專利名稱：：高折射率光學玻璃的制作方法高折射率光學玻璃
技術領域：
發明屬于光學玻璃
技術領域：
，具體涉及一種折射率(nd)在1.89-1.91之間，阿貝數(ud)在3032以內，不含釷、鉛、砷等有害成分，玻璃著色度小，穩定性好，適于批量生產的高折射率光學用玻璃。
背景技術：
：伴隨著數碼相機和可拍照手機的大量使用，小型鏡頭需求量急劇增大，適用于生產小型鏡頭的高折射率玻璃需求量也隨著增大，特別是適合于模壓成型的高折射率玻璃。像這樣的高折射率玻璃，公開號為CN1569706A的中國發明專利申請公開說明書公布了一種Si02-B2OrBaO-La203-TiOrNb205系的光學玻璃，該玻璃由于Si02、BaO的和計量較大，轉變溫度(Tg)高,不適宜于模壓成型，且因Ti02含量高而著色性較強。授權公告號為CN1182058C的中國發明專利說明書公布了一種在B20rLa2OrTa205-Gd203系中添加^)205等的高折射率玻璃，由于Ta205使用量較大，成本高，且ZnO使用量低，只是普通光學玻璃，不太適于模壓成型。在公開號為CN1663923A的中國發明專利申請公開說明書公布了一種在B2OrLa203-Gd203-ZnO系中的玻璃轉變溫度(Tg)在60064(TC范圍內，雖然適于模壓成型，但W03含量很高，超過10%，在模壓成型過程中容易導致壓型件表面出現炸裂紋，且對模具的侵蝕作用較大，故W03適宜的含量應在5。/6以下。公開號為CN1663923A的中國發明專利申請公開說明書公布了一種鑭重火石玻璃采用在B203-La2OrTiOrNb205系中導入了Zr02等來達到高折射率,該系統中ZnO含量較低,不含WCb等成分,為普通的光學玻璃，不具備轉變溫度(Tg)低的特點。公開號為CN1524815A的中國發明專利申請公開說明書公布了一種在SiOrB203-La2OrNb205-Ti02系統中添加BaO、Ti02等來達到高折射率，但組成中ZnO含量較低，W03含量很低或者沒有，Li20含量很低或沒有，屬于普通高折射率玻璃，不具備轉變溫度(Tg)低的特點。
發明內容本發明的目的就是針對上述不足之處而提供一種折射率(nd)在1.891.91之間，阿貝數(i)d)在3032以內，不含釷、鉛、砷等有害成分，且玻璃著色度要小，穩定性好，適于批量生產的普通高折射率玻璃。本發明進一步的目的是提供一種轉變溫度(Tg)低，適宜于模壓成型的高折射率玻璃。本發明普通高折射率光學玻璃的技術解決方案是一種高折射率光學玻璃，其特征是其組分范圍按氧化物重量百分比計含有SiO205%、B2O31530%、A120303%、La2O32040%、Y2O306%、Gd2O3010%、Yb20306%、Ti02110%、Zr02310%、Nb2051030%、Ta203020%、WO3l10%、Zn0125%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%。該組成范圍內的玻璃具有折射率(nd)在1.89-1.91之間和阿貝數(Dd)在30~32以內的光學用玻璃。普通高折射率光學玻璃為Si02-B203-La203-ZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02玻璃系統，主要是在配方中使用較少量的Ti02及適當的熔制氣氛控制讓玻璃具有較低的著色度，同時玻璃具有優良的化學穩定性，析晶性能好，適于批量生產。本發明低轉變溫度高折射率光學玻璃的技術解決方案是一種高折射率光學玻璃，其特征是其組分范圍按氧化物重量百分比計含有Si0205%、B2O31530%、Al2O303%、La20320德、Y20306%、Gd203010%、Yb2O306%、Ti02110%、ZrO2310%、Nb2051030%、Ta203020%、W03l5%、Zn0825%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%。該組成范圍內的玻璃其特征點在于，組成中含有ZnO、W03、Li20，且ZnO的含量較高(Zn0825X)，\^03含量小于5%且大于1%(W0315%)，該類玻璃有較低的轉變溫度(Tg)，適宜于模壓成型。該組成范圍內的玻璃還具有折射率(nd)在1.89-1.91之間和阿貝數"d)在30~32以內的光學用玻璃。低轉變溫度高折射率光學玻璃為Si02-B2OrLa2OrZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02-0￡1203(或Y203)-Li20，通過使用較大量ZnO及一定量的W03、Li20等來降低玻璃的轉變溫度，同時在配方中使用較少量的Ti02及適當的熔制氣氛控制讓玻璃的著色度降低。從而得到了高折射率且具備轉變溫度(Tg)低和著色度低的玻璃，且具有優良的化學穩定性，析晶性能好，適于批量生產。高折射率光學玻璃組成中含有Li20、Nb205、W03，通過改變熔制氣氛，能達到較好的著色度，170/入5可達到39/36。該組成范圍內的玻璃還具有折射率(nd)在1.891.91之間和阿貝數(Dd)在30~32以內的光學用玻璃。關于本發明的普通高折射率光學玻璃和低轉變溫度高折射率光學玻璃，各成份限定在上述組成范圍內的理由如下所述。B203是玻璃生成體的主要成分，可保持玻璃的穩定性，且是能夠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%的話，析晶傾向激增，玻璃變得十分不穩定，而超過30c/。就很難得到目標nd值。該成份在1822%以內效果最佳。Si02也是玻璃生成體，少量的添加可以維持玻璃的化學穩定性及提高成型時的適當粘度，但超過5%的話會使玻璃熔煉變得非常困難，產生未熔解物，很難得到均質玻璃。該成份在0.52.5%以內效果最佳。CaO成份可減小玻璃的比重，且可提高化學穩定性，該成份在06%以內效果最佳。引入量如果超過6X將很難達到較高折射率(nd)值。Gd203成份替代1^203對減小玻璃的析晶傾向很有效，也可以用￥203或￥1)203成份替代1^203改善玻璃析晶性能，要達到這一效果最好用量在1%以上，同時同時為了不使玻璃析晶性能變壞，0(1203成份量應控制在10。Z以下為宜，Y203或Yb203成份量應控制在6%以下為宜。La203成份可使玻璃高折射低色散，且通過使其與Gd203的共存可很好地改善析晶性能，故在本發明中是主要的成份，其量不足20%就使玻璃形成變得困難，而量超過40%以上的話則很難實現希望的光學常數，且與0(1203的共存效果變壞，反而會使玻璃析晶傾向變大，要得到析晶性能佳且穩定的玻璃，含量最好定在22370%范圍內。Ta20s成份可提高折射率和化學穩定性，該成分含量在020%范圍內都可形成玻璃，但為了節約成本，其量在14%范圍內就可以了。在該發明的玻璃中，Ta205含量低的玻璃比Ta20s含量高的玻璃析晶性能好，玻璃更加穩定。為了維持目標光學常數，且為防止玻璃析晶，WO3成份須在P/0以上，但超過10%的話，玻璃的著色度將增大，析晶性能也將變壞。在低轉變溫度高折射率光學玻璃中，如果W03含量超過5X，在模壓成型過程中容易導致壓型件表面出現炸裂紋，且對模具的侵蝕作用較大，故W03適宜的含量應在5%以下，故W03成份含量的適宜范圍是15X。Ti02可提高折射率減小玻璃比重，其量不足1%無法產生這些效果，而超過10%的話，玻璃的析晶性能及著色度將變壞，且ud將比目標值變小。該發明中為降低玻璃著色度，Ti02含量控制在5X以內為宜。ZnO成份可有效地降低玻璃的轉變溫度(Tg),且是主要成分，使得該發明的玻璃適宜于模壓成型。并通過使其與wo3成份的共存，從而及其有效地降低玻璃轉變溫度，防止析晶，其量不足1%無法實現其效果，但超過25%將很難達到希望的光學常數。在低轉變溫度高折射率光學玻璃中為達到顯著降低玻璃的轉變溫度(Tg)的目的，其量控制在825%以上時上述效果特別明顯。Nb20s成份可維持所期望的高折射率，提高化學穩定性，要實現這些效果須在10%以上，而若超過30%，將出現Nb205的未熔解物，會降低玻璃的均質性且增大析晶傾向，要得到均勻的、熔解性及析晶性能優良的玻璃，最好將其量定為不足25%。要做出均勻性及析晶性能特別優秀的玻璃，最好將其量定為20%以下。Li20成份可有效地降低玻璃的轉變溫度(Tg)，與Na20和K20相比較，Li20降低玻璃的轉變溫度(Tg)的效果最為顯著，且不會太大幅度的降低玻璃折射率值。還可有效地提高玻璃的溶解性，但1^20成份的量若分別超過3%的話，玻璃將變得很容易析晶。在本發明兩種玻璃中該成分的最佳范圍是02%。Li20成份在低轉變溫度高折射率光學玻璃中是重要成份。Al203成份在玻璃熔煉時可提高粘度，防止析晶傾向及分相，但超過3%反會使玻璃更易析晶。Zr02成份可提高玻璃粘度，減小析晶傾向，提高化學穩定性，提高nd。為了取得明顯效果，含量應在3%以上為宜，但超過10%反會增大析晶傾向，玻璃熔化變得困難。Sb20s可作為除泡劑任意添加，但0.5%以內就足夠了，特別的Sb20s若超過0.5%著色度將變得非常大。且不含Sb205成分對減小著色度有利。因此其量控制在0.5%以下或不含為宜。具體實施方式本發明提供了5個實施例和現有的3個高折射率玻璃的配方比較例。實施例1至實施例5、比較例a至比較例c的玻璃成分(重量百分比)、光學常數折射率(nd)、色散系數"d)、轉變溫度(Tg)、著色度(A7。/A5)及析晶溫度上限(LT)列入表l中。所謂析晶試驗是將混過的玻璃原料500g放入300cc鉑金堝，根據各試料的熔解性的難易度，用電爐在1200130(TC熔煉3小時，其熔煉過程中經攪拌除泡使玻璃均勻，然后降溫，再將各試料用115(TC1040。C范圍內每隔l(TC溫度保溫l小時后取出，最后用顯微鏡觀察有無析晶，確定析晶溫度。如表1所見，比較例a至比較例c的玻璃在109(TC及以下全部析晶。說明這些玻璃析晶傾向較大，穩定性較差。與此相對，本發明5個實施例的玻璃，全部達到了目標光學常數，擁有高折射率及低轉變溫度，與比較配方例的玻璃相比擁有更優秀的析晶性能。其中，實施例1至實施例3為普通高折射率光學玻璃組成范圍內玻璃，實施例4和實施例5為低轉變溫度高折射率光學玻璃組成范圍內玻璃。另外，本發明的上述實施例1至實施例5的玻璃都可通過將氧化物、碳酸鹽及硝酸鹽等常用光學玻璃原料按定好的比例稱量后投入鉑金堝，按配方的熔解特性以1200130(TC的溫度熔煉45小時，除泡、攪拌使玻璃均勻后經退火取樣測試得到數據。需特別指出的是，本發明實施例1至實施例5的玻璃通過在熔煉過程中的氣氛控制來降低著色度。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>發明的效果如上所述，由于本發明的第一類光學用玻璃是特定組成范圍的Si02-B2OrLa2OrZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02系玻璃，具有折射率(nd)在1.89~1.91之間和阿貝數(Dd)在3032以內的光學常數，故擁有高折射率。本發明的第二類光學用玻璃是特定組成范圍的Si02-B203-La203-ZnO-Nb205-Ti02-W03-Zr02-。(1203(或Y203)-Li20系玻璃，同樣具有折射率(nd)在1.891.91之間和阿貝數(i)d)在3032以內的光學常數，故擁有高折射率及具有較低的轉變溫度(Tg)，適宜于模壓成型。這兩類玻璃著色度小，不含釷、鉛、砷等有害成分，化學穩定性良好，且析晶性能及均勻性好，適于批量生產，可作為光學用的高折射率玻璃而廣泛應用。權利要求1.一種高折射率光學玻璃，其特征是其組分范圍按氧化物重量百分比計含有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、按照權利要求1所述的一種高折射率光學玻璃，其特征是所述的組分范圍按氧化物重量百分比計是SiO205%、B2O31530%、A120303°%、La2O32040%、Y2O306%、Gd2O3010%、Yb2O306%、TiO2l10%、ZrO2310%、Nb2051030%、Ta203020%、W0315%、ZnO825%、CaO06%、Li2003%、Sb20300.5%。全文摘要本發明為高折射率光學玻璃。屬于光學玻璃
技術領域：
。主要是解決現有光學玻璃折射率不夠高或者折射率雖夠高但轉變溫度不夠低的問題。本發明普通玻璃的特征是按氧化物重量百分比計含有SiO<sub>2</sub>0～5％、B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>15～30％、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～3％、La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>20～40％、Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～6％、Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～10％、Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～6％、TiO<sub>2</sub>1～10％、ZrO<sub>2</sub>3～10％、Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>10～30％、Ta<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～20％、WO<sub>3</sub>1～10％、ZnO1～25％、CaO0～6％、Li<sub>2</sub>O0～3％、Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>0～0.5％；低轉變溫度玻璃的特征是除組分為WO<sub>3</sub>1～5％、ZnO8～25％外，其余組分與上述方案相同。本發明折射率(n<sub>d</sub>)在1.89～1.91之間和阿貝數(ν<sub>d</sub>)在30～32以內，且具有較低的轉變溫度(T<sub>g</sub>)。本發明主要用于生產需高折射率的小型鏡頭玻璃。文檔編號C03C3/062GK101215082SQ20071005121公開日2008年7月9日申請日期2007年1月6日優先權日2007年1月6日發明者衛張,李克炎,沈義梅,鄧和平,陳艷麗申請人:湖北新華光信息材料股份有限公司