精密壓型用光學玻璃的製作方法
2023-04-29 05:50:56 1
專利名稱：：精密壓型用光學玻璃的製作方法
技術領域：
：本發明屬於光學玻璃
技術領域：
。具體涉及一種Si02—B203—Al203—ZnO—BaO—CaO—Zr02—Li20—K20—La203—Nb20s體系、不含PbO、As203的精密壓型用光學玻璃。
背景技術：
：眾所周知，過去具有折射率(nd)為1.541.66,阿貝數(Ud)為57~68範圍的光學常數的光學玻璃有重冕玻璃。例如，"玻璃組成數據手冊"1991年(曰本玻璃製品工業會發行)中，作為重冕玻璃記載有很多SK(重冕)型玻璃。但是，由於這些玻璃一般轉變溫度(Tg)高，很多都超過60(TC，結果是成型溫度高。在精密壓型中，如果玻璃的成型溫度增高，則會減小模具的使用壽命，增大壓型件的成本。故希望玻璃的轉變溫度儘可能的降低。作為解決這些問題的辦法，已提出種種在玻璃組成體系中加大量鹼金屬氧化物的玻璃。例如授權公告號為CN1038834C的中國發明專利說明書揭示了一種Si02—B203—SrO—Li20體系的玻璃，其中引入Ti02成份雖然能防止玻璃的日曬作用，但是Ti02的引入將會將玻璃的短波截止波長向波長長的方向移動，同時將加重玻璃的著色。同時含有大量的氧化鍶，不利於阿貝數的控制。專利授權公告號為CN1161297C的中國發明專利說明書中揭示了一種Si02—B203—Al203—ZnO—BaO-Li20—K20體系的玻璃，弓!入大量的BaO。但是BaO的大量引入增大了玻璃的比重，而精密壓型使用的玻璃件的比重偏低較好，可以降低製品的重量。另外，從用戶的使用角度來說，不希望玻璃的比重偏大。因此，專利授權公告號為CN1161297C的中國發明專利說明書中的玻璃組成不利於比重的降低。
發明內容本發明目的在於提供既保持折射率(nd)為1.541.66，阿貝數(ud)為5768範圍的光學常數，以及轉變溫度(Tg)低於535°C，比重為2.53.lg/cm3，具有優良的化學穩定性，並適合大規模化生產的不含PbO、AS203的精密壓型用光學玻璃。本發明的技術解決方案是一種精密壓型用光學玻璃，其特徵是按重量百分比計由Si02:15.050.0%，B203:10.040.0%，Al2O3:0.55.5%，ZnO:2.08.0%，BaO:1024%，CaO:015.0%，Zr02:05.0%，Nb205:02.0%，La203:1.05.0%，Li20:4.010.0%，K20:02.0%，Sb203:00.5%範圍的各成分組成，每種玻璃的各個成分之和為100%。本發明技術解決方案中的成分Li20與K20按重量百分比之和為4.011.0%。為達到上述目的，經過大量的試驗研究，結果發現特定的範圍的Si02—B203—Al203_ZnO—BaO—CaO—Zr02—1^20—1^20—1^203—!^205體系的玻璃，具有折射率(nd)為1.541.66，阿貝數。d)為5768範圍的光學常數，轉變溫度(Tg)低於535。C，比重為2.53.lg/cm3，不含PbO、AsA，為高性能的精密壓型用光學玻璃。本發明具有以下特點-1、具有折射率(iid)為1.541.66，阿貝數(ud)為5768範圍的光學常數；2、當^0+!^0的重量百分比之和為4.011.0%時，轉變溫度(Tg)低於535。C;3、比重為2.53.lg/cm3;4、不含有PbO、As203成分;5、適合精密壓型；6、具有優良的化學穩定性，並適用於規模化生產。限定上述各成分範圍的理由如下Si02作為形成玻璃的氧化物是必須的成分，如果低於15%，玻璃的穩定性會急劇下降，超過50%，熔化性能變壞，同時不利於轉變溫度的降低。B203作為形成玻璃的氧化物也是重要組份，是使玻璃具有低轉變溫度特性的必需組分，如果低於10%,熔化性能變壞同時會使析晶性能變壞，大於40%，化學穩定性變差。Al203是提高玻璃化學穩定性的有效成分，若低於0.5%達不到效果，若大於5.5%，熔化性能變壞，同時析晶性能變壞，不利於轉變溫度的降低。ZnO是提高化學穩定性，降低轉變溫度的必須成分，如果低於2.0%，效果不夠好，如果高於8.0%，析晶性能變壞，同時不利於玻璃的熔煉。BaO是維持光學常數在給定範圍內的主要成分，通過與本發明中規定的特定範圍的B203與Si02共存，可保持轉變溫度低的特性，又顯示優良化學穩定性的重要組分，若低於10%,不能夠達到希望的光學參數，若超過24%，不能夠達到降低比重的目的。Li20、K20鹼金屬氧化物是賦予玻璃低轉變溫度特性和提高熔化性能效果的重要組份。在這些成分中，尤其是Li20賦予玻璃低轉變溫度特性的效果格外大，故是極重要的成分，為了保持玻璃良好的析晶性能，又發揮其效果，必須在4.0%以上，而且要得到化學穩定性好的玻璃，應控制在10%以下。K20是提高玻璃熔化性能的必要成分，若超過2.0%,化學穩定性惡化。Li20與K20的總量若在4.0%以下，熔化性能會變壞，而且不能將轉變溫度降低到535""C以下，要得到化學穩定性特別好的玻璃，應當控制在11.0%以下。CaO是提高玻璃化學穩定性的有用成分，同時可以降低玻璃的高溫粘度，提高玻璃的低溫粘度，有助於玻璃熔煉的成份，而且可減小玻璃的比重。但是，CaO的含量超過15X,玻璃的析晶傾向增大。Zr02可防止析晶傾向，提高化學穩定性，提高折射率(nd),但超過5.0%反會增大析晶傾向，而且會降低玻璃的熔化性能。1^203可提高玻璃的折射率，若低於1.0%沒有多大效果，若高於5.0%會增大玻璃的比重，不利於玻璃的輕量化。Nb20s可提高玻璃的化學穩定性，同時可以調整玻璃的光學常數。如果超過2.0%，光學常數將會超出範圍。Sb203作為玻璃熔融時的澄清劑，可任意的添加，其量可低於0.5%。具體實施方式本發明提供了4個實施例和現有技術的2個比較例。實施例1至實施例4、比較例a、比較例b的玻璃成分(重量百分比)、光學常數折射率(rid)、阿貝數(vd)、轉變溫度(Tg)、比重(P)、著色度(入80/入5)的測試結果示以表按照給定的比例稱量氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和氫氧化物等通用的原料進行混合後，加到鉑坩堝中，熔融的難易程度隨組分而異，一般在12501380。C的溫度下，大約24小時熔融、攪拌均勻後，澆注到模具中，經慢慢冷卻，可容易地製得這些玻璃試料。表ltableseeoriginaldocumentpage6由表1看出，本發明實施例的玻璃均具有給定的光學常數，535i:以下的轉變溫度，2.53.1g/citf'的比重，比比較例的比重明顯輕，起波明顯向短波方向位移。此外，這些玻璃的熔化性能良好，而且實施例的玻璃在精密壓型過程中與比較例中過去的光學玻璃相比，脫模性好,對模具的損傷小，能夠延長模具的使用壽命。發明效果如上所述，本發明為不含PbO、AS203的精密壓型用光學玻璃，SiO廣B203—Al203—ZnO—BaO—CaO—Zr02—Li20—K20—La203—Nb205體系具有特定的組成，且有折射率(W)為1.541.66，阿貝數為57~68範圍的光學常數，轉變溫度(Tg:)低於535°C，比重為2.53.lg/cm3的特徵，脫模性好，而且具有極好的化學穩定性。而且，玻璃的熔化性能好，容易製造，適合用作精密壓型用材料。權利要求1.一種精密壓型用光學玻璃，其特徵是按重量百分比計由SiO215.0～50.0％，B2O310.0～40.0％，Al2O30.5～5.5％，ZnO2.0～8.0％，BaO10～24％，CaO0～15.0％，ZrO20～5.0％，Nb2O50～2.0％，La2O31.0～5.0％，Li2O4.0～10.0％，K2O0～2.0％，Sb2O30～0.5％範圍的各成分組成，每種玻璃的各個成分之和為100％。2、按照權利要求1所述的一種精密壓型用光學玻璃，其特徵是所述的成分Li20與K20按重量百分比之和為4.011.0%。全文摘要本發明為精密壓型用光學玻璃。屬於光學玻璃
技術領域：
。主要是提供一種不含PbO、As2O3、折射率(nd)在1.54～1.66之內，阿貝數(νd)在57～68之內的精密壓型用光學玻璃。它的特徵是按重量百分比計由SiO215.0～50.0％，B2O310.0～40.0％，Al2O30.5～5.5％，ZnO2.0～8.0％，BaO10～24％，CaO0～15.0％，ZrO20～5.0％，Nb2O50～2.0％，La2O31.0～5.0％，Li2O4.0～10.0％，K2O0～2.0％，Sb2O30～0.5％範圍的各成分組成，每種玻璃的各個成分之和為100％。具有轉變溫度(Tg)低於535℃、比重為2.5～3.1g/cm3、適合精密壓型、優良的化學穩定性，並適用於規模化生產的特點，主要用於精密壓型的光學玻璃。文檔編號C03C3/068GK101215083SQ20071005122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,戎俊華,李克炎,陳豔麗,黃少林申請人:湖北新華光信息材料股份有限公司