光學(xué)玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種冕火石光學(xué)玻璃，屬于新材料應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。主要提供一種以SiO2、B2O3、K2O和K2SiF6為主要成分的，不含鉛、鎘、鉍、砷的光學(xué)玻璃。其折射率nd在1.50～1.53之間，色散系數(shù)υd在51～54之間，具有析晶性能好、適宜生產(chǎn)的特點。按照J(rèn)B/T10576-2006的方法測試，其耐水性(DW)為1級，耐酸性(DA)為2級以上。按照GB/T7962.12-2010的方法測試，其內(nèi)部透過率τ10在360nm處可達(dá)85％以上。本發(fā)明冕火石光學(xué)玻璃的主要特征在于，按重量百分比計其含有：SiO2：35～45％；B2O3：4～9％；Al2O3：7～12％；Na2O：0～4％；K2O：12～18％；∑(Na2O+K2O)：12.5～18.5％；K2SiF6：11～17％；TiO2：4～8％；ZnO：2～7％；Sb2O3：0～0.5％，各組分含量之和為100％。
【專利說明】光學(xué)玻璃

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種冕火石光學(xué)玻璃。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的冕火石類光學(xué)玻璃種類較少，并且大多含有KHF2成分。由于KHF 2在常溫下 就能吸收空氣中的水分，釋放環(huán)境有害物質(zhì)HF，隨著人們對環(huán)境保護意識的提高，KHF2已經(jīng) 不適合作為光學(xué)玻璃生產(chǎn)的原料了。另外，在高溫熔煉時KHF 2的嚴(yán)重?fù)]發(fā)除了會污染環(huán)境 以外，還會對玻璃的光學(xué)性能控制和條紋帶來不利影響，影響產(chǎn)品質(zhì)量和批次穩(wěn)定性。
[0003] 專利CN 1250471C中所公開的玻璃與本發(fā)明屬于同類玻璃，但在組成方面與本發(fā) 明有較大差別：首先，其組分中含有作為必含組分的Nb 2O5和WO3，而Nb2O5和WO 3都是公認(rèn)的 高價格原料，二者的引入無疑會增加玻璃成本，影響產(chǎn)品的市場競爭力，同時WO3的引入也 會使玻璃的透過率變差。
[0004] 專利CN 1225424C提供的玻璃與本發(fā)明屬于同類玻璃，但在玻璃組成方面與本發(fā) 明有很大差別：與本發(fā)明B2O 3的4%?9%的保護范圍不同，其大于10%的B2O3會影響玻璃 的化學(xué)穩(wěn)定性（D w和Da)，加之CN 1225424C未引入可以改善化學(xué)穩(wěn)定性（Dw和Da)的Al2O 3 成分，其化學(xué)穩(wěn)定性難以達(dá)到本發(fā)明耐水性（Dw)為1級，耐酸性（Da)為2級以上的目的。 同時其保護的折射率范圍是1.50以下，與本發(fā)明的保護范圍有明顯差異。
[0005] 另外，專利CN 1215004C、CN 1121987C中所公開的玻璃則在玻璃組成、應(yīng)用領(lǐng)域 與用途、關(guān)注和要求的光學(xué)性能等方面與本發(fā)明有著明顯區(qū)別。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種不含鉛、鎘、鉍、砷的冕火石光學(xué)玻璃，該冕火石光學(xué)玻 璃具有析晶性能好、適宜生產(chǎn)的特點。
[0007] 本發(fā)明提供一種冕火石光學(xué)玻璃，按重量百分比計其含有：SiO2 :35?45% ;B203 : 4 ?9% ;A1203 :7 ?12% ;Na20 :0 ?4% ;K20 :12 ?18% ;Σ (Na2CHK2O) :12· 5 ?18. 5% ; K2SiF6 :11 ?17%;Ti02 :4 ?8%;Ζη0 :2 ?7%;Sb203 :0 ?0· 5%，各組分含量之和為 100%。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的冕火石光學(xué)玻璃，其折射率nd在1.50?1.53之間，色散系數(shù)ud 在51?54之間。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的冕火石光學(xué)玻璃，按照J(rèn)B/T10576-2006的方法測試，其耐水性（Dw) 為1級，耐酸性（D a)為2級以上。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的冕火石光學(xué)玻璃，按照GB/T7962. 12-2010的方法測試，其內(nèi)部透過 率τ1(ι在360nm處可達(dá)85%以上。
[0011] 本發(fā)明提供一種光學(xué)兀件，其包括本發(fā)明的晃火石光學(xué)玻璃。
[0012] 本發(fā)明提供的冕火石光學(xué)玻璃因?qū)嶋H應(yīng)用的要求應(yīng)該盡可能地提高玻璃的透過 率，顏色最好為淡色調(diào)或無色，因此，本發(fā)明中不人為引入除上述組分以外的其它可以著色 的元素。
[0013] 本發(fā)明提供的冕火石光學(xué)玻璃主要用于球面和非球面光學(xué)元件的加工和壓型，使 用時通過切割、研磨和表面拋光或者直接通過精密壓型技術(shù)壓制為各種光學(xué)元件，用在各 類應(yīng)用透射、折射、反射以及光柵衍射原理的光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)中，如球面透鏡、非球面 透鏡、柱面透鏡、衍射光柵和棱鏡等等。

【具體實施方式】
[0014] 在本發(fā)明制得的冕火石光學(xué)玻璃中，由下面所述原因選擇上述含量的每種組分。
[0015] SiO2是玻璃的網(wǎng)絡(luò)生成體，是保持玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的必需成分，在本發(fā)明中合適 的含量為35?45 %。若SiO2含量少于35 %，會使玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變差，在制得元件使用 和長時間保存的過程中容易留下水侵蝕痕跡。而若其含量大于45%，則會增大玻璃的熔煉 難度，使生產(chǎn)時更耗費電能。所以，SiO 2組分的含量限定在35?45%，優(yōu)選在39?42%。
[0016] B2O3也是玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體，是本發(fā)明獲得玻璃低折射、低色散的必需成分，同時 B2O3還可以提高玻璃的熔化性能、提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)B2O 3含量少于4%時，玻璃的熔 化性能和熱穩(wěn)定性會變差，而當(dāng)其含量大于9 %時，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性反而會逐漸變差，難 以獲得預(yù)期的化學(xué)穩(wěn)定性（〇"和Da)。所以，B2O 3的含量應(yīng)控制在4?9%之間，優(yōu)選控制在 6?9 %之間。
[0017] Al2O3對改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性有益，在其含量少于7%時，效果不明顯，但其含量 超過12%后，玻璃的析晶性能就會逐漸變差，并且會增大玻璃的熔煉難度，使生產(chǎn)時更耗費 電能。所以，Al 2O3的含量限定在7?12%，優(yōu)選在9?11%。
[0018] Na2O和K2O同作為堿金屬氧化物，在作用上有相似之處，其主要作用是助溶劑，降 低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度（Tg)和軟化溫度（Tf)，使玻璃軟化后更容易被壓制成型。同時對玻璃膨 脹系數(shù)的調(diào)整也是不可缺少的。
[0019] Na2O可以提高玻璃的熔化性能，并且在玻璃中提供游離氧，減弱TiO2的著色，有利 于提高玻璃的著色度和內(nèi)部透過率。但在本發(fā)明中，其含量大于4 %時則會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，使玻璃的析晶性能和化學(xué)穩(wěn)定性逐漸變差。所以，Na2O的含量應(yīng)控制在0?4%之間， 優(yōu)選控制在〇?2%之間。
[0020] K2O與Na2O相似，也可以提高玻璃的熔化性能，并且在玻璃中提供游離氧，減弱 TiO2的著色，提高玻璃的著色度和內(nèi)部透過率，并且在較大的調(diào)整范圍內(nèi)比Na2O效果更好。 但在本發(fā)明中，K 2O的量小于12%時則難以較好地實現(xiàn)以上優(yōu)點，而其含量大于18%時則 會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使玻璃的析晶性能和化學(xué)穩(wěn)定性變差，同時也不易實現(xiàn)本發(fā)明預(yù)期 的折射率等光學(xué)參數(shù)。所以，K 2O的含量應(yīng)控制在12?18%之間，優(yōu)選控制在14?17%之 間。
[0021] K2O與Na2O相似，在一定范圍內(nèi)可以對調(diào)，在本發(fā)明中二者的總和Σ (Na2CHK2O)應(yīng) 控制在12. 5?18. 5%，優(yōu)選控制在13?16%之間。
[0022] K2SiF6是為了降低玻璃折射率和色散而引入的，是實現(xiàn)本發(fā)明光學(xué)性能的必要成 分，同時K 2SiF6可以使玻璃具有正的反常色散性能，可以修正與其配合使用的其它光學(xué)鏡 片的過度色散，這是光學(xué)設(shè)計人員所樂見的。但在本發(fā)明中，K 2SiFd^量小于11%時則難以 較好地實現(xiàn)以上優(yōu)點，而其含量大于17%時則會破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使玻璃的析晶性能和 化學(xué)穩(wěn)定性變差，同時會因其具有揮發(fā)性而增大熔煉生產(chǎn)控制難度，影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性和 良品率。所以，K2SiF6的含量應(yīng)控制在11?17%之間，優(yōu)選控制在13?16%之間。
[0023] TiO2主要是為了使玻璃的折射率和色散更容易達(dá)到匹配而添加的，同時TiO2也具 有改善玻璃析晶性能的作用。其含量在4%以上就可以滿足上述要求，而其含量超過8%時 則會使玻璃著色加重。所以，TiO 2的含量限定在4?8%，優(yōu)選在5?7%。
[0024] ZnO可以降低玻璃的析晶傾向，但在本發(fā)明中其含量少于2%時作用不明顯，但其 含量超過7%后，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性將逐漸變差。所以，ZnO的含量應(yīng)控制在2?7%之間， 優(yōu)選在3?6%之間。
[0025] Sb2O3是作為除泡劑添加的，但其含量在0. 5%以內(nèi)就足夠了，而且Sb2O3若超過 0. 5 %玻璃著色將變重。所以，Sb2O3組分含量限定在0?0. 5 %，優(yōu)選在0?0. 2 %。
[0026] 為保證本發(fā)明所制得的元件的光譜透過率，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃不人為引入除 以上組分以外的其它可以著色的元素：W、V、Mo、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Ag。同時，也不人 為引入含有以下有害元素的化合物：Th、CcU Tl、Os、Be、Se。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃組成范圍，可制得一種冕火石光學(xué)玻璃。該冕火石光學(xué)玻璃適 合進(jìn)行批量熔煉和壓型生產(chǎn)，同時具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和內(nèi)部透過率，使用時通過切割、 研磨和表面拋光或者通過精密壓型技術(shù)直接壓制成型后無需磨削或研磨制成光學(xué)元件的 模壓用玻璃。
[0028] 實施例
[0029] 表1?2中實施例1?10是本發(fā)明用于說明獲得本發(fā)明中的冕火石光學(xué)玻璃過 程的典型實驗。
[0030] 表 1 :
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)玻璃，其不含鉛、鎘、鉍、砷，其特征在于，按重量百分比計其含有：Si02 : 35 ?45% ;B203 :4 ?9% ;A1203 :7 ?12% ;Na20 :0 ?4% ;K20 :12 ?18% ;E (Na20+K20): 12. 5 ?18. 5% ;K2SiF6 :11 ?17% ;Ti02 :4 ?8% ;ZnO :2 ?7% ;Sb203 :0 ?0? 5%，各組分 含量之和為100%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于：其折射率nd在1. 50?1. 53之間， 色散系數(shù)u d在51?54之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，按照J(rèn)B/T10576-2006的方法測 試，其耐水性Dw為1級，耐酸性DA為2級以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，按照GB/T7962. 12-2010的 方法測試，其內(nèi)部透過率t 1(|在360nm處達(dá)85%以上。
5. -種光學(xué)兀件，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的光學(xué)玻璃。
【文檔編號】C03C3/118GK104402217SQ201410631901
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】楊愛清, 霍金龍, 徐光以, 胡向平, 金煜博 申請人:湖北新華光信息材料有限公司