專利名稱:一種光學玻璃的生產方法及由其獲得的光學玻璃的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種光學玻璃的生產方法,還涉及由本發明的光學玻璃的生產方法獲得的光學玻璃。
背景技術:
透鏡、棱鏡等光學系統中對光學元件的透過有更高的要求,因此作為這些元件使用的光學玻璃材料也要求具有著色輕。關于降低玻璃的著色度,日本特開2007-112697號公報提出了添加Sb2O3和/或 As2O3以降低含有T^2的硼酸鹽光學玻璃著色度的方法。而As2O3是Rohs指令中的禁用物質,不允許含有。日本特開2005-75665號公報記載了通過在含有高折射率成分的磷酸鹽光學系統中添加Sb2O3能夠降低著色度的內容。CN 101857362A介紹了添加0. 01 3質量% Sn02、0 0. 1質量% Sb2O3來降低含有1102在0 1質量%、103在0 4質量%的玻璃的著色度,而索尼公司S S-00259《零部件和材料中的環境管理物質管理規定》中規定Sb2O3及其化合物的含量不超過lOOOppm, 其加入SnA降低玻璃的著色度僅適用于TW2含量在0 1質量%的玻璃,不適用于高TW2 玻璃。
發明內容
本發明的目的就是針對玻璃組成中TiA和Nb2O5重量百分含量的和為25 45% 且重量比NtD2O5AiO2為0. 25 0. 7、玻璃中的Fe含量換算成Fe2O3后為5 15ppm、阿貝數 υ d為20 30的光學玻璃透過率低的問題,提供一種改善玻璃著色度的生產方法。日本特開2007-112697號中,對玻璃的著色機制,記載了 對于網絡形成成分少且大量含有TW2的硼酸鹽體系的玻璃,Ti離子導致的顯色功能增高是玻璃著色大的原因。為了實現本發明的目的,本發明人反復進行深入研究,得到了認知。同時發現高TiO2玻璃中存在狗引起的在波長360 370nm附近的光吸收增強會導致玻璃的著色。本發明人基于上述認知進一步進行了反復研究,結果發現通過選擇在玻璃原料中引入T^2的晶體形態和在玻璃的熔煉時在玻璃原料的熔化階段通入氧氣進行熔煉,能夠降低玻璃對光的吸收,改善玻璃的著色度,從而完成了本發明。本發明的目的在于提供一種改善高T^2玻璃的著色度的光學玻璃的生產方法及由該方法獲得的光學玻璃。本發明提供了一種光學玻璃的生產方法,其包括將玻璃原料制備熔融玻璃并對所制備的熔融玻璃進行成型的步驟,所述光學玻璃中的TiA和Nb2O5的重量百分含量的和為 25 45重量%,重量比Nb205/Ti&為0. 25 0. 7 Je含量換算成1 為5 15ppm,且所述光學玻璃的阿貝數υ d為20 30 ;其中,玻璃原料組成中的TW2為銳鈦礦晶型。根據本發明提供的光學玻璃的生產方法,所述生產方法進一步包括在玻璃原料的熔化階段通入氧氣進行熔煉。本發明還提供了一種光學玻璃,該光學玻璃由本發明的方法獲得。根據本發明提供的光學玻璃的生產方法及由其獲得的光學玻璃,可以降低玻璃對光的吸收,改善玻璃的著色度。
具體實施例方式根據本發明提供的光學玻璃的生產方法,其包括將玻璃原料制備熔融玻璃并對所制備的熔融玻璃進行成型的步驟,所述光學玻璃中的TiA和Nb2O5的重量百分含量的和為 25 45重量%,重量比Nb205/Ti&為0. 25 0. 7 Je含量換算成1 為5 15ppm,且所述光學玻璃的阿貝數υ d為20 30 ;其中,玻璃原料組成中的TW2為銳鈦礦晶型。本本發明的生產方法選用銳鈦礦晶型TiA主要是市場上同1 含量的銳鈦礦晶型 TiO2的成本比金紅石型TiO2的價格便宜,采用銳鈦礦晶型比金紅石晶型的TiO2有利于降低生產成本。并且銳鈦礦晶型TW2晶格中含有較多的缺陷和缺位,從而產生較多的氧空位來捕獲電子,所以具有較高的活性;金紅石型TiO2是最穩定的晶型結構形式,具有較好的晶化態,缺陷少。在采用銳鈦礦晶型時,有效地利用其氧空位來吸納外界條件提供的氧。根據本發明提供的生產方法,其中,所述方法進一步包括在玻璃原料的熔化階段通入氧氣進行熔煉。在本發明的生產方法中,所述氧氣的用量為20L/Kg玻璃原料。TiO2是變價元素,在玻璃中以Ti3+和Ti4+共存,在還原氣氛中,則多以Ti3+離子存在,在可見光區域有強烈的光吸收。而Ti4+離子是以兩種結構形式存在于玻璃中,一種是網絡外體[TiO6]四方雙錐結構,對玻璃不著色。另一種是網絡生成體[TiO4]正四面體結構, 一般呈黃色或棕黃色,在紫外區^Onm有吸收帶,吸收帶向長波方向位移,使玻璃在近紫外和可見光短波部分的吸收增大。將玻璃原料中的TiA采用銳鈦礦晶型的TiA作原料并且玻璃的熔煉在玻璃原料的熔化階段通入氧氣進行熔煉時,在富氧的氧化氣氛作用下, 4Ti3++02 —4Ti4++202_的化學反應平衡將向形成Ti4+的方向進行,同時由于銳鈦礦晶型TW2晶格較多的缺陷和缺位吸附的更多的氧,使更多的Ti3+離子氧化成Ti4+離子并形成[TiO6],達到降低玻璃對光的吸收,改善玻璃著色度的目的。生產光學玻璃的熔融和成型方法可以采用本領域技術人員公知的方法,例如,將玻璃原料按照玻璃氧化物的配比配合并混合均勻后,加入1300 1350°C下的鉬金堝中,待混合料熔融后通入氧氣,均化出泡后,經鉬金連通管降溫后,進入1200 1250°C下的鉬金堝,攪拌去除條紋后,通過Φ3 5的鉬金漏料管漏入模具中,牽引成板料。根據本發明提供的生產方法,其中,所述光學玻璃的組成以氧化物計包含S^2為 5 40重量% ;TiO2為18 31重量% ;Nb2O5為7 20重量% ;BaO為5 16重量%。根據本發明提供的生產方法,其中,所述光學玻璃的組成以氧化物計還包含=B2O3 為0 10重量% ;Na2O為0 13重量% ;K2O為0 10重量% ; CaO為0 5重量% ; SrO 為0 1重量% ;ZrO2為0 7重量% ;ZnO為0 5重量% ;Al2O3為0 1重量% ;Ta2O5 為0 3重量% ; La2O3為0 觀重量% ;Gd2O3為0 5重量% ;其中,化03與Na2O和/或K2O不同時存在。
其中,Na2O, K2O, B2O3> ZnO調節玻璃的熔融性能,降低玻璃的熔煉溫度。但化03與 R2O(R = Na^K)不能同時含有,否則會將玻璃的成玻璃性能變壞。Ca0、Sr0、Al203、&02、T£i205、 La2O3和Gd2O3調節玻璃的光學性能和玻璃的析晶性能。根據本發明提供的光學玻璃,其中,所述光學玻璃為由本發明的方法獲得的。根據本發明提供的光學玻璃,在波長200 700nm范圍內,厚度為IOnm的所述光學玻璃的外部透過率為70%的波長λ 70為不大于450nm或者外部透過率為80%的波長 λ 80為不大于430nm。下面通過實施例對本發明進行更具體的說明,但本發明并不受限于這些實施例。實施例1-20和比較例1-10使用硼酸、氧化物、碳酸鹽和硝酸鹽等化合物,以得到具有表1所示的實施例1 20和比較例1 10的組成的光學玻璃的比例稱量上述化合物,進行混合調和玻璃原料。除實施例2、6、10、14和18所用的原材料為普通的原材料(純度為大于98%但不大于99% ), 其余的實施例和比較例1 10所用的原材料為高純度原料(純度為大于99. 5% )。接下來將這些玻璃原料倒入到1300 1350°C下的玻璃的熔融槽中進行熔融,并通入氧氣進行熔煉,均化出泡后,經連通管道降溫后,進入1200 1250°C下的工作堝,攪拌去除條紋后,再通過鉬金漏料管漏入模具中,牽引成板料。將成型得到的未見析晶和殘留氣泡的光學玻璃保持在玻璃轉變溫度附近后, 以-10°c /小時的降溫速率冷卻至室溫,然后加工成測定玻璃著色度λ 80、λ 70、λ 5、折射率nd、阿貝數ud的試樣,測定各特性。測定結果見表1。性能測定1.著色度 λ 80、λ 70、λ 5 制作厚度為10士0. 1mm,具有經光學研磨的相互平行的平面玻璃試樣,從與上述平面垂直的方向向該玻璃試樣射入強度為Iin的光線,測定投射光線的強度I。ut,將強度比 I0ut/Iin稱為玻璃的外部透過率。在波長200 700nm的范圍,將外部透過率為80%的波長記作λ 8(1、外部透過率為 70%的波長記作λ 7(1、外部透過率為5%的波長記作入5。在波長200 700nm的范圍內,在λ 8(1以上的波長范圍得到了 80%以上的外部透過率,在λ 7(|以上波長范圍內得到了 70%以上的外部透過率,在在λ 5以上波長范圍內得到了 5%以上的外部透過率。此外,折射率高的光學玻璃中,有的玻璃試樣表面的光線反射率高,外部透過率不能達到80%。這種情況下,規定折射率大于1.81的光學玻璃進行λ7(ι的測定。2.折射率nd、阿貝數ud 按照GB/T7962. 1標準的測試方法進行測定。表 權利要求
1.一種光學玻璃的生產方法,其包括將玻璃原料制備熔融玻璃并對所制備的熔融玻璃進行成型的步驟,所述光學玻璃中的TW2和Nb2O5的重量百分含量的和為25 45重量%, 重量比Nb205/Ti&為0. 25 0. 7,Fe含量換算成!^e2O3為5 15ppm,且所述光學玻璃的阿貝數ud為20 30 ;其中,所述玻璃原料組成中的T^2為銳鈦礦晶型。
2.根據權利要求1所述的生產方法,其中,所述方法進一步包括在所述玻璃原料的熔化階段通入氧氣進行熔煉。
3.根據權利要求2所述的生產方法,其中,所述氧氣的用量為20L/Kg玻璃原料。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的生產方法,其中,所述光學玻璃的組成以氧化物計包含SiO2為5 40重量%, TiO2為18 31重量%, Nb2O5為7 20重量%, BaO為5 16重量%。
5.根據權利要求4所述的生產方法,其中,所述光學玻璃的組成以氧化物計還包含 B2O3 ^O- 10 重量 %,Nei2O為0 13重量%,K2O為0 10重量%,CaO為 5重量%,SrO為0 1重量%,&02為0 7重量%,SiO為0 5重量%,Al2O3為0 1重量%,TEI2O5為0 3重量%,La2O3為 28重量%,Gd2O3為0 5重量%,其中,B2O3與Na2O和/或K2O不同時存在。
6.一種光學玻璃,該光學玻璃為根據權利要求1-5中任一項所述的方法獲得的。
7.根據權利要求6所述的光學玻璃,其中在波長200 700nm范圍內,厚度為IOnm的所述光學玻璃的外部透過率為70%的波長λ 70為不大于450nm或者外部透過率為80%的波長λ 80為不大于430nm。
全文摘要
本發明提供了一種光學玻璃的生產方法,其包括將玻璃原料制備熔融玻璃并對所制備的熔融玻璃進行成型的步驟,所述光學玻璃中的TiO2和Nb2O5的重量百分含量的和為25~45重量%,重量比Nb2O5/TiO2為0.25~0.7,Fe含量換算成Fe2O3為5~15ppm,且所述光學玻璃的阿貝數υd為20~30;其中,所述玻璃原料組成中的TiO2為銳鈦礦晶型。根據本發明提供的光學玻璃的生產方法及由其獲得的光學玻璃,可以降低玻璃對光的吸收,改善玻璃的著色度。
文檔編號C03C3/066GK102225844SQ201110114508
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者唐雪瓊, 張衛, 戎俊華, 王拓 申請人:湖北新華光信息材料有限公司