CN1038834C - 光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

一种光学玻璃，其主要成分包括(重量%)：25-50%SiO2，16-40% B2O3，5-25%SrO，1-10%Li2O。其光学数据为：折射指数(Nd)1.55-1.65，阿贝值(υd)55-63，屈服点(At)低于600℃。此玻璃适用于模压成型。

Description

光学玻璃
本发明涉及光学玻璃。具体是SiO2-B2O3-SrO-Li2O体系的光学玻璃，其光学数据为：折射指数(Nd)为1.55-1.65，阿贝值(νd)为55-63，具优等耐化学性和校低的软化点。
本技术领域已知具有上述光学数据的是重冕(heavy Crown)体系。例如，由Japan Glass Products Industries Association出版的“Glass Composition Data Book(1991)”描述了多种SK(Schot目录的名称)型的玻璃。然而这些玻璃一般具有高的屈服点(At)，超过600℃，并由于此原因，需要高的成形温度。因此这些玻璃不适用于以模压法直接成形光学元件，此直接方法在模压成形后应不需要研磨或抛光工序。在模压时，出现的问题是当玻璃成形温度高时使模具使用寿命缩短，因此，用于模压的玻璃的屈服点应当尽可能地低。
为克服此一问题，有人提出一种玻璃体系，向其中引入R′2O(其中R′代表碱金属)。例如，日本专利申请公开Hei-4-292435披露了一种玻璃，其中含有TeO2成分来防止由于在常规SiO2-B2O3-BaO体系的玻璃中引入R′2O而导致的耐化学性变坏。然而，此玻璃的抗酸性能不足。另一例，日本专利申请公开Sho-60-122747披露了一种SiO2-B2O3-CaO-Li2O体系的玻璃。然而，此玻璃的抗酸性能也不足，并且趋向于表面变色，因此不适用于模压成形。
本发明的目的是提供一种光学玻璃，其光学数据为折射指数(Nd)约1.55-1.65，阿贝值(νd)约55-63，屈服点(At)适用于模压，并仍具有优等的耐化学性。
为达到上述目的，发明人作了大量研究和实验，并且有如下发现而完成本发明，即具有特定组成范围的SiO2-B2O3-SrO-Li2O体系的光学玻璃具有上述所要求的光学数据并且适用于模压成形，即具有低的屈服点和优等的耐化学性，这种组成的玻璃是以往未曾披露的。
按本发明达到上述目的的光学玻璃的重量百分组成如下：
    SiO2           25-50％
    B2O3         16-40％
    Al2O3        0-5％
    TiO2           0-1％
    ZrO2           0-5％
    ZnO             0-5％
    MgO             0-5％
    CaO             0-8％
    SrO             5-25％
    BaO             0-9％
    Li2O           1-10％
    Na2O           0-5％
    Sb2O3        0-1％
本发明提供的光学玻璃具如下光学数据：折射指数(Nd)1.55-1.65，阿贝值(νd)55-63，屈服点(At)低于600℃，与常规光学玻璃相比具优等耐化学性。此外，本发明的光学玻璃容易加工制造和均匀化，从而适于模压成形。
对于本发明的光学玻璃而言，选择上述的各成分含量范围的理由如下。在下文中，各成分含量是以重量百分率表示的。
SiO2是形成玻璃的必需成分，其含量范围为25-50％。若低于25％，玻璃的耐化学性不佳；若超过50％，难于保持低的软化点，也难于保持作为本发明的光学玻璃的目标指标的各项光学数据。
B2O3成分有利于使玻璃具低的软化点。若其含量低于16％，玻璃的反玻璃化趋势增加；若超过40％，耐化学性变差。
Al2O3成分有利于玻璃的耐化学性。若其含量超过5％，反玻璃化趋势增加，同时屈服点温度(At)增高。
加入TiO2可以防止玻璃的日晒作用(solarization)，以及调节其光学数据。其含量最高为1％已足够。
加入ZrO2可以提高折射指数和改进耐化学性。若其含量超过5％，反玻璃化趋势增加。
在本发明中，含有SrO是很重要的，当它与上述含量范围的B2O3共同存在时，业已发现能保持低的软化点和具有优等抗酸性能。
在具有上述光学数据的常规式玻璃体系中，加入SrO是为了调节光学数据，并作为与BaO和CaO功能一样的成分。本发明则意外地发现，SrO成分不仅使玻璃的折射指数增大，并且从全面来讲，与其他二价金属氧化物相比，是有利于低的色散性、耐化学性以及低的软化点的最有益的成分。在从前，将多量的SrO引入玻璃中是困难的，因为它使玻璃的稳定性变差。本发明则意外地发现，借助于加入16％或更多的B2O3成分，虽然加入多量的SrO成分，仍能制成具足够稳定性的玻璃。
为能获得优等耐化学性和低的软化点，同时保持玻璃的稳定性，SrO成分的量应当是5-25％。若少于5％，玻璃的抗酸性能变差；若超过25％，玻璃变得不稳定，而不是原来希望的更稳定。
ZnO、MgO、CaO、BaO成分是另一些可加入的二价金属氧化物，用于调节光学数据。但，若是这些成分的加入量分别超过5％、5％、8％、9％，该玻璃不能达到足够稳定性，其耐化学性变差。
其中的Li2O成分很重要，因为它对于降低玻璃的软化点特别有效。为使此成分发挥此一功能，同时防止反玻璃化趋势增加，此成分的量应在1-10％范围。
可以按需要加入Na2O和K2O成分，以便获得低的软化点。这些成分的量不应超过5％，以防反玻璃化趋势增大和保持好的耐化学性。
可以加入Sb2O3成分作为熔化玻璃时的澄清剂。此成分的量最高1％已足。
在需要时，可以加入上述之外的其他成分，例如La2O3、Bi2O3、Cs2O、SnO、F，其总量最高可达约3％，用于调节光学数据，改进熔化性质，防止反玻璃化趋势。
实施例
以下的表中列出按本发明所制的光学玻璃(例1-例10)以及对比实施例所制常规光学玻璃(A、B、C)，还包括各测试结果：折射指数(Nd)、阿贝值(νd)、屈服点(At，℃)、耐化学性。
                                 (重量％)
    No           实施例
    1     2
    SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3     27.440.01.04.67.011.02.06.01.0     42.024.01.03.022.87.00.2
    ndνdAt     1.594459.7537     1.583462.7541
    抗酸性能     ○     ○
                                               (重量％)
    No                  实施例
    3     4     5
    SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3     44.023.03.00.21.01.63.017.17.00.1     45.217.05.05.017.75.05.00.1     45.220.00.51.50.513.29.010.00.1
    ndνdAt     1.579261.8549     1.567661.0548     1.592260.2525
    抗酸性能     ○     ○     ○
                                                             (重量％)
    No          实施例         对比实施例
    6     7     A     B
    SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3     46.819.624.59.00.1     50.016.00.11.83.020.68.00.5     38.714.95.040.11.0(As2O3)0.3     42.024.01.022.87.00.2(TeO2)3.0
    ndνdAt     1.586862.9539     1.588661.7533     1.589161.3650     1.581862.8540
    抗酸性能     ○     ○     ○     ×
                       (重量％)
    No     对比实施例
    C
    SiO2B2O3Al2O3TiO2ZrO2ZnOMgOCaOSrOBaOLi2ONa2OK2OSb2O3     45.812.04.08.020.05.05.00.2
    ndνdAt     1.591057.0549
    抗酸性能     ×

Claims (1)

1.一种光学玻璃，其重量百分组成如下：
    SiO2           25-50％
    B2O3         16-40％
    Al2O3        0-5％
    TiO2           0-1％
    ZrO2           0-5％
    ZnO             0-5％
    MgO             0-5％
    CaO             0-8％
    SrO             5-25％
    BaO             0-9％
    Li2O           1-10％
    Na2O           0-5％
    Sb2O3        0-1％
所述光学玻璃的折射指数(Nd)为1.55-1.60，阿贝值(νd)59-63，屈服点(At)低于600℃。
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