高折射率光学玻璃制作方法高折射率光学玻璃

光学玻璃 折射率

发明属于光学玻璃

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种折射率(nd)在1.891.91之间，阿贝数(i)d)在3032以内，不含钍、铅、砷等有害成分，且玻璃着色度要小，稳定性好，适于批量生产的普通高折射率玻璃本发明进一步的目的是提供一种转变温度(Tg)低，适宜于模压成型的高折射率玻璃本发明普通高折射率光学玻璃的技术解决方案是一种高折射率光学玻璃，其特征是其组分范围按氧化物重量百分比计含有SiO205%、B2O31530%、A120303%、La2O32040%、Y2O306%、Gd2O3010%、Yb20306%、Ti02110%、Zr02310%、Nb2051030%、Ta203020%、WO3l10%、Zn0125%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%该组成范围内的玻璃具有折射率(nd)在1.89-1.91之间和阿贝数(Dd)在30~32以内的光学用玻璃普通高折射率光学玻璃为Si02-B203-La203-ZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02玻璃系统，主要是在配方中使用较少量的Ti02及适当的熔制气氛控制让玻璃具有较低的着色度，同时玻璃具有优良的化学稳定性，析晶性能好，适于批量生产本发明低转变温度高折射率光学玻璃的技术解决方案是一种高折射率光学玻璃，其特征是其组分范围按氧化物重量百分比计含有Si0205%、B2O31530%、Al2O303%、La20320德、Y20306%、Gd203010%、Yb2O306%、Ti02110%、ZrO2310%、Nb2051030%、Ta203020%、W03l5%、Zn0825%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%该组成范围内的玻璃其特征点在于，组成中含有ZnO、W03、Li20，且ZnO的含量较高(Zn0825X)，^03含量小于5%且大于1%(W0315%)，该类玻璃有较低的转变温度(Tg)，适宜于模压成型该组成范围内的玻璃还具有折射率(nd)在1.89-1.91之间和阿贝数"d)在30~32以内的光学用玻璃低转变温度高折射率光学玻璃为Si02-B2OrLa2OrZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02-0￡1203(或Y203)-Li20，通过使用较大量ZnO及一定量的W03、Li20等来降低玻璃的转变温度，同时在配方中使用较少量的Ti02及适当的熔制气氛控制让玻璃的着色度降低从而得到了高折射率且具备转变温度(Tg)低和着色度低的玻璃，且具有优良的化学稳定性，析晶性能好，适于批量生产高折射率光学玻璃组成中含有Li20、Nb205、W03，通过改变熔制气氛，能达到较好的着色度，170/入5可达到39/36该组成范围内的玻璃还具有折射率(nd)在1.891.91之间和阿贝数(Dd)在30~32以内的光学用玻璃关于本发明的普通高折射率光学玻璃和低转变温度高折射率光学玻璃，各成份限定在上述组成范围内的理由如下所述B203是玻璃生成体的主要成分，可保持玻璃的稳定性，且是能够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%的话，析晶倾向激增，玻璃变得十分不稳定，而超过30c/就很难得到目标nd值该成份在1822%以内效果最佳Si02也是玻璃生成体，少量的添加可以维持玻璃的化学稳定性及提高成型时的适当粘度，但超过5%的话会使玻璃熔炼变得非常困难，产生未熔解物，很难得到均质玻璃该成份在0.52.5%以内效果最佳CaO成份可减小玻璃的比重，且可提高化学稳定性，该成份在06%以内效果最佳引入量如果超过6X将很难达到较高折射率(nd)值Gd203成份替代1^203对减小玻璃的析晶倾向很有效，也可以用￥203或￥1)203成份替代1^203改善玻璃析晶性能，要达到这一效果最好用量在1%以上，同时同时为了不使玻璃析晶性能变坏，0(1203成份量应控制在10Z以下为宜，Y203或Yb203成份量应控制在6%以下为宜La203成份可使玻璃高折射低色散，且通过使其与Gd203的共存可很好地改善析晶性能，故在本发明中是主要的成份，其量不足20%就使玻璃形成变得困难，而量超过40%以上的话则很难实现希望的光学常数，且与0(1203的共存效果变坏，反而会使玻璃析晶倾向变大，要得到析晶性能佳且稳定的玻璃，含量最好定在22370%范围内Ta20s成份可提高折射率和化学稳定性，该成分含量在020%范围内都可形成玻璃，但为了节约成本，其量在14%范围内就可以了在该发明的玻璃中，Ta205含量低的玻璃比Ta20s含量高的玻璃析晶性能好，玻璃更加稳定为了维持目标光学常数，且为防止玻璃析晶，WO3成份须在P/0以上，但超过10%的话，玻璃的着色度将增大，析晶性能也将变坏在低转变温度高折射率光学玻璃中，如果W03含量超过5X，在模压成型过程中容易导致压型件表面出现炸裂纹，且对模具的侵蚀作用较大，故W03适宜的含量应在5%以下，故W03成份含量的适宜范围是15XTi02可提高折射率减小玻璃比重，其量不足1%无法产生这些效果，而超过10%的话，玻璃的析晶性能及着色度将变坏，且ud将比目标值变小该发明中为降低玻璃着色度，Ti02含量控制在5X以内为宜ZnO成份可有效地降低玻璃的转变温度(Tg),且是主要成分，使得该发明的玻璃适宜于模压成型并通过使其与wo3成份的共存，从而及其有效地降低玻璃转变温度，防止析晶，其量不足1%无法实现其效果，但超过25%将很难达到希望的光学常数在低转变温度高折射率光学玻璃中为达到显著降低玻璃的转变温度(Tg)的目的，其量控制在825%以上时上述效果特别明显Nb20s成份可维持所期望的高折射率，提高化学稳定性，要实现这些效果须在10%以上，而若超过30%，将出现Nb205的未熔解物，会降低玻璃的均质性且增大析晶倾向，要得到均匀的、熔解性及析晶性能优良的玻璃，最好将其量定为不足25%要做出均匀性及析晶性能特别优秀的玻璃，最好将其量定为20%以下Li20成份可有效地降低玻璃的转变温度(Tg)，与Na20和K20相比较，Li20降低玻璃的转变温度(Tg)的效果最为显著，且不会太大幅度的降低玻璃折射率值还可有效地提高玻璃的溶解性，但1^20成份的量若分别超过3%的话，玻璃将变得很容易析晶在本发明两种玻璃中该成分的最佳范围是02%Li20成份在低转变温度高折射率光学玻璃中是重要成份Al203成份在玻璃熔炼时可提高粘度，防止析晶倾向及分相，但超过3%反会使玻璃更易析晶Zr02成份可提高玻璃粘度，减小析晶倾向，提高化学稳定性，提高nd为了取得明显效果，含量应在3%以上为宜，但超过10%反会增大析晶倾向，玻璃熔化变得困难Sb20s可作为除泡剂任意添加，但0.5%以内就足够了，特别的Sb20s若超过0.5%着色度将变得非常大且不含Sb205成分对减小着色度有利因此其量控制在0.5%以下或不含为宜具体实施方式本发明提供了5个实施例和现有的3个高折射率玻璃的配方比较例实施例1至实施例5、比较例a至比较例c的玻璃成分(重量百分比)、光学常数折射率(nd)、色散系数"d)、转变温度(Tg)、着色度(A7/A5)及析晶温度上限(LT)列入表l中所谓析晶试验是将混过的玻璃原料500g放入300cc铂金埚，根据各试料的熔解性的难易度，用电炉在1200130(TC熔炼3小时，其熔炼过程中经搅拌除泡使玻璃均匀，然后降温，再将各试料用115(TC1040C范围内每隔l(TC温度保温l小时后取出，最后用显微镜观察有无析晶，确定析晶温度如表1所见，比较例a至比较例c的玻璃在109(TC及以下全部析晶说明这些玻璃析晶倾向较大，稳定性较差与此相对，本发明5个实施例的玻璃，全部达到了目标光学常数，拥有高折射率及低转变温度，与比较配方例的玻璃相比拥有更优秀的析晶性能其中，实施例1至实施例3为普通高折射率光学玻璃组成范围内玻璃，实施例4和实施例5为低转变温度高折射率光学玻璃组成范围内玻璃另外，本发明的上述实施例1至实施例5的玻璃都可通过将氧化物、碳酸盐及硝酸盐等常用光学玻璃原料按定好的比例称量后投入铂金埚，按配方的熔解特性以1200130(TC的温度熔炼45小时，除泡、搅拌使玻璃均匀后经退火取样测试得到数据需特别指出的是，本发明实施例1至实施例5的玻璃通过在熔炼过程中的气氛控制来降低着色度表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>发明的效果如上所述，由于本发明的第一类光学用玻璃是特定组成范围的Si02-B2OrLa2OrZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02系玻璃，具有折射率(nd)在1.89~1.91之间和阿贝数(Dd)在3032以内的光学常数，故拥有高折射率本发明的第二类光学用玻璃是特定组成范围的Si02-B203-La203-ZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02-(1203(或Y203)-Li20系玻璃，同样具有折射率(nd)在1.891.91之间和阿贝数(i)d)在3032以内的光学常数，故拥有高折射率及具有较低的转变温度(Tg)，适宜于模压成型这两类玻璃着色度小，不含钍、铅、砷等有害成分，化学稳定性良好，且析晶性能及均匀性好，适于批量生产，可作为光学用的高折射率玻璃而广泛应用权利要求1.一种高折射率光学玻璃，其特征是其组分范围按氧化物重量百分比计含有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、按照权利要求1所述的一种高折射率光学玻璃，其特征是所述的组分范围按氧化物重量百分比计是SiO205%、B2O31530%、A120303°%、La2O32040%、Y2O306%、Gd2O3010%、Yb2O306%、TiO2l10%、ZrO2310%、Nb2051030%、Ta203020%、W0315%、ZnO825%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%全文摘要本发明为高折射率光学玻璃属于光学玻璃