重冕光學玻璃的制作方法

專利名稱：：重冕光學玻璃的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種光學玻璃，特別是涉及一種折射率(nd)在1.551.65之間、阿貝數(vd)在5564之間、轉變溫度(Tg)在525'C以下的重冕光學玻璃。
背景技術：
：隨著光學系統的高集成化和多功能化發展，便攜類光學電子產品如數碼照相機、數字攝像機、可照相手機等得到迅速普及應用。為了實現光學系統高像素、小型輕便、低成本的要求，應用非球面透鏡進行光學設計以及采用直接加壓成型光學玻璃元件(主要是非球面透鏡)的精密模壓技術不斷發展創新。與傳統的利用玻璃毛胚件進行二次壓型，然后再進行研磨拋光制造光學元件的方法相比較，光學玻璃精密模壓技術通過直接對熔融玻璃或玻璃精密預制件進行精密加壓成型得到最終成品元件，省略了成型后對透鏡進行研磨、拋光的工序，從而降低了制造成本，減輕了環境負荷，并且精密模壓的方法在制造非球面光學元件上具有傳統加工方法無可比擬的技術和成本優勢，因此對于適用于這種精密模壓成型方法的低軟化點光學玻璃的需求量也迅速增加。通過使用轉變溫度(Tg)低的玻璃可以降低模壓時的溫度，減少模具表面氧化，延長模具壽命，從而降低制造成本。JP2004315324公開了一種具有低色散、低玻璃轉變溫度、使用于加壓成型用的光學玻璃，nd在l.551.72之間，vd為5770，Tg在55(TC以下，玻璃軟化溫度(Ts)在60(TC以下，其配方組成中含有2850X的P205(mol%);CN1495142A公開了一種無鉛無砷的重冕光學玻璃，其nd在1.551.60之間，vd為5463，Tg在50(TC以下，但組分中也含有大量的P20s，其含量最高達到了56wt^。P205在玻璃生產過程中會產生有害物質P的揮發，易于造成酸污染，相對于Si02和B203，使用P205作為玻璃生成體會使玻璃的成本明顯增加，不利于實現產品的低成本化。另外，含有大量P205的玻璃氣候抵抗力差。CN1105955A公開了一種適于模壓成型的光學玻璃，其nd在l.551.65之間，vd為5563，Tg為60(TC。除玻璃轉變溫度較高外，其組成配方中B203含量在1640wt^，當8203含量過高時，熔化過程中的揮發會引起玻璃常數和條紋波動，降低玻璃的質量穩定性，從而導致生產工藝復雜化
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種不含P205、具有低的轉變溫度，適于進行精密加壓成型的重冕光學玻璃。本發明解決技術問題所采用的技術方案是重冕光學玻璃，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、ZnO:012%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10鄉、La203、Gd203和Y203的總含量之和為07X、Li20、Na20和K20的總含量之和為515%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20^nW03的總含量之和為03%、Sb203:00.5%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Zn0:012%、Mg0、Ca0、SrO和BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203、Gd20^nY203的總含量之和為07%、Li20、Na20和K20的總含量之和為515X、Li20:410%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:00.5%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:530%、Zn0:012%、Mg0、Ca0、SrO和BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203、Gd20^nY203的總含量之和為07%、Li20、Na20和K20的總含量之和為515X、Li20:410%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:00.5%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:626%、Zn0:012%、Mg0、Ca0、SrO禾口BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203、Gd2O;5和丫203的總含量之和為07%、Li20、Na20和K20的總含量之和為515X、Li20:410%、AL203:010%、Zr02:02%、Ti02、Nb20^nW03的總含量之和為03%、Sb203:00.5%進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Zn0:29%、Mg0、Ca0、SrO禾口BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203:07%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:18%、Zr02:02%、Ti02、Nb2。5和沐03的總含量之和為03%、Sb203:>00.1%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Zn0:29%、Mg0、Ca0、SrO禾口BaO的總含量之和為1041X、Ba0:338%、La203:15%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:37%、Zr02:02%、Ti02、Nb2。5和沐03的總含量之和為03%、Sb203:>00.1%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:626%、Zn0:29%、Ba0:338%、La203:15%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:37%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:>00.1%進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:626%、Zn0:29%、Ba0:1035%、La203:15%、Li20:410%、Na20:05%、K20:05%、AL203:37%、Zr02:02%、Ti02、Nb20s和W03的總含量之和為03X、Sb203:>00.1%進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:2050%、B203:530%、Ba0:338%、Li20:410%。進一步的，其組成成分的重量百分比含量為Si02:3047%、B203:626%、Ba0:1035%、Li20:410%。本發明的有益效果是采用硼硅酸鹽系統組分，不添加可以產生有害物質揮發的P205，nd在1.551.65之間，vd在5564之間。本發明的玻璃原料及制造成本低，Tg在525'C以下，可制成光學預制件或光學元件。具體實施例方式本發明的光學玻璃各組分引入原因及重量百分比含量設定范圍如下Si02是形成玻璃網絡的必要成分，Si02可以提高玻璃的高溫粘度、耐失透性及化學穩定性，其含量范圍設定在2050%，當其含量低于20%時，玻璃的化學穩定性變差，光學常數難以達到發明要求，當含量超過50%時，玻璃的熔融性變差，難于保持低的軟化溫度。因此Si02含量設定在2050X之間，優選含量為3047%。B203也是構成玻璃網絡的必要成分，適量引入能提高玻璃的熔化性能，有利于玻璃具有低的軟化溫度，提高玻璃的耐水性，而8203含量低于5%時，玻璃的熔化性能明顯變差，折射率降低，當含量高于30%時，玻璃的阿貝數不能達到目標值且玻璃的化學穩定性變差，因此B203含量為530X，優選含量為626%。Zn0可以降低玻璃的熔融溫度、液相溫度以及玻璃轉變溫度，提高玻璃的化學耐久性，降低玻璃的析晶傾向，其含量為012%，優選含量為29%。堿土金屬氧化物Mg0、Ca0、Sr0和Ba0的導入可以調整光學常數，提高玻璃的穩定性，并降低玻璃高溫粘度，增大玻璃的低溫粘度，使得玻璃易于生產。其中BaO對提高玻璃折射率、改善耐失透性和降低液相溫度具有突出作用，并且其成本低廉，因此堿土金屬氧化物總含量控制在1041%，其中Ba0含量為338X，優選含量為1035%。La203具有較高的折射率及較低的色散，是提高玻璃折射率的有效成分，與B203混合存在還可以提高玻璃的耐失透性能，改善玻璃的化學穩定性。Gd203和Y203具有與La203相同的作用，但使用量過高會導致玻璃軟化溫度升高，因而本發明La203、Gd203和Y203的總含量為07X，其中La203含量為07。/。，優選含量為15%。Li20能大幅降低玻璃的轉變溫度，改善玻璃的熔融性，當其含量小于4%時，不能達到本發明所需轉變溫度，但過多導入會使得玻璃的耐失透性和化學穩定性明顯變差，因此其含量控制在410%。除了添加Li20以外也可以適當的添力nNa20和K20來降低玻璃的轉變溫度，但其效果不如Li20，Na20含量控制在05X，1(20控制在05%，Li20、Na20、1(20的總含量為515%。AL203是中間體氧化物，適量引入可以改善玻璃高溫粘度和化學耐久性，并能降低液相溫度和玻璃的析晶傾向，AL203含量超過10。/a寸，玻璃的折射率降低且抗失透穩定性明顯下降，轉變溫度和軟化溫度升高，AL203含量控制在010X，優選18%，更優選37%。Zr02在本發明中可以增加玻璃的化學穩定性，并且在使用鋯質耐火材料熔化玻璃時，可以減輕對耐火材料的腐蝕，但Zr02使用過多將使玻璃轉變溫度升高，因此限定其含量為02%。在玻璃中引入Ti02、Nb205及W03可以顯著提高折射率和色散，并可改善玻璃的化學穩定性，但這些成分使用量過多會使玻璃的軟化溫度升高，并使玻璃的紫外透過率下降，因此將其總含量限定為03%。Sb203可以作為玻璃的澄清劑，但如果添加過多會影響加壓成型模具的壽命。因此，其含量設定在00.5%、優選〉00.1%。以下敘述本發明的實施例，但本發明并不僅僅限定于這些實施例。表l、表2和表3是本發明的15個實施例，表中列出了各個實施例的配方組成，所對應的折射率(nd)、阿貝數(vd)、玻璃轉化溫度(Tg)、玻璃軟化溫度(Ts)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3組分<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>將表中所示的15個實施例組分對應的原料例如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等分別按規定的比例秤取，混合成配合料，投入到鉑坩堝中，根據組成的熔融性，在1050140(TC溫度下經熔化、澄清、攪拌，均質化之后，就可以獲得本發明的熔融玻璃從以上實施例可以看出，本發明的光學玻璃的nd為1.551.65，vd為5564，Tg可以達到525'C以下，顯示出極好的低軟化性質，適合作為精密壓型用光學玻璃。用本發明的光學玻璃，能夠制造精密壓型用預制件，并能夠提供由本發明的光學玻璃構成的光學元件如各種裸锫楚邁說守o權利要求權利要求1重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiO220～50％、B2O35～30％、ZnO0～12％、MgO、CaO、SrO和BaO的總含量之和為10～41％、La2O3、Gd2O3和Y2O3的總含量之和為0～7％、Li2O、Na2O和K2O的總含量之和為5～15％、AL2O30～10％、ZrO20～2％、TiO2、Nb2O5和WO3的總含量之和為0～3％、Sb2O30～0.5％。2如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20二50%'、530ffi、ZnO:0~12%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%、BaO:3~38%、La203、Gd20b禾aY20b的總含量之和為07%，Li20、Na20和1(20的總含量之和為515%，Li20:410%，AL203:0~10%，Zr02:0~2%，TiC^，Nb205和W0b的總含量之和為0~3%，Sb203:0~0.5%。3如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:30~47%、B2Cb:5~3戰、ZnO:0~12%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%，BaO:3~38%、La203、Gd2Cb禾。Y2Cb的總含量之和為0~7%、Li20、Na20和1(20的總含量之和為5~15%、Li20:4~10%、AL203:0~10%、Zr02:0~2%、TiCb、Nb205和WCb的總含量之和為0~3%、Sb203:0L5%。4如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20二50%'、B2Cb:6~濕、ZnCh0~12%、MgO、CaO、SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%、BaO:3~38%、La203、Gd2Q3禾。Y2Cb的總含量之和為0~7%，Li20、Na20和K20的總含量之和為5~15%，Li20:410%，AL203:0~10%、ZrCb:02%、Ti02、Nb205和TO3的總含量之和為0~3%，Sb203:0~0.5%。5如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20:50%'、B2Cb:5K]ffi、ZnCh2HMg0、Ca0、Sr0禾口Ba0的總含量之和為10~41%、Ba0:3~38%，La2Cb:0~7%、Li20:4~10%、Na20:0~5%、験0~5%、AL203:H%、Zr02:0~2%、Ti02、Nb205和WQ3的總含量之和為0~3%，Sb203:>0~0.1%。6如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為SiCb:20~50%，B2Cb:5~30%、Zn0:2~9%、MgO，CaO，SrO禾口BaO的總含量之和為10~41%、BaO:3~38%、La2Cb:Li20:4~10%、Na20:0~5%、K20:0~5%、AL203:3~7%、Zr02:0~2%、Ti02、Nb205和WCb的總含量之和為0~3%、Sb203:>00.1%。7如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為5%，Li2Ch卜10%、Na20:0~5%、K20:0~5%、AL*3~7%、ZrCb:0~2%、TiCb、Nb2O5和TOb的總含量之和為0~3%、Sb203:>0~0.1%。8如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為5%、Li20:4~10%、Na2O:0~5%、験05%、AL*3~7%、ZrCb:0~2%、Ti&、恥205和10^的總含量之和為0~3%、Sb203:>0~0.1%。9如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為.SiCb:20~50%、B20b:5~30ffi、BaO:3~38%、Li20:4~10%10如權利要求l所述的重冕光學玻璃，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為.SiCb:30~47%、B2Cb:6~2S%，BaO:10~35%、Li20:4~10%。全文摘要本發明所要解決的技術問題是提供一種不含P₂O₅、具有低的轉變溫度Tg，適于進行精密加壓成型的重冕光學玻璃。重冕光學玻璃，其組成成分的重量百分比含量為SiO₂20～50％、B₂O₃5～30％、ZnO0～12％、MgO、CaO、SrO和BaO的總含量之和為10～41％、La₂O₃、Gd₂O₃和Y₂O₃的總含量之和為0～7％、Li₂O、Na₂O和K₂O的總含量之和為5～15％、AL₂O₃0～10％、ZrO₂0～2％、TiO₂、Nb₂O₅和WO₃的總含量之和為0～3％、Sb₂O₃0～0.5％。本發明采用硼硅酸鹽系統組分，不添加可以產生有害物質揮發的P₂O₅，nd在1.55～1.65之間，vd在55～64之間。本發明的玻璃原料及制造成本低，Tg在525℃以下，可制成光學預制件或光學元件。文檔編號C03C3/064GK101445322SQ200810306639公開日2009年6月3日申請日期2008年12月30日優先權日2008年12月30日發明者波匡申請人:成都光明光電股份有限公司