一种高折射率的光学玻璃制造技术

本发明专利技术公开了一种光学玻璃，其组成按重量百分比表示，包括：SiO2：5‑15％、B2O3：10‑30％、La3O2：18‑30％、Nb2O5：5‑15％、Gd2O3：4‑20％、Bi2O3：2‑8％、TiO2：1‑8％、ZrO2：3‑12％、Ta2O5：2‑10％、CaO：1‑10％、Sb2O3：0‑0.2％；其中所述Bi2O3为掺杂Zn2+的Bi2O3。本发明专利技术提出的该光学玻璃，通过在Bi2O3中掺杂Zn2+，避免了使用对熔炼装置侵蚀性强的ZnO，且同时保留了ZnO对于获得高质量的光学玻璃的贡献。

A high refractive index optical glass

The present invention discloses an optical glass, whose composition is expressed by weight percentage, including: SiO2:5_15%, B2O3:10_30%, La3O2:18_30%, Nb2O5:5_15%, Gd2O3:4_20%, Bi2O3:2_8%, TiO2:1_8%, ZrO2:3_12%, Ta2O5:2_10%, CaO:1_10%, Sb2O3:0.2%. The Bi2O3 is Zn2+ doped Bi2O3. By doping Zn2+ in Bi2O3, the proposed optical glass avoids the use of ZnO with strong corrosiveness to the smelting device, and retains the contribution of ZnO to obtaining high quality optical glass.

【技术实现步骤摘要】
一种高折射率的光学玻璃
本专利技术涉及光学材料的
，尤其涉及一种高折射率的光学玻璃。
技术介绍
光学玻璃是用于制造光学仪器或机械系统中的透镜、棱镜、反射镜和窗口等的玻璃材料。光学玻璃透光性能好、折光率高，被广泛应用于制造眼镜片、照相机、望远镜、显微镜和透镜等光学仪器。随着科技的进步，数码产品更新换代，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。中国专利申请CN1772671A公开了一种折射率在1.65-1.74，阿贝数为36-45的光学玻璃。其组分中含有8-30重量％的ZnO和5-26重量％的BaO。由于ZnO和BaO的含量高，在玻璃原料的熔解过程中，对熔炼装置的侵蚀性强，难于熔炼出内在质量优良的玻璃，同时BaO的引入影响玻璃的密度。中国专利申请CN101229955A公开了一种折射率在1.69-1.74，阿贝数在40-45范围内的光学玻璃，其组成中含有26-40重量％的ZnO。由于ZnO含量高，在玻璃原料的熔解过程中，对熔炼装置的侵蚀性强，难于熔炼出内在质量优良的玻璃。中国专利申请CN102241479A公开了一种折射率在1.75-1.95，阿贝数在30-40范围内的光学玻璃，其组成中含有5-20重量％的ZnO。由于ZnO含量高，在玻璃原料的熔解过程中，对熔炼装置的侵蚀性强，难于熔炼出内在质量优良的玻璃。由上可知，过多的ZnO会使玻璃耐失透性和化学稳定性变差。但是ZnO是形成低熔点光学玻璃的重要组分，摒弃使用ZnO对于获得高质量的光学玻璃亦是一种损失。
技术实现思路
基于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种高折射率的光学玻璃，通过在Bi2O3中掺杂Zn2+，避免了使用对熔炼装置侵蚀性强的ZnO，且同时保留了ZnO对于获得高质量的光学玻璃的贡献。本专利技术提出的一种高折射率的光学玻璃，其组成按重量百分比表示，包括：SiO2：5-15％、B2O3：10-30％、La3O2：18-30％、Nb2O5：5-15％、Gd2O3：4-20％、Bi2O3：2-8％、TiO21-8％、ZrO2：3-12％、Ta2O5：2-10％、CaO：1-10％、Sb2O3：0-0.2％；其中所述Bi2O3为掺杂Zn2+的Bi2O3。优选地，所述光学玻璃还包括Y2O3：1-10％。优选地，以重量百分含量比计，0.3≤SiO2/B2O3≤1.2。优选地，以重量百分含量比计，1.5≤La3O2/SiO2≤4。优选地，以重量百分含量比计，0.4≤La3O2/(La3O2+Nb2O5+Gd2O3)≤0.6。优选地，以重量百分含量比计，8％≤Bi2O3+TiO2+ZrO2≤20％。优选地，所述Bi2O3中Zn2+的掺杂含量为5-10wt％。优选地，制备所述Bi2O3的方法包括：将硝酸铋溶于乙二醇中，加入锌盐混匀，再送入微波反应器中进行微波加热处理，采用功率为300-600W的微波，分5-8次进行微波加热，每次加热2-6min，冷却，过滤后用水和无水乙醇分别洗涤，干燥后在500-600℃下焙烧1-2h，得到掺杂Zn2+的Bi2O3。优选地，所述光学玻璃的密度低于3.50g/cm3，玻璃化转变温度为600℃以下。本专利技术的有益效果在于，本专利技术不含有对熔炼装置侵蚀性强的ZnO，而通过在Bi2O3中掺杂Zn2+，减轻玻璃生产过程中对熔炼装置的侵蚀作用的同时，又能减低光学玻璃的熔点，并且采用Bi2O3能够提高玻璃的稳定性，高折射率高分散化，降低玻璃化转移点(Tg)，因此是实现本专利技术目的所不可缺少的成分；采用适量的Ta2O5、Gd2O3、Y2O3，使得本专利技术的光学玻璃具有较低的密度和优异的耐失透性能；控制配方中的SiO2/B2O3的比例，增大了玻璃的成型粘度。最终本专利技术通过优化各组分的配比，提高了光学玻璃的透过率和产品质量，减轻熔炼过程对熔炼装置的侵蚀，降低光学玻璃的制造成本，可得到具有优异的高折射低色散光学玻璃。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。在本专利技术的光学玻璃中，由下面所述的原因选择上述含量的每种组分。如下所述中，各组分的含量是以重量百分比(wt％)来表示的。SiO2是玻璃网络生成体，是光学玻璃的骨架，具有提升玻璃化学稳定性、维持玻璃抗析晶性能的作用，因此控制SiO2的重量百分含量为5％以上，过低的SiO2含量降低玻璃中的桥氧含量，玻璃的析晶上限温度超过1100℃，同时玻璃的光透过性能恶化，但重量百分含量超过15％，则玻璃变得很难熔，且无法获得本专利技术所需要的折射率，同时会降低Nb2O5在玻璃中的熔融性，因此SiO2重量百分含量优选在5-15％的范围内。B2O3是玻璃网络生成体，尤其是在高折射低色散的镧系玻璃中，B2O3是得到析晶稳定玻璃的必要成分。当B2O3含量低于10％时，玻璃的析晶稳定性不够理想；但当B2O3含量高于30％时，玻璃的化学稳定性会降低。因此，B2O3含量限定在10-30％。通过调节SiO2/B2O3的比值，可以起到调节玻璃粘度的作用。玻璃的粘度是制定生产工艺的重要依据，玻璃的澄清温度、成型温度、热处理温度的制定都取决于玻璃的粘度。因此，合适的玻璃粘度能够有效地降低玻璃的生产难度。当SiO2/B2O3的比值在0.3-1.2范围内时，玻璃具有合适的粘度。La3O2是获得本专利技术所需高折射低色散特性的必须组分，如果该组分含量不足18％，则光学常数难以达到设计要求；而当其含量大于30％时，玻璃的耐失透性能会出现明显恶化。因此，本专利技术的La3O2的含量为18-30％。Nb2O5具有提高光学玻璃的折射率、改善化学稳定性和析晶性能的作用，是本专利技术的光学玻璃的必需成分。在本专利技术中，当其重量百分含量小于5％时，达不到本专利技术预期的光学性能，但其重量百分含量超过15％时，玻璃的析晶性能会逐渐变差，且达不到本专利技术预期的光学性能。其重量百分含量优选控制在：5-15％范围内。Gd2O3对于增加折射率降低色散有帮助，当Gd2O3含量少于4％时，上述效果不明显；但是其含量高于20％时，玻璃的耐失透性能及化学稳定性变差。因此，本专利技术中，Gd2O3的含量为4-20％。本专利技术高折射低色散作用的组分还引入Y2O3，以改善玻璃的熔融性、耐失透性，同时还可以降低玻璃析晶上限温度，若其含量小于1％，则效果不明显；但若其含量超过10％，则玻璃的稳定性、耐失透性降低。因此，Y2O3含量范围为1-10％。La3O2、Nb2O5、Gd2O3都可以起到增加折射率降低色散的作用，而当仅仅使La3O2、Nb2O5、Gd2O3在上述范围内时，玻璃的耐失透性能并不稳定。因此，本专利技术的光学玻璃使La3O2与La3O2、Nb2O5、Gd2O3总含量的比值为0.4-0.6的范围，脱离上述范围时玻璃的热稳定性恶化、耐失透性能降低。Bi2O3能够提高玻璃的稳定性，高折射率高分散化，降低玻璃化转移点(Tg)，因此是实现本专利技术目的所不可缺少的成分；如果含有过量的Bi2O3，就容易破坏玻璃的稳定性，而如果过少的话就难以满足本专利技术的目的。因此，Bi2O3的含量优选2-8％。TiO2是对提高玻璃折射率、赋予高分散、降低液相温度有效的任意成分，但是过量的话反而容易增加玻璃的失透性。因此，优选8％以下。ZrO2具有改善光学玻璃的光学常数和提高耐失透性及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高折射率的光学玻璃，其特征在于，其组成按重量百分比表示，包括：SiO2：5‑15％、B2O3：10‑30％、La3O2：18‑30％、Nb2O5：5‑15％、Gd2O3：4‑20％、Bi2O3：2‑8％、TiO2 1‑8％、ZrO2：3‑12％、Ta2O5：2‑10％、CaO：1‑10％、Sb2O3：0‑0.2％；其中所述Bi2O3为掺杂Zn2+的Bi2O3。

【技术特征摘要】
1.一种高折射率的光学玻璃，其特征在于，其组成按重量百分比表示，包括：SiO2：5-15％、B2O3：10-30％、La3O2：18-30％、Nb2O5：5-15％、Gd2O3：4-20％、Bi2O3：2-8％、TiO21-8％、ZrO2：3-12％、Ta2O5：2-10％、CaO：1-10％、Sb2O3：0-0.2％；其中所述Bi2O3为掺杂Zn2+的Bi2O3。2.根据权利要求1所述高折射率的光学玻璃，其特征在于，还包括Y2O3：1-10％。3.根据权利要求1或2所述高折射率的光学玻璃，其特征在于，以重量百分含量比计，0.3≤SiO2/B2O3≤1.2。4.根据权利要求1-3任一项所述高折射率的光学玻璃，其特征在于，以重量百分含量比计，1.5≤La3O2/SiO2≤4。5.根据权利要求1-4任一项所述高折射率的光学玻璃，其特征在于，以重量百分含量比计，0.4≤La...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳胜明，
申请(专利权)人：望江县天长光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34