一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件，包括以下成分：P2O5、Al2O3、B2O3、BaO、WO3、ZnO、Nb2O5、Li2O、La2O3、Gd2O3。P2O5以磷氧四面體[PO4]形成磷酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并賦予玻璃較高色散系數(shù)和透過(guò)率，B2O3作為助熔劑，同時(shí)配合加入BaO提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，并且，BaO的加入還可增加玻璃的折射率。Li2O是強(qiáng)助溶劑，可以降低玻璃的軟化溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃折射率為1.60～1.65，阿貝數(shù)為55～58，轉(zhuǎn)變溫度小于600℃，透射比為80％時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃和光學(xué)元 件。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相手機(jī)等日益流行，用于光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)備 的集成度增大和功能迅速增加，于是要求光學(xué)系統(tǒng)具有更高的準(zhǔn)確度、更輕的重量和更小 的尺寸。因此，非球面鏡得到了廣泛的應(yīng)用，并且使用非球面組件已成為光學(xué)設(shè)計(jì)的主流。
[0003] 非球面透鏡的制造廣泛使用精密模壓的方法。所謂精密模壓，就是在一定的溫度、 壓力下，用具有預(yù)定產(chǎn)品形狀的高精密模具模壓玻璃預(yù)制件，從而獲得具有最終產(chǎn)品形狀 或非常接近于最終產(chǎn)品形狀，并具有光學(xué)功能面的玻璃制品。采用精密模壓技術(shù)制造的非 球面透鏡不需要再進(jìn)行研磨拋光，從而可以簡(jiǎn)化工序。
[0004] 用于非球面透鏡的光學(xué)玻璃，要求具有高折射率和低色散率，在現(xiàn)代成像設(shè)備中 應(yīng)用較多。例如，中國(guó)專(zhuān)利CN101360691A公開(kāi)了一種光學(xué)玻璃，具有折射率為1. 5?1. 65 以及阿貝數(shù)為50?65的光學(xué)常數(shù)。中國(guó)專(zhuān)利CN1704369A公開(kāi)了一種光學(xué)玻璃，具有折射 率1.85?1.90、阿貝數(shù)40?42范圍的光學(xué)常數(shù)。
[0005] 光學(xué)玻璃透光率受折射率影響較大，折射率越高往往透光度越低.例如，中國(guó)專(zhuān) 利CN101492247A公開(kāi)了一種光學(xué)玻璃，折射率為1. 8?2. 1，透射比達(dá)到80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波 長(zhǎng)在400nm以上。
[0006] 在進(jìn)行精密模壓成型時(shí)，為了將高精密的模面復(fù)制在玻璃成型品上，需要在玻璃 軟化點(diǎn)溫度附近加壓成型玻璃預(yù)制體，這時(shí)成型模被暴露在高溫中且被施以較高的壓力， 即使處于保護(hù)氣體中，壓型模具表面膜層依然容易被氧化、侵蝕，因此，要求玻璃具有較低 的轉(zhuǎn)變溫度?，F(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專(zhuān)利1704369A公開(kāi)了一種光學(xué)玻璃，具有折射率為1. 83? 1. 9以及阿貝數(shù)為40?42的光學(xué)常數(shù)，轉(zhuǎn)變溫度為670?720°C。由于玻璃材料的轉(zhuǎn)變溫 度較高，因此在進(jìn)行精密模壓成型時(shí)需要的溫度較高，壓型模具容易受到損壞，從而成本較 尚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種折射率為1. 60?1. 65,阿貝數(shù)為55?58， 轉(zhuǎn)變溫度小于600°C，透射比為80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm的具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻 璃及光學(xué)元件。
[0008] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃，包括以下成分：
[0009] 28wt % ?35wt % 的 P2O5;
[0010] IOwt %?16wt % 的 Al2O3;
[0011] 5wt%?Ilwt%的 B2O3;
[0012] 13wt% ?18wt% 的 BaO ;
[0013] 2wt% ?5wt% 的 WO3;
[0014] 7wt% ?12wt% 的 ZnO ;
[0015] 4wt% ?10wt% 的 Nb2O5;
[0016] 2wt% ?6wt% 的 Li2O ;
[0017] 6wt%?13wt% 的 La2O3;
[0018] 5wt % ?9wt % 的 Gd2O3。
[0019] 優(yōu)選的，包括：
[0020] 30wt % ?33wt % 的 P2O5。
[0021] 優(yōu)選的，包括：
[0022] 12wt% ?14wt% 的 A1203。
[0023] 優(yōu)選的，包括：
[0024] 6wt % ?9wt % 的 B2O3。
[0025] 優(yōu)選的，包括：
[0026] 14wt% ?16wt% 的 BaO。
[0027] 優(yōu)選的，包括：
[0028] 3wt % ?4wt % 的 WO3。
[0029] 優(yōu)選的，包括：
[0030] 8wt% ?10wt% 的 ZnO。
[0031] 優(yōu)選的，包括：
[0032] 3wt % ?4wt % 的 Li20。
[0033] 優(yōu)選的，折射率為L(zhǎng) 60?L 65 ;
[0034] 阿貝數(shù)為55?58;
[0035] 轉(zhuǎn)變溫度小于600°C ;
[0036] 透射比為80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。
[0037] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
[0038] 本發(fā)明提供了一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃和光學(xué)元件，包括以下成分： 28wt%?35wt% 的 P2O5;IOwt%?16wt% 的 Al 203;5wt%?Ilwt% 的 B 203; 13wt%?18wt% 的 BaO ;2wt % ?5wt % 的 W03;7wt % ?12wt % 的 ZnO ;4wt % ?IOwt % 的 Nb 205;2wt % ? 6wt% 的 Li2O ;6wt%?13wt% 的 La203;5wt%?9wt% 的 Gd 203。P2O5以磷氧四面體[PO 4]形 成磷酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并賦予玻璃較高色散系數(shù)和透過(guò)率，B2O3作為助熔劑，同時(shí)配合 加入BaO提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，并且，BaO的加入還可增加玻璃的折射率。Li 2O是強(qiáng)助溶 劑，可以降低玻璃的軟化溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃折 射率為1.60?1.65,阿貝數(shù)為55?58,轉(zhuǎn)變溫度小于600°C，透射比為80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波 長(zhǎng)小于370nm。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃，包括以下成分：
[0041] 28wt % ?35wt % 的 P2O5;
[0042] IOwt %?16wt % 的 Al2O3;
[0043] 5wt % ?11wt % 的 B2O3;
[0044] 13wt% ?18wt% 的 BaO ;
[0045] 2wt % ?5wt % 的 WO3;
[0046] 7wt% ?12wt% 的 ZnO ;
[0047] 4wt % ?IOwt % 的 Nb2O5;
[0048] 2wt% ?6wt% 的 Li2O ;
[0049] 6wt % ?13wt % 的 La2O3;
[0050] 5wt % ?9wt % 的 Gd2O3。
[0051] 上述組分中，P2O5以磷氧四面體[PO4]形成磷酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，是形成本發(fā)明 玻璃的必需組分，P 2O5能提高玻璃的色散系數(shù)和透過(guò)紫外線的能力。P2〇5含量過(guò)高則會(huì)降 低玻璃的透射性，難以滿足期望的光學(xué)性能；P 2O5含量過(guò)低，則會(huì)因玻璃化的傾向增強(qiáng)而降 低玻璃的穩(wěn)定性。優(yōu)選控制P；A的含量為3〇wt%?33wt%。P 2O5可以以磷酸錯(cuò)、磷酸鈉、 磷酸二氫銨和磷酸鈣等本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式引入，本發(fā)明對(duì)比并無(wú)特別限制。
[0052] Al2O3能降低光學(xué)玻璃的結(jié)晶傾向，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、 硬度以及改良光學(xué)玻璃抗失透性。本發(fā)明中，光學(xué)玻璃中的Al 2O3的含量?jī)?yōu)選為12wt %? 14wt % 〇
[0053] B2O3是提高熔融性的必需組分，B 203的加入有助于加入玻璃的熔解和澄清，此外， B2O3還具有調(diào)節(jié)玻璃黏度的作用，使玻璃具有較寬的成形溫度范圍。B 203的含量?jī)?yōu)選為 6wt%?9wt%，B2O3的含量過(guò)高，則會(huì)因硼氧三角體的的增多，反而增加玻璃的膨脹系數(shù)， 發(fā)生硼反?，F(xiàn)象。
[0054] P2O5的加入雖然有助于玻璃光學(xué)性能的提升，但是會(huì)降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，由此 本發(fā)明配合加入BaO用于提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，此外，BaO的加入還可增加玻璃的折射 率。BaO含量若過(guò)高則會(huì)顯著損害玻璃的耐透失性，并提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；含量過(guò)低則使 玻璃折射率難以達(dá)到1. 60。優(yōu)選控制BaO的含量為14wt%?16wt%。BaO可以以硫酸鋇 和碳酸鋇等本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式引入，本發(fā)明對(duì)此并無(wú)特別限制。
[0055] WO3是一種改良光學(xué)玻璃抗失透性的組分。WO3的含量?jī)?yōu)選為3wt%?4wt%。當(dāng) WO3的含量超過(guò)5wt%時(shí)，光學(xué)玻璃對(duì)短波范圍的吸收增強(qiáng)，光學(xué)玻璃將容易顯色。
[0056] ZnO能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)和密度，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和折射 率。ZnO的含量?jī)?yōu)選為8?IOwt%。
[0057] Nb2O5是賦予玻璃高折射率的組分，并且具有改進(jìn)玻璃的抗失透性的作用。Nb 205的 含量?jī)?yōu)選為6?8wt%。Nb2O5含量高于10wt%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致玻璃色散升高，同時(shí)使玻璃的短 波透過(guò)率下降。
[0058] Li2O是強(qiáng)助溶劑，可以降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和軟化溫度。當(dāng)Li2O含量超過(guò)6wt% 時(shí)，光學(xué)玻璃的抗失透性和折射率降低，加劇玻璃的析晶和失透。Li 2O的含量低于為2wt% 時(shí)，達(dá)不到降低轉(zhuǎn)變溫度和軟化溫度的目的。Li2O的含量?jī)?yōu)選為3wt%?4wt%。
[0059] La2O3能提高光學(xué)玻璃折射率，含量?jī)?yōu)選為7?9wt % .當(dāng)La 203含量高于13wt % 時(shí)，玻璃耐失透性變差。
[0060] Gd2O3是提高玻璃折射率、增大阿貝數(shù)的有效成分。Gd 2O3的含量大于9wt%時(shí)，光 學(xué)玻璃的抗失透性下降。Gd2O 3的含量?jī)?yōu)選為6wt%?8wt%。
[0061] 本發(fā)明提供的具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃折射率為1. 60?1. 65 ;阿貝數(shù)為55? 58;轉(zhuǎn)變溫度小于600°〇;透射比為80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于37011111。
[0062] 本發(fā)明還提供一種由上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明的光 學(xué)元件由上述本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成，因此，該光學(xué)元件具有上述光學(xué)玻璃的各種特性。
[0063] 本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的性能參數(shù)按照如下方法進(jìn)行測(cè)試。
[0064] 其中折射率（nd)值為（_2°C /h)-(_6°C /h)的退火值，折射率與阿貝數(shù)按照《GB/ T 7962. 1 -1987無(wú)色光學(xué)玻璃測(cè)試方法折射率和色散系數(shù)》測(cè)試。
[0065] 轉(zhuǎn)變溫度（Tg)按照《GB/T7962. 16-1987無(wú)色光學(xué)玻璃測(cè)試方法線膨脹系數(shù)、轉(zhuǎn)變 溫度和弛垂溫度》測(cè)試，即：被測(cè)樣品在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高1°C，在被測(cè)樣品的 膨脹曲線上，將低溫區(qū)域和高溫區(qū)域直線部分延伸相交，其交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度。
[0066] 將玻璃制作成10mm±0. Imm厚度的樣品，測(cè)試玻璃在透射比達(dá)到80%對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng) 入80。
[0067] 條紋用點(diǎn)光源和透鏡組成的條紋儀，從最容易看見(jiàn)的條紋的方向上，與標(biāo)準(zhǔn)試樣 作比較檢查，在規(guī)定條件下檢測(cè)條紋。AO級(jí)以上的條紋無(wú)肉眼可見(jiàn)的條紋。
[0068] 玻璃氣泡質(zhì)量按GB/T7962. 8-1987規(guī)定的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)量。
[0069] 粘度根據(jù)ASTM C965標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。
[0070] 本發(fā)明的光學(xué)元件由上述的光學(xué)玻璃形成，折射率為1. 60?1. 65,阿貝數(shù)為55? 58,轉(zhuǎn)變溫度小于600°C，透射比為80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm。本發(fā)明提供的光學(xué)元件 適用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)和照相手機(jī)等。
[0071] 對(duì)于本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的制備方法，并無(wú)特別限制，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟 知的方法進(jìn)行制備。將原料進(jìn)行熔化、澄清、均化后降溫，注入預(yù)熱的金屬模，退火得到光學(xué) 玻璃。
[0072] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō) 明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
[0073] 實(shí)施例1
[0074] 光學(xué)玻璃，其含有：28wt% 的 P205;10wt% 的 Al 203;8wt % 的 B 203;15wt% 的 BaO ; 4wt % 的 W03;8wt % 的 ZnO ;8wt % 的 Nb 205;5wt % 的 Li 20 ;8wt % 的 La203;6wt % 的 Gd 203。
[0075] 主要性能參數(shù)為：
[0076] 折射率：nd = L 6225
[0077] 阿貝數(shù)：vd = 57.2
[0078] 轉(zhuǎn)變溫度：Tg = 585 °C
[0079] 軟化溫度：Ts = 621 °C
[0080] λ80：362ηπι
[0081] 實(shí)施例2?7提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對(duì)應(yīng)性能如表1所示。
[0082] 表1實(shí)施例2?7提供的光學(xué)玻璃的組分百分比及對(duì)應(yīng)性能
[0083]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有低轉(zhuǎn)變溫度的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括以下成分： 28wt%?35界七％的卩205; 10wt% ?16wt% 的 A1203; 5wt % ?1 lwt % 的 B203; 13wt % ?18wt % 的 BaO ; 2wt %?5wt % 的 W03; 7wt% ?12wt% 的 ZnO ; 4wt% ?10wt% 的 Nb205; 2wt% ?6wt% 的 Li20 ; 6wt% ?13wt% 的 La203; 5wt % ?9wt % 的 Gd203。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 30wt % ?33wt % 的 P205。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 12wt% ?14wt% 的 A1203。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 6wt % ?9wt % 的 B203。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 14wt % ?16wt % 的 BaO。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 3wt % ?4wt % 的 W03。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 8wt% ?10wt% 的 ZnO。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括： 3wt% ?4wt% 的 Li20。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于， 折射率為1. 60?1. 65 ; 阿貝數(shù)為55?58; 轉(zhuǎn)變溫度小于600°C ; 透射比為80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)小于370nm〇
10. -種權(quán)利要求1?9任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
【文檔編號(hào)】C03C4/00GK104445931SQ201410677015
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】陳帆 申請(qǐng)人:柳州創(chuàng)宇科技有限公司