信、光学通信工程、移动硬盘和激光技术的应用领域)的市场趋势越来越集中于小型化方向。这一趋势可在变得越来越小的成品中发现并且当然需要逐渐增加地小型化所述成品的单一结构部件和组件。对于光学玻璃的生产者而言,这一发展意谓,虽然成品的数量不断增加,但原料玻璃的所需体积仍明显降低。同时再加工者方面对玻璃制造商的定价压力不断增加,因为在生产由玻璃块和/或玻璃锭制成的所述较小组件的情况下,基于产物将会成比例地产生显著较多的废物,且对于所述小型部件的加工而言,需要比较大组件更高的操作费用。
不是像直到现在为止那样通常从玻璃块或玻璃锭移除光学组件的玻璃部分,因此最近的生产程序变得重要,其中在分别尽可能地接近于最终外形的玻璃熔融预成型体之后,可直接得到例如团块或球体的几何形状。举例而言,再加工者对接近于用于再压制的最终几何形状的预成型体(所谓的“精密团块”)的要求在不断增加。术语“精密团块”通常意谓优选经火焰抛光的自由形成或半自由形成的玻璃部分,其已经被分配并具有接近于光学组件的最终形式的几何形状。
所述“精密团块”也可通过所谓的“精密压制”或通过“精密模制”或“精密压制”而优选地转变成诸如透镜、非球体等的光学元件。(German expression:″Blankpressen″)。所述表达是同义使用。于是,不再需要例如用表面抛光剂对几何形式或表面进行进一步加工。这一程序可通过较短的准备时间以灵活方式遵照较小体积的熔融玻璃(分配于众多的小部分材料上)。然而,因为相对较低的循环数或部件数目和通常的小几何形状,所以所述方法的附加价值不能来源于单独材料的价值。相反,产物必须以准备好用于安装的状态离开压制机,即不得需要后加工、冷却和/或低温再加工。因为所需的几何形状高精确度,所以具有优质且因此昂贵的模具材料的精密仪器必须用于所述压制程序。所述模具的使用寿命整体上影响产物和/或所产生材料的收益性。模具的长期使用寿命的一非常重要因素为尽可能低的工作温度,但其只能在待压制的材料的黏度仍足以用于压制程序的程度上降低。这意谓在加工温度且因此在待加工的玻璃的转变温度Tg与所述压制方法的收益性之间存在直接因果关联:玻璃的转变温度越低,模具的使用寿命就越长,且因此利润就越高。因此,需要所谓的“低Tg玻璃”,即具有低熔点和低转变温度的玻璃,即在尽可能低的温度下具有足以用于加工的黏度的玻璃。
此外,从熔融的程序观点来看,最近对“短”玻璃、即在相对小的温度变化下其黏度在特定黏度范围内强烈变化的玻璃的需求在不断增加。这一行为在熔融方法中具有以下优点:热形成时间、即模具的闭合时间可得以降低。因此,一方面生产量将会增加,即循环时间将会减少。另一方面,模具材料也因此受到保护,其也对如上所述的总生产成本具有积极作用。所述“短”玻璃具有另一优点,即具有较高结晶趋势的玻璃可通过比相应“较长”玻璃更快的冷却来进行加工。于是将避免可在二级热形成之后继步骤中引起问题的预成核作用。其呈现所述玻璃也可拉伸成纤维的可能性。
此外,除所述及所需光学特性外,也需要玻璃具有足够化学抗性且具有尽可能低的膨胀系数。
先前技术已经描述具有类似光学状态或具有相当的化学组成的玻璃,但这些玻璃具有很多缺点。特定而言,许多玻璃含有较高比例的SiO2,其为网络形成剂且因此增加玻璃的转变温度、引起较高的黏度曲线并减少折射率;和/或诸如B2O3、Na2O和F的组份,其在熔融及燃烧过程中可容易地蒸发,因此难以精确调节玻璃组成。这种蒸发作用在压制过程中也是不利的,其中将玻璃再次加热且可能沉积在模具表面上和玻璃上。
根据先前技术,通常使用较大量的组份氧化钛(超过4重量%),然而,结晶趋势将会不合需要地增加且此外UV边缘移动到较长的波状范围内。
EP 1 078 894提到用于精密成形的具有至少1.83的折射率和至多26的阿贝数的光学玻璃。在每一状况下所述玻璃都含有其量为至少2.5重量%的Na2O,其是不利的,因为如上所述这一组份具有挥发性。
JP 01219036描述具有高折射率和高色散的光学玻璃。在每一状况下所述玻璃都含有其量为至少5重量%的SiO2,其为网格形成剂。
JP 2002173336包含用于精密压制技术的具有1.75到2.0的折射率的光学高折射玻璃。在每一状况下所述玻璃都含有0.2摩尔%B2O3,其具有挥发性。
JP 09188540描述具有改良日晒稳定性的光学磷酸铌玻璃。然而,其含有最大比例仅为10重量%的WO3。因此,与其他所需组份相组合时不能达成>1.86的有利折射率。
JP 06345481描述具有改良透光性的P2O5-TiO2玻璃的产生。其含有比例为至少5重量%的TiO2。此一高TiO2含量可使UV边缘在不期望的较长波状范围内移动且有利于玻璃的失透特性。
JP 05-270853描述具有改良透光性和失透稳定性、1.53到1.85的折射率和18到48的阿贝数的磷酸铌玻璃。然而,其含有最大比例仅为10重量%的WO3。因此,与其他所需组份相组合时不能达成>1.86的有利折射率。
JP 2002293572涉及用于眼镜镜片的光学玻璃,在每一状况下其都含有组份B2O3和Na2O。此外,高于32重量%的P2O5含量过高,因此与其他所需组份组合时不能达成>1.86的有利折射率。
文献JP 2003160355描述用于精密压制的具有高于1.83的折射率的光学玻璃。尽管如此,在每一状况下玻璃仍含有可轻微蒸发的组份Na2O。
JP 2001066425包含用于玻璃过滤器的基质玻璃,其在-20到+70℃的温度范围内具有9到12*10-6/K的膨胀系数。本发明的玻璃远低于这一膨胀系数,其是有利的且导致玻璃的积极特性、即所述玻璃对温度差异的反应不灵敏。此外,根据这一先前技术,氧化硅、氧化钡和氧化磷的总含量为35到55重量%是合乎需要的。在所述高含量的这些组份与其他所需组份相组合的情况下,不能达成>1.86的有利折射率。
EP 1 350 770描述具有1.88的折射率和22到28的阿贝数的光学玻璃。尽管如此,在每一状况下其仍含有含量为至少15重量%的SiO2以及含量为至少5重量%的TiO2。
JP 081004537描述高折射及高色散的光学玻璃。尽管如此,在每一状况下其仍含有量至少为1重量%的B2O3。
JP 62128946涉及高折射碲玻璃,在每一状况下其都包含毒性氧化碲作为组份。
文献JP 63170247、DE 4025814和US 2004053768描述实际上可不含铅且不含氟的光学玻璃,然而,在每一状况下其都含有SiO2。
文献JP 2003238197、US 2004018933和EP1468974提到在每一状况下都含有氧化钠作为组份的光学玻璃。
JP 61040839描述在每一状况下都含有至少1重量%的Sb2O3的光学磷酸盐玻璃。
EP 1 493 720主张用于精密压制的光学玻璃,然而,所述玻璃在100到300℃的温度范围内具有11到18.4*10-6/K的不合需要的高膨胀系数。所述玻璃包含量为超过3重量%的Li2O。
US 20050164862描述可含有氧化铋或氧化钨作为组份且此外在每一状况下都在玻璃中使用氧化锑的玻璃。
US 2005/0159290提到适于精密模制的玻璃,其包含量为少于22重量%的氧化铌。据解释高于22重量%的所述组份的量会导致玻璃在UV光暴露下不合需要地变色。
发明内容
本发明的目的在于提供光学玻璃,由所述光学玻璃可实现所要及有利的光学特性(nd/vd)以及低转变温度,特定而言也根据生态考虑不使用PbO、Tl2O、TeO2和As2O3且优选地不具有组份SiO2和/或B2O3和/或Na2O和/或不具有氟。所述玻璃最优选地不含挥发性化合物B2O3。
此外,所述玻璃应可由精密压制方法加工并且应适用于测绘、投影、电信、光学通信工程、移动硬盘和激光技术的应用领域,应具有1.86≤nd≤1.95的折射率nd、19≤vd≤24的阿贝数vd且优选具有尽可能低的Tg≤570℃的转变温度。所述玻璃的可熔融性及可加工性也应良好,并且其应具有足够的结晶稳定性,使得能够在连续引导的聚集体中得以产生。在107.6到1013dPas的黏度范围内尽可能“短”的玻璃是合乎需要的。所谓的短玻璃通常意谓在102到1013dPas的黏度范围内具有极陡黏度曲线的玻璃。对于本发明玻璃而言,术语“短”应属于107.6到1013dPas的黏度范围。
由本权利要求中所述的本发明的实施例达到以上目的。
特定而言,提供具有1.86≤nd≤1.95的折射率nd、19≤vd≤24的阿贝数vd的不含铅和砷且优选不含SiO2、B2O3、Na2O和氟的光学玻璃,其包含以下组份(以重量%的氧化物计):
P2O5 | 14 | - | 31 |
Nb2O5 | 22 | - | 50 |
Bi2O3 | 5 | - | 36 |
WO3 | >10 | - | 30 |
GeO2 | 0 | - | 14 |
Li2O | 0 | - | 6 |
K2O | 0 | - | 6 |
Cs2O | 0 | - | 7 |
MgO | 0 | - | 6 |
CaO | 0 | - | 6 |
SrO | 0 | - | 6 |
BaO | 0 | - | 6 |
ZnO | 0 | - | 6 |
TiO2 | 0 | - | 4 |
∑碱金属氧化物 | 2 | - | 13 |
∑碱土金属氧化物 | 0 | - | 10 |
∑Nb2O5,WO3,Bi2O3 | ≥50 | ||
常规澄清剂 | 0 | - | 2 |
优选地,碱金属氧化物的总量在2到12重量%的范围内且更优选地在2到11重量%的范围内。根据本发明的一优选实施例,Li2O是以至多或少于3重量%的量存在于组合物中。
氧化物Nb2O5、WO3、Bi2O3的总量高于或等于50重量%。
玻璃优选地不含未提到的组份。
本发明玻璃具有与类似玻璃家族的已知光学玻璃相同的光学状态,诸如阿贝数和折射率。然而,其特征在于具有良好的可熔融性和可加工性以及良好的环境相容性。
特定而言,这些玻璃适用于加工成接近于最终外形,诸如用于生产精密玻璃嘴以及用于生产具有精确最终外形的光学组件的精密压制方法。就此而论,已经优选地以一定方式调节本发明玻璃的黏度温度曲线和加工温度,使得也可能用灵敏精密机器进行分别接近于最终几何形状和最终外形的所述热成形。
此外,本发明玻璃的结晶稳定性与黏度温度曲线的组合可有利于几乎没有任何问题地(进一步)热处理(分别压制、再压制)玻璃。
特定而言,本发明玻璃具有1.86≤nd≤1.95、优选为1.86≤nd≤1.94且尤其优选为1.87≤nd≤1.94的折射率nd和19≤vd≤24、优选为19.5≤vd≤23.5且尤其优选为20≤vd≤23的阿贝数。
根据本发明的一实施例,本发明玻璃具有Tg≤595℃、更优选Tg≤570℃且最优选Tg≤550℃的转变温度。
根据本发明,所谓的“低Tg玻璃”意谓具有低转变温度Tg、即优选地Tg为至多595℃的玻璃。
本发明玻璃在107.6到1013dPas的黏度范围内优选为尽可能的“短”。在这一状况下,术语“短玻璃”意谓在相对小的温度变化下具有于特定黏度范围内强烈变化的黏度的玻璃。温度间隔ΔT为至多120K,其中所述玻璃的黏度从107.6降低到1013dPas。
术语本发明玻璃的“内在质量”意谓玻璃分别含有尽可能低的比例的气泡和/或条纹和/或类似缺陷,优选地其完全不含所述缺陷。
在下文中,术语“不含X”或“不含组份X”分别意谓玻璃大体上不含所述组份X,即所述组份在玻璃中仅作为杂质存在,然而,其并不作为单一组份加入玻璃组成中。此处,X表示任意组份,诸如Na2O。
在下文中,除非另外说明,否则玻璃组份的所有比例数据都是以重量%给出且是以氧化物计。
本发明玻璃的基础玻璃系统为磷酸铌系统,其为所要特性的良好基础。
本发明玻璃具有至少14重量%、优选为至少16重量%、尤其优选为至少18重量%的P2O5比例。P2O5比例限于至多31重量%、优选为至多28重量%、尤其优选为至多25重量%。所述最小比例应不低于14重量%,否则玻璃的黏度/Tg将增加太多。不应超过31重量%的最大比例以便保证高折射率。
本发明玻璃具有至少22重量%、优选为至少27重量%、尤其优选为30重量%的Nb2O5比例。Nb2O5的最大比例为50重量%、优选为至多45重量%、更优选为至多40重量%。不应超过50重量%的所述最大比例以便避免阿贝数的过多降低。最小比例不应低于22重量%以便保证高折射率。
本发明玻璃具有至少5重量%、优选为至少5.5重量%、尤其优选为至少6重量%的Bi2O3比例。Bi2O3比例为至多36重量%、优选为至多25重量%、尤其优选为至多18重量%。Bi2O3是促成107.6到1013dPas的黏度范围内的所要黏度温度行为(“短”玻璃)的因素。此外,其降低玻璃的Tg并增加玻璃密度。后者保证高折射率。不应超过36重量%的最大比例,因为玻璃中Bi2O3的自身变色将对玻璃透光性具有太过负面的影响。然而,所述比例不应低于5重量%的最小比例以便保证本发明玻璃的低Tg与高折射率的组合。
本发明玻璃具有至少>10重量%、优选为至少11重量%、尤其优选为至少12重量%的WO3比例。WO3的最大比例限于至多25重量%、优选为至多21重量%、更优选为至多17重量%。不应超过25重量%的所述最大比例,否则玻璃黏度将增加太多。最小比例不应低于>10重量%以便保证高折射率。
本发明玻璃可含有至多14重量%、优选为至多10重量%、尤其优选为至多7重量%的GeO2比例。不应超过14重量%的所给最大比例,否则玻璃将过于昂贵且因此不够经济。
由于所述生产方法,玻璃可含有高达2重量%的SiO2比例。更合适的是含有至多1重量%的SiO2比例的玻璃;优选的是不含SiO2的玻璃。SiO2导致玻璃的玻璃转变温度和黏度增加。
此外,玻璃优选地不含B2O3。含有B2O3的玻璃将引起玻璃变得“更长”,根据本发明其也不是优选的。此外,在熔融和燃烧过程中,所加入的组份具有蒸发趋势,因此难以精确调节组成。此外,当例如在压制过程中再次加热玻璃时,这一易于发生的蒸发也可负面地影响玻璃表面和/或模具表面。
本发明玻璃含有量为至多6重量%、优选为至多4重量%、更优选为至多≤3重量%的碱金属氧化物Li2O。本发明玻璃可含有量为至少0.5重量%、优选为至少0.7重量%的Li2O。
根据本发明的一尤其优选实施例,玻璃不含Na2O。
本发明玻璃含有至多6重量%、优选为至多5重量%、尤其优选为至多4重量%的K2O比例。本发明玻璃可含有至少0.5重量%的K2O比例。
如果玻璃含有氧化铯,那么其可以至多7重量%、优选为至多6重量%的量内含于其中。本发明玻璃可含有至少0.5重量%、优选为至少1重量%、尤其优选为至少2重量%的Cs2O比例。
本发明玻璃中碱金属氧化物的总量为2到12重量%。优选的是至多10重量%;尤其优选的是至多9重量%。碱金属氧化物的总量为至多12重量%,其中不应超过这个值,因为否则所述玻璃系统的折射率将会降低太多。加入碱金属氧化物是用于最优化熔融行为,即其具有作为助熔剂的作用。此外,其为促成Tg降低的因素。
对于黏度温度行为的灵活调节而言,本发明玻璃可视情况含有碱土金属氧化物(MO),其是选自由MgO、CaO、SrO和/或BaO组成的群组。所述单一组份的比例不应超过6重量%。本发明玻璃可含有量为至少0.5重量%、优选为至少1重量%的MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或一种以上组份。碱土金属氧化物MO的总量为至多10重量%、优选为至多7重量%且最优选为至多6重量%。碱土为促成陡黏度曲线的因素。不应超过10重量%的最大比例,因为玻璃中的更高比例导致失透,特定而言是在再加热过程中。
本发明玻璃可含有介于0到至多6重量%、更优选为介于0到至多4重量%、更优选为介于0到至多2重量%的范围内的ZnO。玻璃特别优选地不含ZnO,因为其倾向于蒸发。
玻璃优选地不含TiO2。其可含有量为0到至多4重量%、优选为到至多3重量%、尤其优选为到至多1.5重量%的TiO2。TiO2为促成高折射率和高色散的因素且可用于调节光学状态。但是所述组份导致玻璃的Tg和黏度增加并且其负面地影响通过UV吸收的透光性。不应超过4%氧化钛的量,因为这一组份可充当不合需要的成核剂且因此引起失透。
优选地,氧化物Nb2O5、WO3和Bi2O3的总量高于50重量%、更优选为高于55重量%且尤其优选为高于57重量%。在这一总量下,本发明玻璃的高折射率得以保证。
作为光学玻璃的本发明玻璃优选地也不含变色和/或光学活性(诸如激光活性)组份。
特定而言,本发明玻璃优选地也不含对氧化还原反应敏感的组份(例如Ag)和/或不含有毒及对个人健康有害的组份(例如Tl、Te、Be和As)。在每一状况下,玻璃都不含PbO和砷。
根据本发明的一实施例,本发明玻璃优选地也不含在权利要求中未提到的其他组份,即根据所述实施例,玻璃大体上是由所提到的组份组成。在这一状况下,术语“大体上由......组成”意谓其他组份仅作为杂质存在,然而,其不是有意地加入玻璃组成中以作为单一组份。
本发明玻璃可含有少量的常规澄清剂。所加入的澄清剂的量优选为至多2.0重量%、更优选为至多1.0重量%。作为澄清剂,以下组份中的至少一种可内含于本发明玻璃中(重量%,除残余玻璃组成外):
Sb2O3 | 0-1 | 和/或 |
SnO | 0-1 | 和/或 |
SO4 2- | 0-1 | 和/或 |
F- | 0-1 |
氟和含氟化合物也倾向于在熔融和燃烧过程中蒸发且因此使得难以精确调节玻璃组成。因此,本发明玻璃优选地也不含氟。
根据本发明,优选地将磷酸盐以“复合磷酸盐”形式加入混合物中。其也是最大31重量%的磷酸盐比例为何有利的原因,因为在更高比例下“复合磷酸盐”的量降低,其有利于“游离”P2O5,而“游离”P2O5可引起导致不受控制的熔融行为和明显升高的蒸发和粉化效应同时内在质量恶化的状态。此外,游离磷酸盐、即不是复合磷酸盐的量的增加会增加对生产操作的安全技术的需求,由此生产成本会增加。根据本发明,表达式“复合磷酸盐”意谓不向混合物加入P2O5形式的磷酸盐,但是如MO和M2O的组份也不是以诸如氧化物或碳酸盐形式加入,而是以磷酸盐形式加入混合物中,例如以磷酸氢钡和/或偏磷酸钡及碱金属磷酸氢盐和/或碱金属偏磷酸盐的形式。因此玻璃的可生产性得到显著改良。混合物的粉化趋势可显著降低,因为复合磷酸盐可相反地湿润成游离磷酸盐。此外玻璃的蒸发趋势也降低。因此,达成明显改良的玻璃熔体的均匀性,其尤其反映在原始玻璃的质量和光学数据的均匀性上。
此外,本发明涉及本发明玻璃用于测绘、投影、电信、光学通信工程、移动硬盘和激光技术的应用领域的用途。
此外,本发明涉及包含本发明玻璃的光学元件。此处,光学元件特定而言可为透镜、非球体、棱镜和致密结构部件。在这一状况下,根据本发明,术语“光学元件”也包含所述光学元件的预成型体,诸如团块、精密团块等等。
在下文中,以一系列实例详细解释本发明。但是本发明并不限于所提到的实例。
附图说明
图1展示根据本发明实例玻璃1的玻璃的内部透光性曲线。
图2展示根据本发明实例玻璃11的玻璃的黏度曲线。在图1中,垂直线展示温度间隔ΔT,其中所述玻璃的黏度从107.6降低到1013dPas。在这一状况下,ΔT是介于610与514℃之间,即其为96K。
具体实施方式
实例
以下实例展示根据本发明的优选玻璃且不应限制其保护范畴。
实例1:
称重氧化物的原材料,加入一种或一种以上诸如Sb2O3的澄清剂并随后将其充分混合。在约1100℃下将玻璃混合物熔融成连续熔融聚集体并鼓入氧,接着澄清(1100℃)并均质化。在大约1160℃的浇铸温度下,可将玻璃浇铸并加工成所要尺寸。经验展示在高体积的连续聚集体中,温度可降低至少约100K并可以压制方法将材料加工成最终几何形状。
表1:100kg计算玻璃的熔融实例(根据实例玻璃11)
氧化物 | 重量% | 原材料 | 重量(g) |
P2O5 | 20.83 | P2O5Ba(H2PO4)2Ca(H2PO4)2Li3PO4 | 8,836.2见下文见下文见下文 |
Nb2O5 | 32.85 | Nb2O5 | 32,925.5 |
Bi2O3 | 14.00 | Bi2O3 | 14,033.5 |
WO3 | 14.03 | WO3 | 14,042.0 |
GeO2 | 5.00 | GeO2 | 5,002.2 |
Li2O | 3.05 | Li3PO4 | 7,881.1 |
K2O | 1.02 | KNO3 | 2,184.6 |
Cs2O | 5.13 | Cs2CO3 | 5,931.4 |
BaO | 2.00 | Ba(H2PO4)2 | 4,466.0 |
CaO | 2.00 | Ca(H2PO4)2 | 14,033.5 |
Sb2O3 | 0.1 | Sb2O3 | 100.4 |
总量 | 100.01 | 105,162.6 |
实例2:
表2:由本发明玻璃的实例组成,即展示玻璃1到14:
表2(1):实例玻璃1到7(数据是以重量%的氧化物计)
实例号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
重量% | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% | |
P2O5 | 20.33 | 20.83 | 22.83 | 20.83 | 21.62 | 20.18 | 20.91 |
GeO2 | 6.10 | 5.00 | 5.00 | 5.00 | 3.00 | 4.26 | 6.03 |
Li2O | 3.05 | 1.02 | 3.05 | 3.05 | 2.50 | 2.50 | 2.82 |
K2O | 1.02 | 3.05 | 1.02 | 1.02 | 1.00 | 0.98 | 1.04 |
Cs2O | 5.13 | 5.13 | 5.13 | 5.00 | 4.99 | 5.29 | |
Nb2O5 | 38.62 | 38.62 | 32.85 | 32.85 | 33.85 | 36.02 | 37.58 |
Bi2O3 | 14.23 | 12.23 | 14.00 | 14.00 | 14.00 | 13.68 | 7.76 |
MgO | |||||||
BaO | 2.03 | 0 | 2.00 | 4.00 | 5.00 | 3.83 | 4.07 |
CaO | |||||||
SrO | |||||||
TiO2 | |||||||
WO3 | 14.23 | 14.03 | 14.03 | 14.03 | 14.03 | 13.59 | 14.40 |
MoO3 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | |
Sb2O3 | 0.41 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
∑ | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.1 | 100.14 | 100.0 |
∑R2O | 4.07 | 9.19 | 9.19 | 9.19 | 8.50 | 8.47 | 9.15 |
∑RO | 2.03 | 0.00 | 2.00 | 4.00 | 5.00 | 3.83 | 4.07 |
∑Nb2O5+WO3+Bi2O3 | 67.08 | 64.87 | 60.88 | 60.88 | 61.88 | 63.29 | 59.73 |
特性 | |||||||
nd(7K/h) | 1.93628 | 1.91301 | 1.87382 | 1.88660 | 1.88576 | 1.91287 | 1.88734 |
vd(7K/h) | 20.61 | 20.46 | 22.66 | 22.47 | 22.29 | 21.36 | 22.08 |
Pg.F | 0.6357 | 0.6371 | 0.6271 | 0.6283 | 0.6296 | 0.6332 | 0.6302 |
ΔPg.F | 0.0277 | 0.0214 | 0.0223 | 0.0233 | 0.0253 | 0.0235 | |
α(20,300℃)[10-6/K] | 7.06 | 6.42 | 7.88 | 8.28 | 7.73 | 7.55 | 7.37 |
α(100,300℃)[10-6/K] | 7.60 | ||||||
α(-20,70℃)[10-6/K] | 5.87 | 6.35 | |||||
Tg[℃] | 527 | 570 | 516 | 518 | 532 | 532 | 543 |
ρ[g/cm3] | 4.27 | 4.1996 | 4.1896 | 4.2868 | 4.2400 | 4.3247 | 4.150 |
ΔT=[T(η=107.6)-T(η=1013dPas)][K] | 120 | 113 | 112 | 117 | 116 | 120 | |
SR | 1.0 | 1.0 | |||||
AR | 1.3 | 1.2 |
表2(2):实例玻璃8到14(数据是以重量%的氧化物计):
实例号 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
重量% | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% | |
P2O5 | 20.35 | 20.34 | 20.42 | 20.83 | 22.84 | 20.64 | 19.08 |
GeO2 | 5.87 | 5.87 | 5.94 | 5.00 | 5.00 | 5.00 | 5.50 |
Li2O | 2.75 | 2.75 | 2.78 | 3.05 | 3.05 | 3.05 | 0.00 |
K2O | 1.01 | 1.01 | 1.02 | 1.02 | 1.02 | 1.02 | 6.00 |
Cs2O | 2.78 | 3.18 | 3.62 | 5.13 | 5.13 | 5.13 | 6.00 |
Nb2O5 | 35.05 | 34.67 | 35.14 | 32.85 | 32.85 | 40.82 | 32.88 |
Bi2O3 | 14.11 | 14.11 | 12.44 | 14.00 | 14.00 | 12.23 | 14.30 |
MgO | 2.00 | ||||||
BaO | 3.96 | 3.96 | 4.01 | 2.00 | |||
CaO | 2.00 | ||||||
SrO | 3.00 | ||||||
TiO2 | 0.32 | ||||||
WO3 | 14.02 | 14.01 | 14.20 | 14.03 | 14.03 | 12.03 | 13.14 |
MoO3 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | ||||
Sb2O3 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
∑ | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
∑R2O | 6.54 | 6.94 | 7.42 | 9.19 | 9.19 | 9.19 | 12.00 |
∑RO | 3.96 | 3.96 | 4.01 | 4.00 | 2.00 | 0.00 | 3.00 |
∑Nb2O5+WO3+Bi2O3 | 63.18 | 62.79 | 61.78 | 60.88 | 60.87 | 65.07 | 60.33 |
特性 | |||||||
nd(7K/h) | 1.90959 | 1.90657 | 1.90546 | 1.88829 | 1.87242 | 1.91967 | 1.90736 |
vd(7K/h) | 21.65 | 21.74 | 21.66 | 22.53 | 22.65 | 20.75 | 21.39 |
Pg.F | 0.6315 | 0.6310 | 0.6317 | 0.62790 | 0.6280 | 0.6351 | 0.6334 |
ΔPg.F | 0.0241 | 0.0237 | 0.0243 | 0.02210 | 0.0223 | 0.0262 | 0.0256 |
α(20,300℃)[10-6/K] | 7.63 | 7.64 | 7.61 | 8.41 | 7.84 | 7.16 | 8.20 |
α(100,300℃[10-6/K] | 7.80 | 8.64 | 8.27 | ||||
α(-20,70℃)[10-6/K] | 6.51 | ||||||
Tg[℃] | 525 | 525 | 521 | 508 | 515 | 538 | 595* |
p[g/cm3] | 4.305 | 4.3070 | 4.2710 | 4.2508 | 4.1348 | 4.1694 | 4.2279 |
ΔT=[T(η=107.6)-T(η=1013dPas)][K] | 120 | 96 | 113 | 106.00 | |||
SR | 1.2 | 1.0 | |||||
AR | 1.3 | 1.2 |
本发明玻璃具有小于或等于595℃的玻璃转变温度Tg,可良好加工且对碱具有非常好的抗性(良好抗碱性)。膨胀系数在低于9×10-6/K的范围内,其是在20到300℃的温度范围内测量而来。
Claims (11)
1.一种不含铅和砷的光学玻璃,所述光学玻璃具有1.86≤nd≤1.95的折射率nd和19≤vd≤24的阿贝数vd,其特征在于所述玻璃包含以下组成(以重量%的氧化物计)
P2O5
14
-
31
Nb2O5
22
-
50
Bi2O3
5
-
36
WO3
>10
-
25
GeO2
0
-
14
Li2O
0
-
6
K2O
0
-
6
Cs2O
0
-
7
MgO
0
-
6
CaO
0
-
6
SrO
0
-
6
BaO
0
-
6
ZnO
0
-
6
TiO2
0
-
4
∑碱金属氧化物
2
-
12
∑碱土金属氧化物
0
-
10
∑Nb2O5,WO3,Bi2O3
≥50
常规澄清剂
0
-
2
2.根据权利要求1所述的玻璃,其中膨胀系数α(20,300℃)小于9×10-6/K。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃,其包含以下组成(以重量%的氧化物计):
P2O5
16
-
28
Nb2O5
27
-
45
Bi2O3
5
-
25
WO3
11
-
21
GeO2
0
-
10
Li2O
0.5
-
4
K2O
0
-
4
Cs2O
0
-
6
MgO
0
-
5
CaO
0
-
5
SrO
0
-
5
BaO
0
-
6
ZnO
0
-
5
TiO2
0
-
3
∑碱金属氧化物
3
-
10
4.根据权利要求1或2所述的玻璃,其包含以下组成(以重量%的氧化物计):
P2O5
18
-
25
Nb2O5
30
-
40
Bi2O3
6
-
18
WO3
12
-
17
GeO2
2
-
7
Li2O
0.7
-
4
K2O
0.5
-
4
Cs2O
0
-
6
MgO
0
-
4
CaO
0
-
4
SrO
0
-
4
BaO
0
-
6
ZnO
0
-
4
TiO2
0
-
1.5
∑碱金属氧化物
3
-
9
∑碱土金属氧化物
0.5
-
6
∑Nb2O5,WO3,Bi2O3
≥57
常规澄清剂
0
-
2
5.根据权利要求1或2所述的玻璃,其含有以下组份中的至少一种作为澄清剂(以重量%计):
Sb2O3
0-1
和/或
SnO
0-1
和/或
SO4 2-
0-1
和/或
F
0-1
6.根据权利要求1或2所述的玻璃,其中所述玻璃中存在的Li2O的量为≤3重量%。
7.根据权利要求1或2所述的玻璃,其不含SiO2和/或B2O3和/或Na2O和/或氟。
8.一种根据权利要求1到7中任一项所述的玻璃用于测绘、投影、电信、光学通信工程、移动硬盘和/或激光技术领域中的用途。
9.一种根据权利要求1到7中任一项所述的玻璃用于光学元件的用途。
10.一种光学元件,其包含根据权利要求1到7中任一项所述的玻璃。
11.一种用于生产光学元件的方法,其包含精密压制根据权利要求1到7中任一项所述的玻璃的步骤。
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