专利名称：无砷、无铅镧系光学玻璃(NLak、N LaF、NLaSF、NZLaF)的制作方法
技术领域：
本发明是无色光学玻璃领域18大类中四个大类总称为镧系玻璃，是用于制造高级照相机，高级精密仪器等无砷无铅镧系光学玻璃。
背景技术：
目前，光学玻璃分类是按其折射率和色散系数领域图中的位置来分类，分为18大类，目前总品种达200余种，镧系玻璃有LaK类、LaF类、ZlaF类、LaSF类四大类。
它们组成从La2O3-B2O3系统出发，还含有Ta、Nb、W、Y、Zr等，加入Pb、Ba、Ca、Zn等以具有不同折射率和色散。为了使气泡消除添加澄清剂氧化砷(AS2O3)。这些大类按各类系统按其熔制工艺，最终得到品名 色散系数折射率LaK(镧冕玻璃) Vd＞50以上 nd＞1.63；LaF(镧火石玻璃) Vd＜50以下 nd＜1.80以上；ZlaF(重镧火石玻璃)Vd＜50以下 nd＞1.80以上；LaSF Vd＜50以下 nd＞1.80以上。
而镧系玻璃系统中含有对环境有污染的为提高镧系光学玻璃折射率和色散所含的氧化铅(PbO)及为消除气泡所添加的澄清剂氧化砷(AS2O3)。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，提供了系统中不含有对环境有污染的氧化铅(PbO)及氧化砷(AS2O3)的镧系玻璃。
本发明的主要内容是本发明的NLaK类SiO2、B2O3、La2O3、BaO、PbO、AS2O3系统，将配方中PbO用TiO2、Nb2O5等氧化物取代，AS2O3去掉调整氧化物碳酸盐与硝酸盐的比例〔例如BaCO3、Ba(NO3)〕。
NLaF类SiO2、B2O3、La2O3、BaO、CaO、ZnO、PbO、ZrO2、AS2O3系统，将配方中PbO用TiO2、Nb2O5、WO3等氧化物取代，AS2O3去掉调整氧化物碳酸盐和硝酸盐比例，例如BaCO3、Ba(NO3)、Ca(NO3)2或工艺上采取措施。
NZLaF、NLaSF类SiO2、B2O3、La2O3、ZnO、Y2O3、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、TiO2、PbO、AS2O3将配方中PbO用TiO2、Ta2O5、WO3、BaO等取代，去掉AS2O3从工艺上采用措施。
由于在配方中不含有Pb及AS2O3。采用其它成份澄清剂及改变工艺措施，形成光学性能、熔炼性能、成型性能等性能良好的无污染环境的镧系光学玻璃。
具体实施例方式本发明NLaK类SiO2、B2O3、La2O3、BaO、PbO、AS2O3系统，将配方中PbO用TiO2、Nb2O5等氧化物取代，AS2O3去掉调整氧化物碳酸盐与硝酸盐的比例〔例如BaCO3、Ba(NO3)〕。
NLaF类SiO2、B2O3、La2O3、BaO、CaO、ZnO、PbO、ZrO2、AS2O3系统，将配方中PbO用TiO2、Nb2O5、WO3等氧化物取代，AS2O3去掉调整氧化物碳酸盐和硝酸盐比例，例如BaCO3、Ba(NO3)、Ca(NO3)2或工艺上采取措施。
NZLaF、NLaSF类SiO2、B2O3、La2O3、ZnO、Y2O3、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、TiO2、PbO、AS2O3将配方中PbO用TiO2、Ta2O5、WO3、BaO等取代，去掉AS2O3从工艺上采用措施。
本发明NLaK类例举NLaK8最佳配方为(重量份计量)SiO25.1-6.0、B2O332.5-36.2、La2O336.8-39.5、ZrO21.60-1.87、BaO6.5-8.1、ZnO6.8-8.2、Nb2O51.1-1.80、TiO20.9-1.70、CaO2.1-2.82将上述各份混合，经1280℃-1320℃熔制，1160℃出炉成型，600℃-650℃温度退火8-10天，冷却后测得nd1.7200±7×10-4Vd50.41±0.7％，气泡、条纹指标达到要求。
本发明NLaF类例举NLaK3最佳配方为(重量份计量)SiO215.2-18.20、B2O311.20-14.20、BaO21.5-25.2、CaO2.80-3.90、ZnO13.20-15.30、La2O319.26-22.80、ZrO24.63-6.20、TiO21.90-3.10、Nb2O50.2-1.0将上述各份混合，经1310℃-1380℃熔制，1260℃出炉成型，560℃-610℃温度退火8-10天，冷却后测得nd1.7440±7×10-4Vd44.91±0.7％，气泡、条纹指标达到要求。
本发明NZLaF、NLaSF类例举NZLaF31最佳配方为(重量份计量)SiO24.10-5.30、B2O324.8-27.40、La2O336.7-39.5、ZnO2.9-3.7、BaO1.7-2.8、Y2O33.0-4.2、Ta2O53.1-4.2、Nb2O58.1-9.8、ZrO25.8-7.1、TiO20.90-1.7、WO31.20-2.10将上述各份混合，经1340℃-1410℃熔制，1210℃出炉成型，620℃-670℃温度退火8-10天，冷却后测得nd1.8061±7×10-4Vd40.73±0.7％，气泡、条纹指标达到要求。
上述镧系光学玻璃配方中无AS2O3、PbO氧化物。
上述配方中PbO用Nb2O5、TiO2等取代，玻璃比重稍有降低，膨胀系数也略有降低。
采用上述各类牌号配方，先将各组份混合均匀，采用新的工艺技术，在铂金单坩埚炉，用钼棒加热熔制成玻璃，然后采用拉棒工艺，拉成园棒、块状。将上述成型玻璃通过网带粗退火，爆成所需长度，将此玻璃再进退火炉逐渐升温至退火温度，保温10-20小时，逐步降温，用7-9天降至室温。
实施例1NLaK8
本发明的上述实例制造工艺程序基本相同，只是选择系统有不同，以上实例均在300CC铂坩埚，钼电极电炉内熔制，成型采用浇注工艺，退火在电热丝加热炉中进行，退火温度620℃保4小时，以10℃/h每小时降至550℃，然后20℃/h降至350℃闭电，冷至室温，观察玻璃内在质量，再取小样进行nd和nf-nc测定，根据要求进行筛选，然后扩大至50升铂坩埚在钼电极炉中进行生产。
实例2NLaSF016
本发明的上述实例制造工艺程序基本相同，只是选择系统有不同。以上实例均在300CC铂坩埚电极电炉内熔制，成型采用浇注工艺，退火在电热丝加热退火炉中进行，退火工艺650℃保4小时，以10℃/h降至580℃，然后20℃/h降至350℃关闭电源，冷至室温，观察玻璃内在质量，再取小样进行nd和nf-nc测定，根据要求进行筛选，然后逐步扩大至18升、50升铂坩埚进行生产。
实例3NLaK4
本发明的上述实例制造工艺程序基本相同，只是在选择同一系统中碳酸钡和硝酸钡的使用比例不同及澄清剂氧化锑采用与否。熔炼成玻璃成品后观察其气泡质量。
以上实例均在2立升铂单坩埚电极电炉内熔制，成型采用浇注工艺，退火在电热丝加热退火炉中进行，退火工艺620℃保4小时，以10℃每小时降至420℃然后20℃小时降至350℃关闭电源，冷至室温，观察玻璃内在质量，再取小样进行折射率和色散系数测定，根据要求进行筛选，然后扩大至18立升铂坩埚进行生产。
化学材料说明B2O3氧化硼Al2O3氧化铝SiO2氧化硅 TiO2氧化钛BaO 氧化钡Sb2O3氧化锑PbO 氧化铅Y2O3氧化钇As2O3氧化砷ZrO2氧化锆ZnO 氧化锌CaO 氧化钙CdO 氧化镉Ta2O5氧化钽Nb2O5氧化铌WO3氧化钨La2O3氧化镧
权利要求
1.一种无砷、无铅镧系光学玻璃，包括SiO2、B2O3、La2O3、BaO，其特征是还包括TiO2、Nb2O5。
2.根据权利要求1所述的一种无砷、无铅镧系光学玻璃，以重量百分比计量，SiO25.1-6.0、B2O332.5-36.2、La2O336.8-39.5、ZrO21.60-1.87、BaO 6.5-8.1、ZnO 6.8-8.2、Nb2O51.1-1.80、TiO20.9-1.70、CaO 2.1-2.82；将上述各份混合，经1280℃-1320℃熔制，1160℃出炉成型，600℃-650℃温度退火8-10天。
3.一种无砷、无铅镧系光学玻璃包括SiO2、B2O3、La2O3、BaO、CaO、ZnO、ZrO2，其特征是还包括TiO2、Nb2O5、WO3等氧化物。
4.根据权利要求3所述的一种无砷、无铅镧系光学玻璃，以重量百分比计量，SiO215.2-18.20、B2O311.20-14.20、BaO 21.5-25.2、CaO 2.80-3.90、ZnO 13.20-15.30、La2O319.26-22.80、ZrO24.63-6.20、TiO21.90-3.10、Nb2O50.2-1.0将上述各份混合，经1310℃-1380℃熔制，1260℃出炉成型，560℃-610℃温度退火8-10天。
5.一种无砷、无铅镧系光学玻璃包括SiO2、B2O3、La2O3、ZnO、Y2O3、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、TiO2，其特征是还包括TiO2、Ta2O5、WO3、BaO。
6.根据权利要求5所述的一种无砷、无铅镧系光学玻璃，以重量百分比计量，SiO24.10-5.30、B2O32 4.8-27.40、La2O336.7-39.5、ZnO 2.9-3.7、BaO 1.7-2.8、Y2O33.0-4.2、Ta2O53.1-4.2、Nb2O58.1-9.8、ZrO25.8-7.1、TiO20.90-1.7、WO31.20-2.10将上述各份混合，经1340℃-1410℃熔制，1210℃出炉成型，620℃-670℃温度退火8-10天。
全文摘要
本发明公开了一种无砷、无铅镧系光学玻璃(NLaK、NLaF、NLaSF、NZLaF)的配方和工艺本发明的NLaK类SiO
文档编号C03C3/062GK1583622SQ03150460
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月20日 优先权日2003年8月20日
发明者王佩珍 申请人:上海新沪玻璃厂