專利名稱：一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
光學(xué)玻璃是通過(guò)折射、反射、透過(guò)方式傳遞光線，或者通過(guò)吸收改變光的強(qiáng)度或者 光譜分布的一中無(wú)機(jī)態(tài)玻璃，用于制造光學(xué)儀器或機(jī)械系統(tǒng)中的透鏡、棱鏡、反射鏡和窗口 等。光學(xué)玻璃透光性能好，折光率高，被廣泛應(yīng)用于制造眼鏡片、照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡和 透鏡等光學(xué)儀器。光學(xué)玻璃的光學(xué)性能，如折射率，阿貝數(shù)和透光率是決定其是否適合用作光學(xué)元 件的重要指標(biāo)。近年來(lái)，隨著數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相手機(jī)等日益流行，光學(xué)玻璃的需求 量日益增多，尤其是具有折射率1. 57 1. 63，阿貝數(shù)為62 68，透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng) 的波長(zhǎng)小于360nm的光學(xué)玻璃，市場(chǎng)有很旺盛的需求。申請(qǐng)?zhí)枮?3158690. 2的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種無(wú)鉛的光學(xué)玻璃，此種光學(xué)玻 璃的組成如下:43wt%~ 56wt%^ P205，21wt% 36wt%^ Zn0，0 6wt% 的 A1203，0. 5 1. 6Na20，0 8wt%&K20，0 5wt%&Mg0，0 5wt% CaO，3 14wt% 的 BaO，3 14wt% 的 B203，0 7襯％的La203，堿金屬總含量不超過(guò)16wt%。其光學(xué)性能如下折射率為1. 55 1. 6，阿貝數(shù)54 63，相對(duì)于期望的光學(xué)玻璃，其阿貝數(shù)稍低，且化學(xué)穩(wěn)定性不佳。申請(qǐng)?zhí)枮?00680051694. 5的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種光學(xué)玻璃，其必須含有 P205、ZnO、BaO和Sb203，其光學(xué)性能如下折射率為1. 5 1. 65，阿貝數(shù)為50 65，透光率 達(dá)到時(shí)80%，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。相對(duì)于期望的光學(xué)玻璃，其阿貝數(shù)范圍過(guò)寬，且著色 度也不滿足要求。上述光學(xué)玻璃均無(wú)法滿足折射率1. 57 1. 63，阿貝數(shù)為62 68，透射比達(dá)到 80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于360nm的要求，且化學(xué)穩(wěn)定性均有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決問(wèn)題在于提供一種化學(xué)穩(wěn)定性好，且光學(xué)性能滿足折射率1. 57 1. 63，阿貝數(shù)為62 68，透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于360nm的光學(xué)玻璃。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃包括以下成分25wt % 45wt % 的 P205 ；30wt % 45wt % 的 BaO ；lwt % 10wt % 的 CaO ；10wt % 20wt % 的 B203 ；Owt % 10wt % 的 Na20 ；Owt % 10wt % 的 K20 ；Owt % 15wt % 的 SrO ；Owt % 5wt % 的 La203
Owt 0. 5wt % 的 Sb203 ；和Owt 8wt % 的 Nb205。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃還包括Owt % 8wt % 的 MgO，MgO 的含量大于 0。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃包括1 wt % 6wt % 的 MgO。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃還包括0 A1203, A1203 的含量大于 0。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃包括lwt % 5wt % 的 A1203。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃包括35wt % 43wt % 的 BaO。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃包括3wt% 9襯％的CaO。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃包括28wt% 40襯％的P205。優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃折射率為1. 57 1. 63，阿貝數(shù)為62 68，透優(yōu)選的，所述光學(xué)玻璃折射率為1. 57 1. 63，阿貝數(shù)為62 68，透射比達(dá)到80% 時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于360nm。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種由所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明還提供一種由上述光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，其是以P205、B203、BaO和CaO作為必需組分，其中P205 以磷氧四面體[P04]形成磷酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并賦予玻璃較高色散系數(shù)和透過(guò)率，B2O3 作為助熔劑，同時(shí)配合加入BaO和CaO以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，并且，BaO的加入還可增 加玻璃的折射率，CaO還可提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度。此外，本發(fā)明提的光學(xué)玻璃不含Li20，以 防止Li20影響玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，并對(duì)玻璃的透過(guò)率有提高作用，同時(shí)使用BaO替代ZnO， 一方面降生產(chǎn)成本，同時(shí)有效提升玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性；本發(fā)明通過(guò)控制以上幾種必須成分 到合適的比例，使光學(xué)玻璃的光學(xué)性能滿足折射率1. 57 1. 63，阿貝數(shù)為62 68，透射比 達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于360nm的要求。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種光學(xué)玻璃，包括以下成分25wt % 45wt % 的 P205 ；30wt % 45wt % 的 BaO ；lwt % 10wt % 的 CaO ；
10wt % 20wt % 的 B203 ；Owt % 1 Owt % 的 Na20 ；Owt % 1 Owt % 的 K20 ；
4
Owt % 15wt % 的 SrO ；Owt % 5wt % 的 La203Owt 0. 5wt % 的 Sb203 ；和Owt 8wt % 的 Nb205。上述組分中，P205以磷氧四面體[POJ形成磷酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，是形成本發(fā) 明玻璃的必需組分，P2o5能提高玻璃的色散系數(shù)和透過(guò)紫外線的能力。P205的含量控制為 25wt% 45wt%，P205含量過(guò)高則會(huì)降低玻璃的透射性，難以滿足期望的光學(xué)性能；P205含 量過(guò)低，則會(huì)因玻璃化的傾向增強(qiáng)而降低玻璃的穩(wěn)定性。優(yōu)選控制P205的含量為28wt% 40wt %。P205可以以磷酸鋁、磷酸鈉、磷酸二氫銨和磷酸鈣等本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式引 入，本發(fā)明對(duì)比并無(wú)特別限制。P205的加入雖然有助于玻璃光學(xué)性能的提升，但是會(huì)降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，由此 本發(fā)明配合加入BaO用于提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，此外，BaO的加入還可增加玻璃的折射 率。BaO的含量控制為30wt% 45wt%，BaO含量若過(guò)高則會(huì)顯著損害玻璃的耐透失性， 并提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；含量過(guò)低則使玻璃折射率難以達(dá)到1. 57。優(yōu)選控制BaO的含量為 35wt% 43wt%。BaO可以以硫酸鋇和碳酸鋇等本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式引入，本發(fā)明 對(duì)此并無(wú)特別限制。本發(fā)明還同時(shí)配合加入CaO，用于增強(qiáng)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，本發(fā)明控制 CaO的含量為lwt% 10wt%，CaO含量過(guò)低則難以賦予玻璃較高的機(jī)械強(qiáng)度，含量過(guò)高則 會(huì)增加玻璃的結(jié)晶傾向，易使玻璃發(fā)脆，優(yōu)選控制CaO的含量為3wt% 9wt%。CaO可以通 過(guò)方解石、石灰石、白堊、沉淀碳酸鈣等本領(lǐng)域熟知的原料引入。B203是提高熔融性的必需組分，B203的加入有助于加入玻璃的熔解和澄清，此外， B203還具有調(diào)節(jié)玻璃黏度的作用，使玻璃具有較寬的成形溫度范圍。B203的含量控制為 10wt% 20wt%，B203的含量過(guò)高，則會(huì)因硼氧三角體的的增多，反而增加玻璃的膨脹系 數(shù)，發(fā)生硼反?，F(xiàn)象。優(yōu)選控制B203的含量為12wt% 20wt%。上述組分中，Sb203是用于促進(jìn)排除玻璃溶解過(guò)程中氣泡的可添加成分，Sb203的含 量不超過(guò)0. 5wt%，含量過(guò)多，易降低可見(jiàn)光區(qū)域的可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)域的透光率。Nb205、La203和SrO是用于提高折射率的可添加成分，此外，Nb205還可提高玻璃的 化學(xué)穩(wěn)定性，Nb205的含量不超過(guò)8wt%，Nb205含量過(guò)多易使玻璃的熔融性顯著惡化。La203 的加入量不超過(guò)5wt%，La203加入量過(guò)多則會(huì)使玻璃的液相溫度上升，耐失透性惡化。SrO 的含量過(guò)高則會(huì)使玻璃的穩(wěn)定性發(fā)生惡化，為此控制SrO的含量不超過(guò)15wt%。Na20是用于降低玻璃的粘度的非必需組分，Na20的加入有助使玻璃易于熔解， 但Na20含量過(guò)高則會(huì)降低玻璃的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，為此，控制Na20的含量控制為 0wt% 10wt%。在玻璃組分中增加K20組分可降低玻璃的結(jié)晶傾向，本發(fā)明中K20作為增加玻璃的 透明度和光澤的非必需組分，控制玻璃中K20的含量不超過(guò)10wt %，含量過(guò)高則會(huì)使降低玻 璃的化學(xué)穩(wěn)定性。為了提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，本發(fā)明還優(yōu)選加入含量不超過(guò)8襯％的 MgO，同時(shí)還有助于提高玻璃的耐水性，MgO含量超過(guò)8wt%時(shí)玻璃的穩(wěn)定性易遭到破壞，且 其含量過(guò)高也會(huì)增加玻璃成本，優(yōu)選控制MgO的含量為lwt% 6wt%。MgO可以通過(guò)白云石、菱鎂礦等本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的原料引入。本發(fā)明還優(yōu)選加入A1203，其是用于提高玻璃耐久性的可添加成分，A1203的添加可 提高玻璃黏度和化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、硬度以及折射率。A1203含量不超過(guò)8wt%，Al203含 量過(guò)高，不能獲得所期望的透光率，且會(huì)提高玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和屈服點(diǎn)，玻璃的穩(wěn)定性和高 溫熔解性能發(fā)生惡化，A1203的含量?jī)?yōu)選為lwt% 5wt%。此外，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃中不含Li20，以防止Li20影響玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì) 玻璃的透過(guò)率也有提高作用，同時(shí)使用BaO替代ZnO，一方面降生產(chǎn)成本，同時(shí)有效提升玻 璃的化學(xué)穩(wěn)定性。對(duì)于本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的制備方法，可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制 備，具體如將原料進(jìn)行熔化、澄清、均化、降溫成型，得到光學(xué)玻璃，本發(fā)明對(duì)此并無(wú)特別限 制。本發(fā)明還提供一種由上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明的光 學(xué)元件由上述本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成，因此，該光學(xué)元件具有上述光學(xué)玻璃的各種特性。本 發(fā)明的光學(xué)元件具有折射率為1.57 1.63、阿貝數(shù)為62 68，透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的 波長(zhǎng)小于360nm的特性。本發(fā)明提供的光學(xué)元件適用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)和照相手機(jī)寸。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃進(jìn)行描述。實(shí)施例1制備如下成分的光學(xué)玻璃P205 40wt%, BaO :42wt%, CaO :8wt%, B203 :1 Owt%。其制備工藝如下將上述原料按配比混合后加入鉬金坩堝內(nèi)，在1000°C 1250°C下熔化、澄清、均 勻后降溫；將熔融玻璃注入預(yù)熱后的金屬鑄模內(nèi)，然后將金屬模放入退火爐內(nèi)進(jìn)行退火，得 到光學(xué)玻璃。對(duì)光學(xué)玻璃的光學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下折射率(nd)值為(_2°C /h)-(-6°C /h)的退火值，折射率與阿貝數(shù)按照《GB/T 7962. 1-1987無(wú)色光學(xué)玻璃測(cè)試方法折射率和色散系數(shù)》測(cè)試。將玻璃制作成10mm士0. 1mm厚度的樣品，測(cè)試玻璃在透射比達(dá)到80%對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)
人800上述性能參數(shù)測(cè)試方法對(duì)于以下實(shí)施例同樣適用。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施的光學(xué)玻璃主要性能參數(shù)為折射率:nd = 1. 6058阿貝數(shù)vd= 65. 25A 8(| :354nm對(duì)光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行如下測(cè)試抗潮濕大氣作用穩(wěn)定性RC (S)(表面法)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下在溫度50°C，相對(duì)濕度85 %的條件下，測(cè)試玻璃拋光表面形成水解斑點(diǎn)的時(shí)間， 超過(guò)20h為達(dá)到1級(jí)。
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耐水作用穩(wěn)定性Dw (粉末法)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下根據(jù)GB/T17129的測(cè)試方法，根據(jù)下述公式計(jì)算浸出百分率
Dw = (B-C) / (B-A) X 100式中DW_玻璃浸出百分?jǐn)?shù)(％ )B-過(guò)濾器和試樣的質(zhì)量(g)C-過(guò)濾器和侵蝕后試樣的質(zhì)量(g)A-過(guò)濾器質(zhì)量(g)根據(jù)得出的浸出百分?jǐn)?shù)，將光學(xué)玻璃耐水作用穩(wěn)定性DW分為6類，其中1類指標(biāo) 為浸出百分?jǐn)?shù)(DW) <0.04。上述性能參數(shù)測(cè)試方法對(duì)于以下實(shí)施例同樣適用。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施的光學(xué)玻璃抗潮濕大氣作用穩(wěn)定性RC(S)(表面法)達(dá)到1級(jí)，耐 水作用穩(wěn)定性(粉末法)達(dá)到1級(jí)。實(shí)施例2 13實(shí)施例2 13提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能如表1所示，制備方法均與 實(shí)施例1相同。表1實(shí)施例2 13提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能
權(quán)利要求
一種光學(xué)玻璃，其特征在于，包括以下成分25wt％～45wt％的P2O5；30wt％～45wt％的BaO；1wt％～10wt％的CaO；10wt％～20wt％的B2O3；0wt％～10wt％的Na2O；0wt％～10wt％的K2O；0wt％～15wt％的SrO；0wt％～5wt％的La2O30wt～0.5wt％的Sb2O3；和0wt～8wt％的Nb2O5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，還包括 0wt%~ 8wt%&Mg0，MgO 的含量大于 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 lwt% 6wt%&Mg0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，還包括 0 A1203，A1203 的含量大于 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 lwt% A1203。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 35wt% BaO。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括3wt% 9襯％的CaO。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括28wt% 40襯％的P205。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述光學(xué)玻璃折射率為1.57 1. 63，阿貝數(shù)為62 68，透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于360nm。
10.一種權(quán)利要求1 9任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，包括25wt％～45wt％的P2O5，30wt％～45wt％的BaO，1wt％～10wt％的CaO，10wt％～20wt％的B2O3，0wt％～10wt％的Na2O，0wt％～10wt％的K2O，0wt％～15wt％的SrO，0wt％～5wt％的La2O3，0wt～0.5wt％的Sb2O3和0wt～8wt％的Nb2O5。本發(fā)明還提供一種由上述玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃化學(xué)穩(wěn)定性好，且光學(xué)性能滿足折射率1.57～1.63，阿貝數(shù)為62～68，透射比達(dá)到80％時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于360nm的光學(xué)玻璃的要求。
文檔編號(hào)C03C3/19GK101973705SQ20101029900
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者孫偉 申請(qǐng)人:成都光明光電股份有限公司