專利名稱：光學(xué)玻璃和光學(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，更具體地說，涉及一種光學(xué)玻璃和光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
光學(xué)玻璃是用于制造光學(xué)儀器或機(jī)械系統(tǒng)中的透鏡、棱鏡、反射鏡和窗口等的玻璃材料。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)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡和透鏡等光學(xué)儀器。近年來，隨著數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等日益流行，不僅對(duì)光學(xué)玻璃的需求持續(xù)擴(kuò)大，并且對(duì)光學(xué)玻璃的性能也提出了更高的要求。例如，為了滿足光學(xué)系統(tǒng)復(fù)消色差和超復(fù)消色差方面的性能，要求光學(xué)系統(tǒng)在較寬的波長(zhǎng)范圍的剩余色差較小。為了使光學(xué)系統(tǒng)在較寬的波長(zhǎng)范圍的剩余色差較小，目前通常采用兩塊具有不同色散系數(shù)的光學(xué)玻璃組合的方式。但是，該兩塊具有不同色散系數(shù)的光學(xué)玻璃對(duì)于第三種波長(zhǎng)存在著剩余色差。為了消除該剩余色差，要求光學(xué)玻璃在相對(duì)部分色散相同的情況下， 有盡量大的色散系數(shù)值范圍。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用化學(xué)組成為IO3-Al2O3-PbO的光學(xué)玻璃， 化03含量為45wt%以上，并且，PbO含量高達(dá)30 40wt%，其中，相對(duì)部分色散性能主要是利用化03處于三角體配位狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。但是，由于含量超過45wt%的化03使玻璃化學(xué)穩(wěn)定性較差，另外，為了得到理想的光學(xué)常數(shù)和質(zhì)量，引入了對(duì)環(huán)境危害很大的1 元素，形成非環(huán)保的光學(xué)玻璃。現(xiàn)有技術(shù)中，為了滿足折射率為1. 59 1. 63、阿貝數(shù)為42 47的光學(xué)玻璃的要求，光學(xué)玻璃通常采用SiO2-B2O3-RO-ZnO-PbO系統(tǒng)，其中，RO代表堿土金屬氧化物；為了消除玻璃氣泡，引入0. 1 0. 5wt%的As。隨著社會(huì)的進(jìn)步，含有1 等非環(huán)保元素的光學(xué)玻璃將逐漸被淘汰，各國(guó)政府也出臺(tái)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)玻璃中1 元素的含量進(jìn)行了限制。因此，設(shè)計(jì)和制造具有理想的光學(xué)參數(shù)的環(huán)保光學(xué)玻璃勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種環(huán)保的、折射率為1.59 1. 63、阿貝數(shù)為42 47的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，包括以下成分40wt % 55wt % 的 ；5wt % 20wt % 的化03 ；13wt% 25襯％的 Nb2O5 ；3wt % 20wt % 的 ；所述包括Na20、K2O和Li2O中的一種或幾種；0 0 ；
0 ~ 5wt%^ BaO ；0 0.SId2O3。優(yōu)選的，包括0. 5wt % 8wt % 的 ZiO2。優(yōu)選的，包括45wt % 53wt % 的 SiO2。優(yōu)選的，包括8wt % 18wt % 的化03。優(yōu)選的，包括15wt% Nb205。優(yōu)選的，包括1 wt % 7wt % 的 Nei2O。優(yōu)選的，包括1 wt % 6wt % 的 K2O。優(yōu)選的，包括Iwt % 7wt % 的 Li2O。優(yōu)選的，折射率為1. 59 1. 63 ；阿貝數(shù)為42 47。本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，包括以下成分40wt % 55wt %的SW2 ；5wt % 20wt % 的 B2O3 ； 13wt % 25wt % 的 Nb2O5 ； 3wt%~ 20wt % 的 R2O ；所述 R2O 包括 Na2O, K2O 和 Li2O 中的一種或幾種；0 ；0 IOwt %的 ^O2 ；0 5wt%&Ba0 ；0 0. 5wt% 的Sb203。SiO2具有維持玻璃抗失透性的作用，并且具有形成玻璃的網(wǎng)格組分的作用?；?3 中的B元素能夠?qū)崿F(xiàn)短波部分色散小，同時(shí)作為氧化物可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且可以降低玻璃高溫熔融粘度。Nb2O5中的Nb元素可以增大中波部分色散，但不明顯增大短波部分色散，同時(shí)也賦予玻璃高折射率的組分，并且具有改進(jìn)玻璃的抗失透性的作用。Na2O是玻璃助熔劑，可以降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度。K2O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的結(jié)晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。Li2O是強(qiáng)助溶劑，可以降低玻璃的軟化溫度。本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)降低了化03的含量，從而使光學(xué)玻璃有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃無需添加非環(huán)保元素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃折射率為1. 59 1. 63、阿貝數(shù)為42 47，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，包括以下成分40wt % 55wt % 的 ；
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5wt % 20wt % 的化03 ；13wt % 25wt % 的 Nb2O5 ；3wt % 20wt % 的 Ii2O ； 所述包括Na20、K2O和Li2O中的一種或幾種；0 0 ZrO2 ；0 ~ 5wt % 的 BaO ；0 0. 5wt % 的 SId2O3。SiO2是重要的玻璃形成體氧化物，以硅氧四面體的結(jié)構(gòu)單元形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，是形成光學(xué)玻璃的骨架。SiO2具有維持玻璃抗失透性的作用。SiO2的含量限定為 40wt % 55wt %，優(yōu)選為 45wt % 53wt %。B2O3是一種形成光學(xué)玻璃的重要的氧化物，對(duì)于形成光學(xué)玻璃的網(wǎng)絡(luò)有效，B2O3中的B元素能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)玻璃在短波部分色散小，同時(shí)適量化03的引入能夠降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且可以降低玻璃高溫熔融粘度。氏03的含量限定為5wt % 20wt %，優(yōu)選為8wt % 18wt %。Nb2O5是賦予玻璃高折射率的組分，Nb2O5中的Nb元素可以增大中波部分色散，但不明顯增大短波部分色散，并且具有改進(jìn)玻璃的抗失透性的作用。Nb2O5含量過高，會(huì)導(dǎo)致玻璃色散升高，同時(shí)使玻璃的短波透過率下降，另外由于Nb2O5是價(jià)格昂貴的原料，過多使用將大大降低玻璃的經(jīng)濟(jì)性。Nb2O5的含量限定為13wt% 25wt%，優(yōu)選為15wt% 23wt%。Na2O是玻璃助熔劑，可以降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度。K2O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的結(jié)晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。Li2O是強(qiáng)助溶劑，可以降低玻璃的軟化溫度。的含量限定為3wt% 20wt%。Nei2O的含量可以為lwt% 7wt%， K2O的含量可以為Iwt % 6wt%，Li2O的含量可以為Iwt % 7wt%。WO3是一種改良光學(xué)玻璃抗失透性的組分。WO3的含量可以為0 5wt%，還可以為lwt^-Swt^。當(dāng)WO3的含量超過5wt%時(shí)，光學(xué)玻璃對(duì)短波范圍的吸收增強(qiáng)，光學(xué)玻璃將容易顯色。ZrO2能提高光學(xué)玻璃的黏度、硬度、彈性、折射率、化學(xué)穩(wěn)定性，降低玻璃的熱膨脹系數(shù)。^O2的含量可以為0 IOwt%，還可以為0. 5wt% 8wt%。BaO能提高光學(xué)玻璃的折射率、光澤和化學(xué)穩(wěn)定性。BaO的含量可以為0 5wt%， 還可以為lwt% 3wt%。Sb2O3為澄清劑，含量可以為0 0. 5wt%，還可以為0. 01wt%~ 0. 3wt%0對(duì)于本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的制備方法，并無特別限制，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進(jìn)行制備。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)明提供的光學(xué)玻璃的性能參數(shù)按照如下方法進(jìn)行測(cè)試。其中折射率(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無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法折射率和色散系數(shù)》測(cè)試。轉(zhuǎn)變溫度(Tg)按照《GB/T7962. 16-1987無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法線膨脹系數(shù)、轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度》測(cè)試，即被測(cè)樣品在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高1°C，在被測(cè)樣品的膨脹曲線上，將低溫區(qū)域和高溫區(qū)域直線部分延伸相交，其交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度。
密度按照《GB/T 7962. 20-1987無色光學(xué)玻璃測(cè)試方法密度測(cè)試方法》測(cè)試。粘度根據(jù)ASTM C965標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)試?？钩睗翊髿庾饔梅€(wěn)定性RC(Q按照在溫度50°C，相對(duì)濕度85%的條件下，玻璃拋光表面形成水解斑點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，大于20小時(shí)為1級(jí)，5 20小時(shí)之間為2級(jí)，小于5 小時(shí)為3級(jí)?？顾嶙饔梅€(wěn)定性按照在0. 1N、溫度50°C的醋酸溶液作用下，玻璃拋光表面的破壞深度達(dá)到135nm的時(shí)間來測(cè)試，大于5小時(shí)為1級(jí)，時(shí)間在1 5小時(shí)之間為2級(jí)， 小于1小時(shí)為3級(jí)。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)元件無需添加非環(huán)保元素，具有折射率為1. 59 1. 63，阿貝數(shù)為42 47。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)等。為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體的實(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。實(shí)施例1 12提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能如表1、表2所示。本發(fā)明實(shí)施例1 12所提供的光學(xué)玻璃按照如下方法制備將實(shí)施例1 12中光學(xué)玻璃的成分所對(duì)應(yīng)的原料按比例稱量，充分混合后加入連熔池爐上，1000°C 1380°C左右熔化、澄清和均化；在480 520°C左右將熔融玻璃澆注入預(yù)熱后的金屬模；將注入預(yù)熱后的金屬模的熔融玻璃同金屬模一起放入退火爐內(nèi)徐冷退火后得到光學(xué)玻璃，測(cè)試光學(xué)玻璃的相關(guān)參數(shù)。實(shí)施例1 12提供的光學(xué)玻璃在壓型時(shí)不析晶、不失透。表1實(shí)施例1 6提供的光學(xué)玻璃的組分百分比及對(duì)應(yīng)性能
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)玻璃，其特征在于，包括以下成分 40wt% ；5wt% 化03 ；13wt% Nb2O5 ；3wt% I 20 ；所述包括Na20、K2O和Li2O中的一種或幾種； 0 WO3 ； 0 IOwt%的 ^O2 ； 0 5wt%^ BaO ； 0 0.SId2O3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 0. 5wt% ZrO2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 45wt% SiO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 8wt% B2O3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 15wt% Nb2O5。
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 Iwt % Na2O。
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 Iwt % K2O。
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 Iwt % Li20。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其特征在于， 折射率為1. 59 1. 63 ；阿貝數(shù)為42 47。
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)明公開了一種光學(xué)玻璃，包括以下成分40wt％～55wt％的SiO2；5wt％～20wt％的B2O3；13wt％～25wt％的Nb2O5；3wt％～20wt％的R2O；所述R2O包括Na2O、K2O和Li2O中的一種或幾種；0～5wt％的WO3；0～10wt％的ZrO2；0～5wt％的BaO；0～0.5wt％的Sb2O3。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃無需添加非環(huán)保元素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃折射率為1.59～1.63、阿貝數(shù)為42～47，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。
文檔編號(hào)C03C3/097GK102199001SQ20111002891
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者孫偉 申請(qǐng)人:成都光明光電股份有限公司