本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃技術(shù)，尤其是涉及一種低成本、低熔點(diǎn)、高穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃。
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)的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料，其包括無色光學(xué)玻璃、有色光學(xué)玻璃、耐輻射光學(xué)玻璃、防輻射玻璃和光學(xué)石英玻璃等多個(gè)種類。光學(xué)玻璃具有高度的透明性、化學(xué)及物理學(xué)(結(jié)構(gòu)和性能)上的高度均勻性，具有特定和精確的光學(xué)常數(shù)。目前，其主要分為硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫系化合物等幾個(gè)系列，而隨著光學(xué)玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，其品種在不斷擴(kuò)大，其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。
在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了延長壓型模具的使用壽命，應(yīng)盡量于降低光學(xué)玻璃的壓型溫度。但是，現(xiàn)有的光學(xué)玻璃雖然能夠一定程度的降低壓型溫度，其卻降低了光學(xué)玻璃的穩(wěn)定性，其不利于延長光學(xué)玻璃的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提出一種光學(xué)玻璃，解決現(xiàn)有技術(shù)中以降低光學(xué)玻璃的穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)降低壓型溫度導(dǎo)致光學(xué)玻璃使用壽命縮短的技術(shù)問題。
為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種光學(xué)玻璃，按重量百分比計(jì)，其包括如下組分：37～42％石英砂、36～40％碳酸鋇、0.1～0.2％三氧化二銻、7～10％氧化鋅、1～3％二氧化鈦、2～3％氫氧化鋁、2～4％硝酸鋇、4～7％硼酸。
優(yōu)選的，按重量百分比計(jì)，其包括如下組分：39.58％石英砂、38.65％碳酸鋇、0.15％三氧化二銻、8.2％氧化鋅、2.02％二氧化鈦、2.6％氫氧化鋁、3％硝酸鋇、5.8％硼酸。
優(yōu)選的，所述石英砂的含量與碳酸鋇和硼酸的總含量的比例為0.8～1:1。
優(yōu)選的，所述石英砂的含量與碳酸鋇和硼酸的總含量的比例為0.89:1。
優(yōu)選的，所述氫氧化鋁的含量與硼酸的含量的比例為0.3～0.5:1。
優(yōu)選的，所述氫氧化鋁的含量與硼酸的含量的比例為0.45:1。
優(yōu)選的，所述碳酸鋇和硝酸鋇的總含量與氧化鋅的含量的比例為4～6:1。
優(yōu)選的，所述碳酸鋇和硝酸鋇的總含量與氧化鋅的含量的比例為5.08:1。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過調(diào)整光學(xué)玻璃的各組分之間的比例，在保證其光學(xué)性能的前提下，其降低了光學(xué)玻璃的壓型溫度、提高了光學(xué)玻璃的穩(wěn)定性，而且未采用貴重金屬，避免了成本的增加。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種光學(xué)玻璃，按重量百分比計(jì)，其包括如下組分：37～42％石英砂、36～40％碳酸鋇、0.1～0.2％三氧化二銻、7～10％氧化鋅、1～3％二氧化鈦、2～3％氫氧化鋁、2～4％硝酸鋇、4～7％硼酸。
本實(shí)施例光學(xué)玻璃的制備方法可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，例如：將以上述重量百分比計(jì)的玻璃原料的所有組分均勻混合，并在1300℃～1350℃下加熱成為熔融體，在1380℃～1400℃下充分澄清、均化的熔融態(tài)玻璃從漏管中流出，流入成型模具中冷卻、壓制成型即可。
由于本實(shí)施例的光學(xué)玻璃降低了壓型溫度，其不可避免降低了光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。目前，現(xiàn)有的光學(xué)玻璃制備時(shí)，均通過增加三氧化二鑭以提高了制備的光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，三氧化二鑭雖然能夠保證光學(xué)玻璃在低壓型溫度下依然具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但是其容易導(dǎo)致光學(xué)玻璃的熱穩(wěn)定性變差，而且當(dāng)需要具有光學(xué)玻璃具有較高折射率時(shí)，加入三氧化二鑭則無法達(dá)到折射率的要求。
由于石英砂是提高光學(xué)玻璃穩(wěn)定性的必要成分，而且其可保證光學(xué)玻璃具有較好的熱穩(wěn)定性，并可以增大玻璃熔融以及成型時(shí)的粘度，但若其含量過高，則玻璃變得很難熔，且無法獲得本發(fā)明所需要的折射率，過低則不利于與其他組分之間配合以保證玻璃的析晶性能，故本實(shí)施例將石英砂的含量設(shè)置為37～42％。
硼酸在加熱過程中分解形成氧化硼和水，氧化硼具有提高玻璃可熔性并降低玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的作用，但氧化硼過多則玻璃化學(xué)穩(wěn)定性會(huì)下降，并且折射率下降，無法滿足需求的光學(xué)性能；碳酸鋇可在高溫下分解為氧化鋇和二氧化碳?xì)怏w，其分解的氣體可提高脫泡功能，氧化鋇可提高耐候性、提高折射率，并且具有能夠降低玻璃的液相溫度、改善操作性的效果，但是其易導(dǎo)致光學(xué)玻璃表面發(fā)生變質(zhì)，故為了保證本實(shí)施例光學(xué)玻璃具有加好的光學(xué)性能前提下還具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，本實(shí)施例將石英砂的含量與碳酸鋇和硼酸的總含量的比例設(shè)置為0.8～1:1。具體設(shè)置時(shí)，本實(shí)施例優(yōu)選將石英砂的含量與碳酸鋇和硼酸的總含量的的比例設(shè)置為0.89:1。
進(jìn)一步的，由于氫氧化鋁在受熱條件下分解形成的氧化鋁則具有提高光學(xué)玻璃穩(wěn)定性的效果，而本實(shí)施例通過調(diào)整硼酸與氫氧化鋁的比例，其不僅能夠改善硼酸產(chǎn)生的化學(xué)穩(wěn)定性降低的問題，而且提高了光學(xué)玻璃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，具體可將氫氧化鋁的含量與硼酸的含量的比例設(shè)置為0.3～0.5:1，優(yōu)選設(shè)置為0.45:1。
碳酸鋇、硝酸鋇在高溫條件下分解形成氧化鋇，氧化鋇能夠一定程度提高光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，同時(shí)可降低光學(xué)玻璃熔煉粘度、增大出爐粘度。但是，當(dāng)碳酸鋇、硝酸鋇的含量較低時(shí)則達(dá)不到提高穩(wěn)定性的效果，而超過一定值時(shí)，其反而不利于提高光學(xué)玻璃的穩(wěn)定性，且易降低光學(xué)玻璃的耐失透性。故本實(shí)施例調(diào)整碳酸鋇、硝酸鋇之間的含量比例，其有利于形成的三種硅酸鹽之間相互作用，其保證了最大限度提高了光學(xué)玻璃的穩(wěn)定性，同時(shí)具有較好的煉粘度、出爐粘度和耐失透性。而氧化鋅是降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和軟化溫度的有效成分，同時(shí)氧化鋅也是提高玻璃熔融性的重要成分，并且可以增加玻璃的耐水性，本實(shí)施例將碳酸鋇和硝酸鋇的總含量與氧化鋅的含量的比例設(shè)置為4～6:1，其保證了最大限度提高了光學(xué)玻璃的穩(wěn)定性，同時(shí)具有較好的煉粘度、出爐粘度和耐失透性。具體的，本實(shí)施例碳酸鋇和硝酸鋇的總含量與氧化鋅的含量的比例優(yōu)選設(shè)置為5.08:1。
實(shí)驗(yàn)例
為了說明本實(shí)施例制備的光學(xué)玻璃具有更好的光學(xué)性能和穩(wěn)定性，本實(shí)施例采用粉末法進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試，測(cè)試方法如下：
1、按表1的質(zhì)量百分比制備組分制備8組光學(xué)玻璃，8組光學(xué)玻璃對(duì)應(yīng)實(shí)施例1～8，并購買市場上相同光學(xué)性能的2組對(duì)比例光學(xué)玻璃，對(duì)比例的組分見表2；
表1
其中，本實(shí)施例1中，石英砂的含量與碳酸鋇和硼酸的總含量的比例為0.89:1、氫氧化鋁的含量與硼酸的含量的比例為0.45:1、碳酸鋇和硝酸鋇的總含量與氧化鋅的含量的比例為5.08:1；本實(shí)施例2中，石英砂的含量與碳酸鋇和硼酸的總含量的比例為0.8:1；本實(shí)施例3中，石英砂的含量與碳酸鋇和硼酸的總含量的比例為1:1；本實(shí)施例4中，氫氧化鋁的含量與硼酸的含量的比例為0.3:1；本實(shí)施例5中，氫氧化鋁的含量與硼酸的含量的比例為0.5:1；本實(shí)施例6中，碳酸鋇和硝酸鋇的總含量與氧化鋅的含量的比例為4:1；本實(shí)施例7中，碳酸鋇和硝酸鋇的總含量與氧化鋅的含量的比例為6:1。
表2
2、采用粉末法分別上述實(shí)施例1～10和對(duì)比例1～2進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試；
具體的，將上述待測(cè)試?yán)墓鈱W(xué)玻璃粉碎，取粒徑為0.25～0.5mm的光學(xué)玻璃顆粒，用無水乙醇洗滌，在烘箱中以100℃左右的溫度烘干，待用。
將上述待測(cè)試?yán)那蛐晤w粒各取2g，分別加入100ml蒸餾水，然后在密封狀態(tài)下用沸騰的恒溫水浴鍋加熱60分鐘，然后在密封狀態(tài)下快速冷卻至室溫，取其中25ml溶液加入兩滴甲基紅溶液，并筒0.01n鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量，具體見表3
表3
由表1、表2和表3可知，本實(shí)施例1～8制備的光學(xué)玻璃相對(duì)市場上具有相同光學(xué)性能的光學(xué)玻璃具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性和更低的成本，而且采用不同配比的組分時(shí)，其穩(wěn)定性具有一定的波動(dòng)，即按設(shè)定質(zhì)量百分比的組分制備的光學(xué)玻璃具有更佳的穩(wěn)定性，同時(shí)其成本不同發(fā)生明顯變化。
以上所述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。