專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)玻璃，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種高折射低色散光學(xué)玻璃， 以及一種由所述高折射低色散光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
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，用于光學(xué)系統(tǒng)的集成度增大和功能迅速增加，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)1.90以上的光學(xué)玻璃需求較大。玻璃折射率越高，則玻璃表面反射損失越大，在攝像光學(xué)系統(tǒng)或投射光學(xué)系統(tǒng)中，為了修正各種像差而使用多個(gè)透鏡，如果玻璃材料的透光性能不好，則會(huì)使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的透射光量下降。因此， 為了得到理想的光學(xué)常數(shù)，提高玻璃折射率，現(xiàn)有技術(shù)的一些玻璃通過(guò)在組份中添加Ta2O5， 以達(dá)到1.90以上的折射率，但Ta2O5組份昂貴，玻璃成本過(guò)高；另一方面，玻璃組成中引入 Ta2O5后，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性較差，在后續(xù)的加工或使用環(huán)境中，容易受潮或者侵蝕，影響使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不含Ta2O5的高折射低色散光學(xué)玻璃，所述光學(xué)玻璃的折射率為1. 90-1. 92、阿貝數(shù)為33-36，具有透過(guò)率優(yōu)異的特性。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是光學(xué)玻璃，其重量百分比組成為 SiO2 1 15% ；B2O3 5 15% ；La2O3 25 42% ；Gd2O3 11 20% ；WO3 大于 2%但小于或等于 5% ；ZrO2 0 10% ；Nb2O5 3 15% ；Y2O3 4 10% ；ZnO 0 5. 5% ；TiO2 :0. 1 5. 4%。進(jìn)一步的，Ti02/(Ti02+Nb205+W03)為0. 4 以下。進(jìn)一步的，WO3的含量為2. 5 5%。進(jìn)一步的，SiO2的含量為2 10% ；B2O3的含量為8 13%。進(jìn)一步的，Lei2O3的含量為30 40 %。進(jìn)一步的，Gd2O3的含量為13 17%。進(jìn)一步的，ZrO2W含量為1 7%。進(jìn)一步的，Nb2O5的含量為5 10%。進(jìn)一步的，^O3的含量為4 8%。進(jìn)一步的，ZnO的含量為1 5. 5%。進(jìn)一步的，TiO2的含量為1 5.4%。進(jìn)一步的，Ti02/(Ti02+Nb205+W03)為0. 4 以下。本發(fā)明的有益效果是光學(xué)玻璃折射率能夠達(dá)到1. 90-1. 92，阿貝數(shù)達(dá)到33_36， 并且透光率λ 70小于或等于420nm，析晶上限溫度在1200°C以下，玻璃能夠穩(wěn)定生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，其重量百分比組成為1 15% ;B203 5 15% ； La2O3 25 ~ 42% ；Gd2O3 11 20% ；WO3 大于 2%但小于或等于 5% ；ZrO2 :0 10% ；Nb2O5 3 15% ；Y2O3 4 10% ；ZnO 0 5. 5% ；TiO2 :0. 1 5. 4%。SiO2是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)形成氧化物，可以保持玻璃熔融的穩(wěn)定性，并且提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)其含量小于1 %時(shí)，達(dá)不到所述效果，而且熔融玻璃期間粘度下降，玻璃不易成形；當(dāng)其含量超過(guò)15%時(shí)，達(dá)不到本發(fā)明所要求的折射率與阿貝數(shù)范圍，并且玻璃耐析晶性能下降，熔融能力下降。因此，SiO2的含量控制為1-15%，優(yōu)選2-10%，更優(yōu)選3-8%?；?3也是本發(fā)明的必要網(wǎng)絡(luò)組成，可以有效降低玻璃色散，并提高玻璃的熔融性能。當(dāng)其含量小于5%時(shí)，玻璃穩(wěn)定性下降；當(dāng)其含量超過(guò)15%時(shí)，玻璃化學(xué)穩(wěn)定性降低，并且也達(dá)不到所需折射率。因此，化03的含量控制為5-15%，優(yōu)選8-13%。La2O3是獲得高折射率玻璃的必要組分，可以有效改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。若其含量小于25%時(shí)，達(dá)不到本發(fā)明所需的折射率；當(dāng)其含量超過(guò)42%時(shí)，玻璃抗失透性與耐析晶性能下降。因此，La2O3的含量范圍為25-42%，優(yōu)選為30-40%，更優(yōu)選32-38%。Gd2O3不僅能夠提高玻璃的折射率、降低玻璃的色散，而且能夠與Lii2O3等高折射率氧化物混熔，提高玻璃的生產(chǎn)穩(wěn)定性。在本發(fā)明中，當(dāng)其含量小于11%時(shí)，折射率、色散降低；當(dāng)其含量超過(guò)20%時(shí)，玻璃的抗透失性降低，玻璃不易穩(wěn)定生產(chǎn)。因此，Gd2O3的組成范圍為11-20%，優(yōu)選為13-17%。Y2O3也是高折射低色散組成，能明顯改善玻璃的熔融穩(wěn)定性、耐析晶性能。在本發(fā)明中，當(dāng)其含量小于4 %時(shí)，玻璃折射率達(dá)不到發(fā)明目的，并且化學(xué)穩(wěn)定性下降；當(dāng)其含量超過(guò)10%時(shí)，玻璃熔融性能惡化。因此，Y2O3的組成范圍為4-10%，優(yōu)選為4-8%，更優(yōu)選為大于3%但小于5%。發(fā)明人通過(guò)大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，組成中Lii2O3、Gd2O3與IO3共存，同時(shí)通過(guò)控制Lii2O3 的引入量，玻璃的熔融性能更好。在本發(fā)明中，還可以優(yōu)選引入％203，用于調(diào)整本發(fā)明所需的折射率和色散，Yb2O3 的含量?jī)?yōu)選為0-2 %，更優(yōu)選為0. 1-0. 8 %。ZnO在本發(fā)明中起到改善玻璃的熔融能力、耐析晶性的作用。當(dāng)其含量超過(guò)5. 5% 時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的折射率，因此SiO的含量范圍為0-5.5%，優(yōu)選為1-5.5%，更優(yōu)選 3-5. 4%。在本發(fā)明中可以提高玻璃的折射率和熱穩(wěn)定性，優(yōu)選引入時(shí)，能夠改善玻璃的抗失透性，但其加入量過(guò)多的話，玻璃的抗失透性急劇下降；因此，本發(fā)明將^O2的含量限定為0-10 %，優(yōu)選1-7 %，更優(yōu)選大于4%但小于6 %。TiO2在本發(fā)明中可以顯著提高玻璃的折射率，增強(qiáng)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，特別可以改善玻璃析晶性能，降低玻璃析晶上限溫度。當(dāng)TiO2含量小于0. 時(shí)，達(dá)不到所述發(fā)明效果；當(dāng)其含量超過(guò)5.4%以上時(shí)，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度急劇上升，玻璃著色增大。因此，本發(fā)明將TW2的含量限定為0. 1-5.4%，優(yōu)選為1-5.4%，更優(yōu)選為3-5.4%。Nb2O5能夠提高玻璃的折射率，同時(shí)可以提高玻璃的抗失透性。當(dāng)其含量在3%以下時(shí)，在本發(fā)明中效果不明顯，但當(dāng)Nb2O5含量在15%以上時(shí)，玻璃的透射率惡化，析晶性能惡化。因此，本發(fā)明將Nb2O5的含量限定為3-15%，優(yōu)選為5-10%，更優(yōu)選為5-8%。在發(fā)明中，WO3與Ti02、Nb2O5共存可以提高光學(xué)玻璃的折射率，改善玻璃的抗失透性，還可以有效提高玻璃的析晶性能。當(dāng)WO3含量在2%以下時(shí)，玻璃的透射率惡化；當(dāng)其含量超過(guò)5%時(shí)，玻璃析晶上限溫度升高。因此，本發(fā)明將WO3的含量限定為大于2%但小于或等于5%，優(yōu)選為2. 5-5%。在本發(fā)明中，TiO2, Nb2O5和WO3共存還可以有效調(diào)整玻璃光學(xué)常數(shù)，但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于Nb205、W03而言，在本發(fā)明中降低TiA的含量，相對(duì)提高Nb2O5與WO3的含量，可以更好地降低玻璃析晶上限溫度，尤其是所述TiA與Ti02、W0jn Nb2O5的總量的重量比為0. 4 以下時(shí)，即Ti02/(TiA+Nb205+W03)為0. 4以下，優(yōu)選為0. 35以下，更優(yōu)選為0. 3以下，在保證玻璃透過(guò)率優(yōu)良的前提下，能夠有效地降低玻璃析晶上限溫度，使玻璃析晶上限溫度降低至1200°C以下。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃折射率范圍為1. 90-1. 92，阿貝數(shù)達(dá)到33_36，并且透光率 λ 70小于或等于420nm。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明光學(xué)玻璃的穩(wěn)定生產(chǎn)，將光學(xué)玻璃的析晶上限溫度控制在1200°C 以下是很重要的，優(yōu)選本發(fā)明光學(xué)玻璃的析晶上限溫度控制在1180°C以下，更優(yōu)選1150°C 以下。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，該光學(xué)元件具有上述光學(xué)玻璃的各種特性。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(wú)色光學(xué)玻璃測(cè)試方法折射率和色散系數(shù)》測(cè)試。采用梯溫爐法測(cè)定玻璃的析晶性能，將玻璃制成180*10*10mm的樣品，側(cè)面拋光， 放入帶有溫度梯度的爐內(nèi)保溫4小時(shí)后取出，在顯微鏡下觀察玻璃析晶情況，玻璃出現(xiàn)晶體對(duì)應(yīng)的最高溫度即為玻璃的析晶上限溫度。將玻璃制作成IOmm士0. Imm厚度的樣品，測(cè)試玻璃在透射比達(dá)到70%對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)
人70 0對(duì)于本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的制備方法，并無(wú)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、均化后降溫，注入預(yù)熱的金屬模，退火得到光學(xué)玻璃。本發(fā)明實(shí)施例1 20所提供的光學(xué)玻璃按照如下方法制備將實(shí)施例1 20中光學(xué)玻璃的成分所對(duì)應(yīng)的原料按比例稱(chēng)量，充分混合后加入鉬金坩堝內(nèi)，在1000 1300°C下熔化、澄清、均化后降溫；在550 600°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 20提供的光學(xué)玻璃在后續(xù)的二次加工過(guò)程中表面沒(méi)有晶體析出，表面質(zhì)量較好。實(shí)施例1 20提供的光學(xué)玻璃的折射率、阿貝數(shù)、析晶上限溫度、熱膨脹系數(shù)如表 1-表4所示。
表1
實(shí)施例1-權(quán)利要求
1.光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比組成為=SiO21 15%;B203 5 15%;La203 25 42% ；Gd2O3 11 20% ；WO3 大于 2%但小于或等于 5% ；ZrO2 0 10% ；Nb2O5 3 15% ；Y2O3 4 10% ；ZnO 0 5. 5% ；TiO2 :0. 1 5. 4%。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Ti02/(Ti02+Nb205+W03)為0.4以下。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，WO3的含量為2.5 5%。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，SiO2的含量為2 10%；B2O3的含量為8 13%。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，SiO2的含量為3 8%。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，La2O3的含量為30 40%。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，La2O3的含量為32 38%。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Gd2O3的含量為13 17%。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，ZrO2的含量為1 7%。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，ZrO2W含量為大于4%但小于6%。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Nb2O5的含量為5 10%。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Nb2O5的含量為5 8%。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Y2O3的含量為4 8%。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Y2O3的含量為大于3%但小于5%。
15.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，ZnO的含量為1 5.5%。
16.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，ZnO的含量為3 5.4%。
17.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，TiO2的含量為1 5.4%。
18.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，TiO2的含量為3 5.4%。
19.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Ti02/(Ti02+Nb205+W03)為0.4以下。
20.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，Ti02/(Ti02+Nb205+W03)為0.36以下。
21.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述光學(xué)玻璃的折射率為1.90 1. 92、阿貝數(shù)為33 36。
22.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述光學(xué)玻璃的透光率λ70小于或等于 420nm。
23.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述光學(xué)玻璃的析晶上限溫度在 1200°C 以下。
24.采用權(quán)利要求1-23所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不含Ta2O5的高折射低色散光學(xué)玻璃，所述光學(xué)玻璃的折射率為1.90-1.92、阿貝數(shù)為33-36，具有透過(guò)率優(yōu)異的特性。光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比組成為SiO21～15％；B2O35～15％；La2O325～42％；Gd2O311～20％；WO3大于2％但小于或等于5％；ZrO20～10％；Nb2O53～15％；Y2O34～10％；ZnO0～5.5％；TiO20.1～5.4％。本發(fā)明的光學(xué)玻璃折射率能夠達(dá)到1.90-1.92，阿貝數(shù)達(dá)到33-36，并且透光率λ70小于或等于420nm，析晶上限溫度在1200℃以下，玻璃能夠穩(wěn)定生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C03C3/068GK102515516SQ20111043697
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者孫偉 申請(qǐng)人:成都光明光電股份有限公司