CN107098579B - 环保镧冕光学玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保镧冕光学玻璃,其化学成分的重量份数为:B2O3:3~53份、La2O3:3~45份、CaO:0~30份、SiO2:4~30份、Al2O3:0~5份、ZnO:0~18份、ZrO2:0~8份、Li2O:0~3份、BaO:0~55份、TiO2:0~10份、Sb2O3:0.001~1份、Y2O3:0~18份、Na2O:0~6份、WO2:0~3份、SrO:0~15份、Nb2O5:0~15份。本发明的环保镧冕光学玻璃中不含对环境危害很大的Pb、As,且本产品的折射率(nd)在1.65~1.76,阿贝数(Vd)在50~60之间。本发明的环保镧冕光学玻璃光学常数稳定,一致性好,气泡、条纹等级优良,生产工艺简单,良品率高。
Description
技术领域
本发明属于玻璃制备领域,具体涉及一种环保镧冕光学玻璃及其制备方法。
背景技术
目前的镧冕光学玻璃,由于含有氧化铅和氧化砷,对环境造成污染,随着社会的发展,人们对环保意识的逐渐增强,含有害物质的传统光学玻璃正逐步被环保光学玻璃所取代。仅仅采用一种或多种成分代替氧化铅通常不能达到氧化铅在玻璃***中所起到的作用而形成所需光学性能要求的玻璃。
环保镧冕光学玻璃主要用作光学***中的透镜和棱镜,用于像的传递,是光学仪器的核心部分。近年来广泛用于相机镜头及安防***中,随着数码相机、数字摄像机、照相手机等的日益流行,对光学玻璃的需求量也越来越大,并且对光学玻璃的性能也提出了更高的要求。
光学玻璃需要具备高折射率、低阿贝数,从而在进行特殊光学***设计中,可实现弥补和校正色差的目的;另外,还需要具有较高的强度和耐磨性能,才能延长其使用寿命,保证产品品质。而现有技术中的大部分产品往往只注重追求高折射率而忽视了光学玻璃需要具备的其他属性。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种折射率(nd)在1.65~1.76、阿贝数(Vd)在50~60之间,不含对环境有害的Pb、As等重金属元素,光学玻璃光学常数稳定,一致性好,气泡、条纹等级优良,生产工艺简单,良品率高的环保镧冕光学玻璃。
本发明提供一种环保镧冕光学玻璃,其化学成分的重量份数为:B2O3:3~53份、La2O3:3~45份、CaO:0~30份、SiO2:4~30份、Al2O3:0~5份、ZnO:0~18份、ZrO2:0~8份、Li2O:0~3份、BaO:0~55份、TiO2:0~10份、Sb2O3:0.001~1份、Y2O3:0~18份、Na2O:0~6份、WO2:0~3份、SrO:0~15份、Nb2O5:0~15份。
一种环保镧冕光学玻璃的制备方法,其包括如下步骤:按配比称取各原料,用V形混料机将各组分原料混合均匀后,由粉料先熔制玻璃渣,再加入电气混合生产线熔化,澄清,均化,采用流料方式成型,退火后即得所述光学玻璃。
本发明具有以下优点:
第一,本发明的环保镧冕光学玻璃中不含对环境危害很大的Pb、As,且本产品的折射率(nd)在1.65~1.76、阿贝数(Vd)在50~60之间;
第二,本发明的环保镧冕光学玻璃光学常数稳定,一致性好,生产工艺简单,可批量生产且质量优良,良品率高;
第三,本发明的环保镧冕光学玻璃中不含对环境有害的Pb、As等重金属元素,还具有较高的强度和耐磨性能,使用寿命长,能够较好的满足光学玻璃市场需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
本实施方式提供一种环保镧冕光学玻璃,其化学成分的重量份数为:B2O3:3~53份、La2O3:3~45份、CaO:0~30份、SiO2:4~30份、Al2O3:0~5份、ZnO:0~18份、ZrO2:0~8份、Li2O:0~3份、BaO:0~55份、TiO2:0~10份、Sb2O3:0.001~1份、Y2O3:0~18份、Na2O:0~6份、WO2:0~3份、SrO:0~15份、Nb2O5:0~15份。
作为优选方案,所述环保镧冕光学玻璃化学成分的重量份数为:B2O3:13~37.75份、La2O3:3.82~41.55份、CaO:0~10份、SiO2:5~24.32份Al2O3:0~2.5份、ZnO:0~13.27份、ZrO2:0~6.06份、Li2O:0~1.8份、BaO:15.5~48份、TiO2:0~8.64份、Sb2O3:0~0.25份、Y2O3:0~9.65份、Na2O:0~5份、WO2:0~2.62份、SrO:0~10.5份、Nb2O5:0~9.15份。
作为优选方案,所述环保镧冕光学玻璃化学成分的重量份数为:B2O3:6~50份、La2O3:3~43份、CaO:2~26份、SiO2:3~28份、Al2O3:0.5~2.5份、ZnO:1~15份、ZrO2:1~6.5份、Li2O:0.5~1.8份、BaO:3~52份、TiO2:8~9份、Sb2O3:0.005~0.3份、Y2O3:3~14份、Na2O:3.5~4.5份、WO2:0.1~2份、SrO:0.3~11份、Nb2O5:0.05~1份。
本发明中La2O3折射率高,色散低,是高折射率、低色散光学玻璃理想的组成成分。
本发明中由于ZrO2是中间氧化物,能提高玻璃的析晶性能、化学稳定性,降低玻璃的热膨胀系数。进一步地,所述ZrO2在该光学玻璃原料配方中的含量低于7%。
本发明中Li2O起断键作用,助溶作用强烈,使玻璃膨胀系数降低,结晶倾向变小,但是引入量过大则效果相反。在本配方中Li2O以碳酸锂的形式引入。
本发明中Na2O既是玻璃成分,又是重要的助熔剂,在本配方中只有一个优选方案使用。
本发明中ZnO在冕牌玻璃中引入少量替代Ba可以减少玻璃对砖的侵蚀,降低玻璃粘度和膨胀系数。
本发明中SiO2是玻璃形成氧化物,以硅-氧四面体的结构组元形成不规则的连续网络,成为玻璃的骨架。玻璃中的SiO2能降低玻璃的热膨胀系数,提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、耐热性、硬度、机械强度;
本发明中B2O3也是玻璃的形成氧化物,以硼-氧四面体为结构组元,与硅-氧四面体共同组成结构网络。玻璃中引入B2O3可降低玻璃析晶倾向,提高玻璃化学稳定性,但是随引入量的增加会使玻璃出现某些性质的明显变化。在本配方中B2O3以硼酸形式引入。
本发明中BaO作为光学玻璃网络外体,能够提高玻璃的折射率、比重和光泽度含量增加会降低玻璃的化学稳定性、热稳定性,同时会加剧对耐火材料的侵蚀。在本配方中以碳酸钡和硝酸钡两种形式引入。
本发明中CaO作为网络外体在玻璃中的组要作用是稳定剂,即增加玻璃的化学稳定性和机械强度。在本配方中CaO以碳酸钙的形式引入
本发明中Al2O3能改善玻璃热稳定性和化学稳定性,但是引入量过大会导致熔炼困难,气泡难以消除。
本发明中TiO2的引入使光学玻璃增加网络氧化物含量,从而增加玻璃的折射率、降低玻璃高温粘度,有利于光学玻璃澄清和条纹消除。在本配方中只有一种优选方案使用。
本发明中Sb2O3替代As引入作为新的澄清剂,和硝酸盐同时引入有利于玻璃内气泡的消除。
SrO、Nb2O5、Y2O3色散低,是阿贝数大于45的光学玻璃重要组成。本发明镧系玻璃中引入能改善玻璃析晶性能。
本发明中WO2在光学玻璃中对色散的影响特别大,引入少量即可显著调整光学玻璃色散。
表1位本发明列举的7个实施例的具体原料见及制得的光学玻璃的各参数(所得数据为-4℃/h退火后所测数据)。
表1:
本实施方式还提供一种环保镧冕光学玻璃的制备方法,该方法包括如下步骤:按上述配比称取各原料,用V形混料机将各组分原料混合均匀后,由粉料先熔制玻璃渣,再加入电气混合生产线熔化,澄清,均化,采用流料方式成型,退火后即得所述光学玻璃。
本发明提供的环保镧冕光学玻璃不含对环境有害的Pb、As等重金属元素,环保性能优良,折射率(nd)在1.65~1.76,阿贝数(Vd)在50~60之间。在实际生产中光学常数稳定,一致性好,气泡、条纹等级优良;生产工艺简单,良品率高。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种环保镧冕光学玻璃,其特征在于:环保镧冕光学玻璃化学成分的重量份数为:B2O3:31.87份、La2O3:41.55份、CaO:2.66份、SiO2:4.96份、ZnO:5.41份、ZrO2:6.06份、Sb2O3:0.008份、Y2O3:7.17份、WO2:1.36份、SrO:10份,所述环保镧冕光学玻璃由如下方法制备:按配比称取各原料,用V形混料机将各组分原料混合均匀后,由粉料先熔制玻璃渣,再加入电气混合生产线熔化,澄清,均化,采用流料方式成型,退火后即得所述光学玻璃,且制备的光学玻璃的折射率为1.746、阿贝数为50.96;SiO2以硅-氧四面体的结构组元形成不规则的连续网络,成为玻璃的骨架,B2O3以硼-氧四面体为结构组元,与硅-氧四面体共同组成结构网络。
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