專利名稱：：高折射率光學(xué)玻璃的制作方法高折射率光學(xué)玻璃
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明屬于光學(xué)玻璃
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種折射率(nd)在1.89-1.91之間，阿貝數(shù)(ud)在3032以內(nèi)，不含釷、鉛、砷等有害成分，玻璃著色度小，穩(wěn)定性好，適于批量生產(chǎn)的高折射率光學(xué)用玻璃。
背景技術(shù)：
：伴隨著數(shù)碼相機(jī)和可拍照手機(jī)的大量使用，小型鏡頭需求量急劇增大，適用于生產(chǎn)小型鏡頭的高折射率玻璃需求量也隨著增大，特別是適合于模壓成型的高折射率玻璃。像這樣的高折射率玻璃，公開號(hào)為CN1569706A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書公布了一種Si02-B2OrBaO-La203-TiOrNb205系的光學(xué)玻璃，該玻璃由于Si02、BaO的和計(jì)量較大，轉(zhuǎn)變溫度(Tg)高,不適宜于模壓成型，且因Ti02含量高而著色性較強(qiáng)。授權(quán)公告號(hào)為CN1182058C的中國(guó)發(fā)明專利說明書公布了一種在B20rLa2OrTa205-Gd203系中添加^)205等的高折射率玻璃，由于Ta205使用量較大，成本高，且ZnO使用量低，只是普通光學(xué)玻璃，不太適于模壓成型。在公開號(hào)為CN1663923A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書公布了一種在B2OrLa203-Gd203-ZnO系中的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在60064(TC范圍內(nèi)，雖然適于模壓成型，但W03含量很高，超過10%，在模壓成型過程中容易導(dǎo)致壓型件表面出現(xiàn)炸裂紋，且對(duì)模具的侵蝕作用較大，故W03適宜的含量應(yīng)在5。/6以下。公開號(hào)為CN1663923A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書公布了一種鑭重火石玻璃采用在B203-La2OrTiOrNb205系中導(dǎo)入了Zr02等來達(dá)到高折射率,該系統(tǒng)中ZnO含量較低,不含WCb等成分,為普通的光學(xué)玻璃，不具備轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低的特點(diǎn)。公開號(hào)為CN1524815A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書公布了一種在SiOrB203-La2OrNb205-Ti02系統(tǒng)中添加BaO、Ti02等來達(dá)到高折射率，但組成中ZnO含量較低，W03含量很低或者沒有，Li20含量很低或沒有，屬于普通高折射率玻璃，不具備轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低的特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述不足之處而提供一種折射率(nd)在1.891.91之間，阿貝數(shù)(i)d)在3032以內(nèi)，不含釷、鉛、砷等有害成分，且玻璃著色度要小，穩(wěn)定性好，適于批量生產(chǎn)的普通高折射率玻璃。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低，適宜于模壓成型的高折射率玻璃。本發(fā)明普通高折射率光學(xué)玻璃的技術(shù)解決方案是一種高折射率光學(xué)玻璃，其特征是其組分范圍按氧化物重量百分比計(jì)含有SiO205%、B2O31530%、A120303%、La2O32040%、Y2O306%、Gd2O3010%、Yb20306%、Ti02110%、Zr02310%、Nb2051030%、Ta203020%、WO3l10%、Zn0125%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%。該組成范圍內(nèi)的玻璃具有折射率(nd)在1.89-1.91之間和阿貝數(shù)(Dd)在30~32以內(nèi)的光學(xué)用玻璃。普通高折射率光學(xué)玻璃為Si02-B203-La203-ZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02玻璃系統(tǒng)，主要是在配方中使用較少量的Ti02及適當(dāng)?shù)娜壑茪夥湛刂谱尣ＡЬ哂休^低的著色度，同時(shí)玻璃具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，析晶性能好，適于批量生產(chǎn)。本發(fā)明低轉(zhuǎn)變溫度高折射率光學(xué)玻璃的技術(shù)解決方案是一種高折射率光學(xué)玻璃，其特征是其組分范圍按氧化物重量百分比計(jì)含有Si0205%、B2O31530%、Al2O303%、La20320德、Y20306%、Gd203010%、Yb2O306%、Ti02110%、ZrO2310%、Nb2051030%、Ta203020%、W03l5%、Zn0825%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%。該組成范圍內(nèi)的玻璃其特征點(diǎn)在于，組成中含有ZnO、W03、Li20，且ZnO的含量較高(Zn0825X)，\^03含量小于5%且大于1%(W0315%)，該類玻璃有較低的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，適宜于模壓成型。該組成范圍內(nèi)的玻璃還具有折射率(nd)在1.89-1.91之間和阿貝數(shù)"d)在30~32以內(nèi)的光學(xué)用玻璃。低轉(zhuǎn)變溫度高折射率光學(xué)玻璃為Si02-B2OrLa2OrZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02-0￡1203(或Y203)-Li20，通過使用較大量ZnO及一定量的W03、Li20等來降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)在配方中使用較少量的Ti02及適當(dāng)?shù)娜壑茪夥湛刂谱尣ＡУ闹冉档?。從而得到了高折射率且具備轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低和著色度低的玻璃，且具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，析晶性能好，適于批量生產(chǎn)。高折射率光學(xué)玻璃組成中含有Li20、Nb205、W03，通過改變?nèi)壑茪夥眨苓_(dá)到較好的著色度，170/入5可達(dá)到39/36。該組成范圍內(nèi)的玻璃還具有折射率(nd)在1.891.91之間和阿貝數(shù)(Dd)在30~32以內(nèi)的光學(xué)用玻璃。關(guān)于本發(fā)明的普通高折射率光學(xué)玻璃和低轉(zhuǎn)變溫度高折射率光學(xué)玻璃，各成份限定在上述組成范圍內(nèi)的理由如下所述。B203是玻璃生成體的主要成分，可保持玻璃的穩(wěn)定性，且是能夠引入提高折射率成份1^203、^205及1102的重要成份，但其量不足15%的話，析晶傾向激增，玻璃變得十分不穩(wěn)定，而超過30c/。就很難得到目標(biāo)nd值。該成份在1822%以內(nèi)效果最佳。Si02也是玻璃生成體，少量的添加可以維持玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性及提高成型時(shí)的適當(dāng)粘度，但超過5%的話會(huì)使玻璃熔煉變得非常困難，產(chǎn)生未熔解物，很難得到均質(zhì)玻璃。該成份在0.52.5%以內(nèi)效果最佳。CaO成份可減小玻璃的比重，且可提高化學(xué)穩(wěn)定性，該成份在06%以內(nèi)效果最佳。引入量如果超過6X將很難達(dá)到較高折射率(nd)值。Gd203成份替代1^203對(duì)減小玻璃的析晶傾向很有效，也可以用￥203或￥1)203成份替代1^203改善玻璃析晶性能，要達(dá)到這一效果最好用量在1%以上，同時(shí)同時(shí)為了不使玻璃析晶性能變壞，0(1203成份量應(yīng)控制在10。Z以下為宜，Y203或Yb203成份量應(yīng)控制在6%以下為宜。La203成份可使玻璃高折射低色散，且通過使其與Gd203的共存可很好地改善析晶性能，故在本發(fā)明中是主要的成份，其量不足20%就使玻璃形成變得困難，而量超過40%以上的話則很難實(shí)現(xiàn)希望的光學(xué)常數(shù)，且與0(1203的共存效果變壞，反而會(huì)使玻璃析晶傾向變大，要得到析晶性能佳且穩(wěn)定的玻璃，含量最好定在22370%范圍內(nèi)。Ta20s成份可提高折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，該成分含量在020%范圍內(nèi)都可形成玻璃，但為了節(jié)約成本，其量在14%范圍內(nèi)就可以了。在該發(fā)明的玻璃中，Ta205含量低的玻璃比Ta20s含量高的玻璃析晶性能好，玻璃更加穩(wěn)定。為了維持目標(biāo)光學(xué)常數(shù)，且為防止玻璃析晶，WO3成份須在P/0以上，但超過10%的話，玻璃的著色度將增大，析晶性能也將變壞。在低轉(zhuǎn)變溫度高折射率光學(xué)玻璃中，如果W03含量超過5X，在模壓成型過程中容易導(dǎo)致壓型件表面出現(xiàn)炸裂紋，且對(duì)模具的侵蝕作用較大，故W03適宜的含量應(yīng)在5%以下，故W03成份含量的適宜范圍是15X。Ti02可提高折射率減小玻璃比重，其量不足1%無法產(chǎn)生這些效果，而超過10%的話，玻璃的析晶性能及著色度將變壞，且ud將比目標(biāo)值變小。該發(fā)明中為降低玻璃著色度，Ti02含量控制在5X以內(nèi)為宜。ZnO成份可有效地降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg),且是主要成分，使得該發(fā)明的玻璃適宜于模壓成型。并通過使其與wo3成份的共存，從而及其有效地降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度，防止析晶，其量不足1%無法實(shí)現(xiàn)其效果，但超過25%將很難達(dá)到希望的光學(xué)常數(shù)。在低轉(zhuǎn)變溫度高折射率光學(xué)玻璃中為達(dá)到顯著降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的目的，其量控制在825%以上時(shí)上述效果特別明顯。Nb20s成份可維持所期望的高折射率，提高化學(xué)穩(wěn)定性，要實(shí)現(xiàn)這些效果須在10%以上，而若超過30%，將出現(xiàn)Nb205的未熔解物，會(huì)降低玻璃的均質(zhì)性且增大析晶傾向，要得到均勻的、熔解性及析晶性能優(yōu)良的玻璃，最好將其量定為不足25%。要做出均勻性及析晶性能特別優(yōu)秀的玻璃，最好將其量定為20%以下。Li20成份可有效地降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，與Na20和K20相比較，Li20降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的效果最為顯著，且不會(huì)太大幅度的降低玻璃折射率值。還可有效地提高玻璃的溶解性，但1^20成份的量若分別超過3%的話，玻璃將變得很容易析晶。在本發(fā)明兩種玻璃中該成分的最佳范圍是02%。Li20成份在低轉(zhuǎn)變溫度高折射率光學(xué)玻璃中是重要成份。Al203成份在玻璃熔煉時(shí)可提高粘度，防止析晶傾向及分相，但超過3%反會(huì)使玻璃更易析晶。Zr02成份可提高玻璃粘度，減小析晶傾向，提高化學(xué)穩(wěn)定性，提高nd。為了取得明顯效果，含量應(yīng)在3%以上為宜，但超過10%反會(huì)增大析晶傾向，玻璃熔化變得困難。Sb20s可作為除泡劑任意添加，但0.5%以內(nèi)就足夠了，特別的Sb20s若超過0.5%著色度將變得非常大。且不含Sb205成分對(duì)減小著色度有利。因此其量控制在0.5%以下或不含為宜。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了5個(gè)實(shí)施例和現(xiàn)有的3個(gè)高折射率玻璃的配方比較例。實(shí)施例1至實(shí)施例5、比較例a至比較例c的玻璃成分(重量百分比)、光學(xué)常數(shù)折射率(nd)、色散系數(shù)"d)、轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、著色度(A7。/A5)及析晶溫度上限(LT)列入表l中。所謂析晶試驗(yàn)是將混過的玻璃原料500g放入300cc鉑金堝，根據(jù)各試料的熔解性的難易度，用電爐在1200130(TC熔煉3小時(shí)，其熔煉過程中經(jīng)攪拌除泡使玻璃均勻，然后降溫，再將各試料用115(TC1040。C范圍內(nèi)每隔l(TC溫度保溫l小時(shí)后取出，最后用顯微鏡觀察有無析晶，確定析晶溫度。如表1所見，比較例a至比較例c的玻璃在109(TC及以下全部析晶。說明這些玻璃析晶傾向較大，穩(wěn)定性較差。與此相對(duì)，本發(fā)明5個(gè)實(shí)施例的玻璃，全部達(dá)到了目標(biāo)光學(xué)常數(shù)，擁有高折射率及低轉(zhuǎn)變溫度，與比較配方例的玻璃相比擁有更優(yōu)秀的析晶性能。其中，實(shí)施例1至實(shí)施例3為普通高折射率光學(xué)玻璃組成范圍內(nèi)玻璃，實(shí)施例4和實(shí)施例5為低轉(zhuǎn)變溫度高折射率光學(xué)玻璃組成范圍內(nèi)玻璃。另外，本發(fā)明的上述實(shí)施例1至實(shí)施例5的玻璃都可通過將氧化物、碳酸鹽及硝酸鹽等常用光學(xué)玻璃原料按定好的比例稱量后投入鉑金堝，按配方的熔解特性以1200130(TC的溫度熔煉45小時(shí)，除泡、攪拌使玻璃均勻后經(jīng)退火取樣測(cè)試得到數(shù)據(jù)。需特別指出的是，本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施例5的玻璃通過在熔煉過程中的氣氛控制來降低著色度。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>發(fā)明的效果如上所述，由于本發(fā)明的第一類光學(xué)用玻璃是特定組成范圍的Si02-B2OrLa2OrZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02系玻璃，具有折射率(nd)在1.89~1.91之間和阿貝數(shù)(Dd)在3032以內(nèi)的光學(xué)常數(shù)，故擁有高折射率。本發(fā)明的第二類光學(xué)用玻璃是特定組成范圍的Si02-B203-La203-ZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02-。(1203(或Y203)-Li20系玻璃，同樣具有折射率(nd)在1.891.91之間和阿貝數(shù)(i)d)在3032以內(nèi)的光學(xué)常數(shù)，故擁有高折射率及具有較低的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，適宜于模壓成型。這兩類玻璃著色度小，不含釷、鉛、砷等有害成分，化學(xué)穩(wěn)定性良好，且析晶性能及均勻性好，適于批量生產(chǎn)，可作為光學(xué)用的高折射率玻璃而廣泛應(yīng)用。權(quán)利要求1.一種高折射率光學(xué)玻璃，其特征是其組分范圍按氧化物重量百分比計(jì)含有SiO20～5％、B2O315～30％、Al2O30～3％、La2O320～40％、Y2O30～6％、Gd2O30～10％、Yb2O30～6％、TiO21～10％、ZrO23～10％、Nb2O510～30％、Ta2O30～20％、WO31～10％、ZnO1～25％、CaO0～6％、Li2O0～3％、Sb2O30～0.5％。2、按照權(quán)利要求1所述的一種高折射率光學(xué)玻璃，其特征是所述的組分范圍按氧化物重量百分比計(jì)是SiO205%、B2O31530%、A120303°%、La2O32040%、Y2O306%、Gd2O3010%、Yb2O306%、TiO2l10%、ZrO2310%、Nb2051030%、Ta203020%、W0315%、ZnO825%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%。全文摘要本發(fā)明為高折射率光學(xué)玻璃。屬于光學(xué)玻璃
技術(shù)領(lǐng)域：
。主要是解決現(xiàn)有光學(xué)玻璃折射率不夠高或者折射率雖夠高但轉(zhuǎn)變溫度不夠低的問題。本發(fā)明普通玻璃的特征是按氧化物重量百分比計(jì)含有SiO₂0～5％、B₂O₃15～30％、Al₂O₃0～3％、La₂O₃20～40％、Y₂O₃0～6％、Gd₂O₃0～10％、Yb₂O₃0～6％、TiO₂1～10％、ZrO₂3～10％、Nb₂O₅10～30％、Ta₂O₃0～20％、WO₃1～10％、ZnO1～25％、CaO0～6％、Li₂O0～3％、Sb₂O₃0～0.5％；低轉(zhuǎn)變溫度玻璃的特征是除組分為WO₃1～5％、ZnO8～25％外，其余組分與上述方案相同。本發(fā)明折射率(n_d)在1.89～1.91之間和阿貝數(shù)(ν_d)在30～32以內(nèi)，且具有較低的轉(zhuǎn)變溫度(T_g)。本發(fā)明主要用于生產(chǎn)需高折射率的小型鏡頭玻璃。文檔編號(hào)C03C3/062GK101215082SQ20071005121公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2007年1月6日優(yōu)先權(quán)日2007年1月6日發(fā)明者衛(wèi)張,李克炎,沈義梅,鄧和平,陳艷麗申請(qǐng)人:湖北新華光信息材料股份有限公司