高折射高色散光学玻璃的制作方法

专利名称：：高折射高色散光学玻璃的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种高折射高色散光学玻璃，特别涉及一种高折射高色散易于精密模压的光学玻璃。
背景技术：
：光学系统设计的多元化对光学玻璃的品种提出了更多要求，其中折射率在1.90以上、阿贝数在23以下的高折射高色散光学玻璃的市场需求较大。以往此类玻璃组分中均添加Sb203以防止玻璃着色，但Sb203会加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的侵蚀，縮短铂金熔炉的使用寿命，并且组分中的Sb203易导致更多的铂金离子进入玻璃，在玻璃中产生闪点，影响精密模压玻璃质量。目前市场上已有的一种高折射高色散光学玻璃，其玻璃转变温度在65(TC以上，不适于精密模压；同时玻璃的化学稳定性不好，玻璃耐酸达到3类，易侵蚀造成表面劣化。另外光学系统的轻量化也要求光学玻璃具有较小的密度。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种不含Sb203、转变温度较低、化学稳定性好、密度较小的高折射高色散光学玻璃。本发明解决技术问题所采用的技术方案是高折射高色散光学玻璃，所述光学玻璃组份中P203、Ti02、恥205为必需组份，不含Sb203，玻璃折射率在1.90以上，阿贝数在23以下，玻璃转变温度在62(TC以下，密度在3.65以下，耐酸达到1类。进一步的，按氧化物为基准的重量％组成为:P205:22-40%、Ti02:10-30%、Nb205:35-55%、Na20:0-15%、B203:0-8%、Ba0:0-10%、K20:0-8%、Si02:0-5%、Bi203:0-3%、W03:0-8%和Sr0:0-3%。进一步的，按氧化物为基准的重量％组成为P205:22-35%、Ti02:12-25%、Nb205:40-50%、Na20:0-15%、B203:0-8%、Ba0:0-10%、K20:0-8%、Si02:0-5%、Bi203:0-3%、W03:0-8%和SrO:0-3%。进一步的，按氧化物为基准的重量％组成为P205:22-32%、Ti02:12-22%、Nb205:40-50%、Na20:0-15%、B203:0-8%、BaO:O-10%、K20:0-8%、Si02:0-5%、Bi203:0-3%、W03:0-8%和SrO:0-3%。进一步的，所述BaO:1-8%、Na20:2-12%。高折射高色散光学玻璃，按氧化物为基准的重量％组成为P205:22-40%、Ti02:10-30%、Nb205:35-55%、Na20:0-15%、B203:0-8%、BaO:O-10%、K20:0-8%、Si02:0-5%、Bi203:0-3%、W03:0-8o/o禾口SrO:0-3%。进一步的，按氧化物为基准的重量％组成为P205:22-35%、Ti02:12-25%、Nb205:40-50%、Na20:0-15%、B203:0-8%、BaO:O-10%、K20:0-8%、Si02:0-5%、Bi203:0-3%、W03:0-8%和SrO:0-3%。进一步的，按氧化物为基准的重量％组成为P205:22-32%、Ti02:12-22%、Nb205:40-50%、Na20:0-15%、B203:0-8%、BaO:O-10%、K20:0-8%、Si02:0-5%、Bi203:0-3%、W03:0-8%和SrO:0-3%。进一步的，所述BaO:1-8%、Na20:2-12%。进一步的，所述光学玻璃折射率在l.90以上，阿贝数在23以下。进一步的，所述光学玻璃转变温度在62(TC以下，密度在3.65以下。进一步的，所述光学玻璃基于国标GB/T17129方法测量，耐酸达到1类。进一步的，所述光学玻璃折射率在1.90以上，阿贝数在23以下，玻璃转变温度在62(TC以下，密度在3.65以下，基于国标GB/T17129方法测量，耐酸达到1类。模压成型用玻璃预制坯材，采用上述的高折射高色散光学玻璃制成。光学元件，采用上述的高折射高色散光学玻璃制成。光学元件，采用上述的模压成型用玻璃预制坯材模压成型而得到的。本发明的有益效果是本发明的光学玻璃的折射率在1.90以上，阿贝数在23以下，玻璃转变温度在62(TC以下，密度在3.65g/cn^以下，耐酸达到1类，光学玻璃化学性能优异，适用于精密压力成型所使用的预型材及精密压力成型。具体实施例方式以下对本发明的玻璃组份进行说明，在没有特别说明的情况下，各组份的含量为以氧化物为基准的重量％，其中，以氧化物为基准是指，假设作为本发明的玻璃组成成分的原料使用的氧化物、硝酸盐等熔融时全部分解转变成氧化物时，以该生成氧化物的重量总和作为100重量%来表示玻璃中所含有的各成分的组成。在本发明中，P205作为玻璃网络形成组分的必要组分。因磷酸盐玻璃与硅酸盐玻璃比较，其可以在低温下熔化，本发明的玻璃组分中要求引入至少22。/。的P205，当超过40%时，就难以获得高折射率性能，因此，P20s的含量限制为22-40。/。，优选为22-35%，更优选22-32%。Nb205是用于获得本发明的高折射率和高色散性能的必要组分，也是一种提高玻璃化学耐久性的组分。当恥205的含量小于35%时，不能获得本发明的高折射率和高色散性能；当超过55%时，玻璃的抗失透性下降。因此，恥205的含量限制为35-55%，优选40-50%。Ti02具有提高玻璃的折射率、色散和化学耐久性的效果，是本发明必须含有的组分。当其含量过少则难以得到所期望的效果，过多则耐失透性降低，易结晶，因此，Ti02的含量下限优选为10%，更优选12%，上限优选为30%，更优选25%，最优选22%。BaO是用于获得高折射率和高色散的组分，但当大量引入BaO时，玻璃的耐失透性能将降低。因此，BaO的含量限制为0-10。/。，优选1-8%。当将适量的B203加入含P205、Nb205、Ti02的玻璃中时，玻璃在抗失透方面的性能有所提高。然而，8203的含量超过8%，不能获得高折射率和高色散性能。因此，B203的含量限制为0-8%。当适量加入Na20时，可提高玻璃的熔融性的同时使玻璃稳定化的效果，过多则折射率降低，难以得到所期望的光学常数。因此，Na20含量为0-15%，优选2-12%。当适量加入K20时，可降低玻璃的熔点，当1(20含量超过8%时，难以获得预期的高折射率和高色散性能。因此，1(20含量为0-8%。在本发明的光学玻璃中，可以引入Si02用来降低玻璃的着色，并且在少量加入时可以提高玻璃的抗失透性，因此，Si02含量限制为0-5。/。。Bi203和W03是用于实现一些高折射率和高色散玻璃所需的光学常数的任选组分。在本发明中，不引入Bi203和W03也可以实现本发明的目的。当引入Bi203时，其含量优选为0-3%，当引入W03时，其含量优选为0-8%。SrO可作为任选组分，引入时可提高玻璃的耐失透性，但是当过量引入时，难以获得预期的高折射率和高色散性能。因此，SrO含量为0-3。/。。需要特别强调的是，本发明不含有Sb203、As203和PbO组分。Sb203、AS203具有消除气泡和较好的防止玻璃着色的效果，但Sb203、AS203的加入必然加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的铂金侵蚀，导致更多的铂金离子进入玻璃，对铂金熔炉的使用寿命造成不利影响。PbO可显著提高玻璃的高折射率和高色散性能，但PbO和As203都是可造成玻璃污染的物质。本发明的玻璃都采用常规原料生产，使用磷酸、偏磷酸盐、焦酸盐或五氧化二磷作为P205原料，使用碳酸盐、硝酸盐、氧化物为其他组分原料。按常规方法配料后，投入到1180-125(TC的熔炼炉中熔制，经澄清和充分均化后，在1100-115(TC浇注或漏注成型，成型后未经热处理的玻璃呈蓝褐色，必须在590士3(TC保温60-100小时再降温处理，即可获得本发明的光学玻璃。在本发明中，通过设定玻璃的组成，特别是上述优选范围内的组成，可实现如下希望的特性本发明的光学玻璃折射率(nd)在1.90以上，阿贝数(Vd)在23以下，玻璃转变温度(Tg)在62(TC以下，密度(D)在3.65g/cm3以下，耐酸达到1类。其中折射率(nd)值为(-2°C/h)-(-6°C/h)的退火值，折射率与色散系数按照《GB/T7962.l-1987无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。转变温度(Tg)按照《GB/T7962.16-1987无色光学玻璃测试方法线膨胀系数、转变温度和弛垂温度》测试，s卩被测样品在一定的温度范围内，温度每升高rc，在被测样品的膨胀曲线上，将低温区域和高温区域直线部分延伸相交，其交点所对应的温度。密度按照《GB/T7962.20-1987无色光学玻璃测试方法密度测试方法》测试。DA表示按GB/T17192方法测试的玻璃耐酸作用稳定性能。热膨胀系数a是指一定温度范围内温度升高rC时玻璃每单位长度的伸长量，按GB/T7962.16-1987规定的方法测量。下面的表l、表2中给出了20-120。C和100-30(TC的平均热膨胀系数。本发明的光学玻璃可用作压力成型用玻璃预型材料，或者也可直接将熔融玻璃压力成型。用作玻璃预型材时的制造方法及热成型方法无特别限制，可使用公知的制造方法及成型方法。另外，还可对本发明光学玻璃制作的玻璃预型材进行压力加工，制造光学元件，或者也可采用直接对熔融、软化的光学玻璃进行压力加工，制造光学元件。另外，光学元件可用作例如双凸、双凹、平凸、平凹、凹凸透镜等各种透镜、反射镜、棱镜、衍射光栅等。实施例下文述及本发明的10个实施例，但本发明并不受限于这些实施例。将本发明光学玻璃的实施例的组成与这些玻璃的折射率、阿贝数、转变温度、密度、耐酸性能以及热膨胀系数一起表示于表1和表2中，各组分的组成以重量%表示。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表1和表2可以看出，本发明的实施例的光学玻璃都具有上述特定范围的光学常数，即:(nd)在1.90以上，阿贝数(vd)在23以下，玻璃转变温度(Tg)在62(TC以下，密度(D)在3.65g/cn^以下，耐酸达到1类，光学玻璃化学性能优异，适用于精密压力成型所使用的预型材及精密压力成型。权利要求1.高折射高色散光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃组份中P2O3、TiO2、Nb2O5为必需组份，不含Sb2O3，玻璃折射率在1.90以上，阿贝数在23以下，玻璃转变温度在620℃以下，密度在3.65以下，耐酸达到1类。2.如权利要求l所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，按氧化物为基准的重量％组成为Pp5:22-40%、TiO2:10-3(、Nb205:35-55%、Na20:0-15%、B^03:0-S%、BaO:0-10%、K;O:0-8%、SiO2:0-5%、Bi^03:0-3%、TO3:0-8M和SrO:0_3%。3.如权利要求l所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，按氧化物为基准的重量％组成为PP5:22-35%、Ti02:12-25%、Nb205:40-50%,Na20:0_15%、B^)3:0-、Ba0:0_10%、K^):0-8%、Si02:0-5%、Bi^)3:0_3%、TO3:O-M和SrO:0_3%。4.如权利要求l所述的要求所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，按氧化物为基准的重量%组成为PP5:22-32%、Ti02:12-22%、Nb205:40-50%、Na20:0_15%、B^)3:0-,Ba0:0_10%、K^):0-8%、SiO2:0-5%、Bi^3:0_3%、TO3:0-8W和SrO:0_3%。5.如权利要求l-4任一所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，所述BaO:1-8%、Na2°:2-12%。6.高折射高色散光学玻璃，其特征在于，按氧化物为基准的重量%组成为P^5:22-40%、Ti02:10-30%、Nb205:35-55%、Na20:0-15%、B^)3:0-8%、Ba0:0-10%、K^0:0-M,Si02:0-5%、Bi^03:0-3%、TO3:0-ffli和SrO:0-3%。7.如权利要求6所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，按氧化物为基准的重量％组成为Pp5:22-35%、Ti02:12-2^4、Nb205:40-50%、Na20:0-15%、B^03:0-S%、BaO:0-10%、Kp:0-8%、SiO2:0-5%、Bi;D3:0-3%、TO3:0-SM和SrO:0_3%。8如权利要求6所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，按氧化物为基准的重量％组成为Pp5:22-32%、Ti02:12-22%、Nb205:40-50%、Na20:0_15%、Bp3:0-8%、Ba0:0_10%、Kp:0-8%、SiO2:0-5%、Bip3:0-3%、W03:0-8M和SrO:0-319如权利要求6-8所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，所述BaO:1-8%、Na2°:2-12%。10如权利要求9所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃折射率在1.90以上，阿贝数在23以下。11如权利要求9所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃转变温度在62(TC以下，密度在3.65以下。12如权利要求9所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃基于国标GB/T17129方法测量，耐酸达到1类。13如权利要求9所述的高折射高色散光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃折射率在1.90以上，阿贝数在23以下，玻璃转变温度在62(TC以下，密度在3.65以下，基于国标GB/T17129方法测量，耐酸达到1类。14模压成型用玻璃预制坯材，其特征在于，采用权利要求13所述的高折射高色散光学玻璃制成。15光学元件，其特征在于，采用权利要求13所述的高折射高色散光学玻璃制成。16光学元件，其特征在于，采用权利要求14所述的模压成型用玻璃预制坯材模压成型而得到的。全文摘要本发明所要解决的技术问题是提供一种不含Sb₂O₃、转变温度较低、化学稳定性好、密度较小的高折射高色散光学玻璃。高折射高色散光学玻璃，所述光学玻璃组份中P₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅为必需组份，不含Sb₂O₃，玻璃折射率在1.90以上，阿贝数在23以下，玻璃转变温度在620℃以下，密度在3.65以下，耐酸达到1类。本发明的光学玻璃化学性能优异，适用于精密压力成型所使用的预型材及精密压力成型。文档编号G02B1/00GK101591142SQ20091030367公开日2009年12月2日申请日期2009年6月25日优先权日2009年6月25日发明者刚黄申请人:成都光明光电股份有限公司