环保重镧火石光学玻璃制造技术

本发明专利技术公开了一种环保重镧火石光学玻璃，其化学成分的重量份数为：SiO2：1.00～5.00份、B2O3：10.00～27.00份、La2O3：17.00～40.00份、Nb2O5：2.00～20.00份、TiO2：0～11.00份、ZrO2：3.00～7.00份、Ta2O5：0～6.00份、Gd2O3：0～22.00份、WO3：0～7.00份、ZnO：0～25.00份、Sb2O5：0～0.50份、R2O：0～2.00份、R'O：0～22.50份，其中，所述R2O为Li2O、Na2O、K2O中的一种、两种或者三种，所述R'O为CaO、BaO、SrO中的一种、两种或者三种。本发明专利技术产品的折射率为(nd)为1.80～1.90、阿贝数(vd)为25～33，有着很好的光学性能、优异的耐失透性、良好的熔融成型性能，并且具有实现连续熔制的结晶稳定性。

【技术实现步骤摘要】
环保重镧火石光学玻璃
本专利技术属于玻璃制备领域，具体涉及一种环保重镧火石光学玻璃。
技术介绍
随着光电行业的发展，光学元件更趋于小型化、轻量化和高性能化，折射率在1.81以上的高折射率玻璃适合作为此类光学元件的光学玻璃材料。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系统设计中，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。传统使用的具有高折射率的光学玻璃，通常包含PbO以便获得理想的光学性能，但随着人们环保意识的提高，越来越多的国家对光学材料提出了无铅、无砷的环保化要求。在硅酸盐基或硼酸盐基的玻璃中引入TiO2、Nb2O5、La2O3、Y2O3、Gd2O3等多价金属氧化物就可得到无铅、无砷的高折射率环保光学玻璃。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种折射率在1.80～1.91，阿贝数为25～33之间，光学性能稳定、耐失透性优异、熔融成型性能良好，化学稳定性优异，透过率良好，具有连续熔制的结晶稳定性，且不含有PbO和As2O3的环保重镧火石光学玻璃。本专利技术提供的一种环保重镧火石光学玻璃，其化学成分的重量份数为：SiO2：1.00～5.00份、B2O3：10.00～27.00份、La2O3：17.00～40.00份、Nb2O5：2.00～20.00份、TiO2：0～11.00份、ZrO2：3.00～7.00份、Ta2O5：0～6.00份、Gd2O3：0～22.00份、WO3：0～7.00份、ZnO：0～25.00份、Sb2O5：0～0.50份、R2O：0～2.00份、R'O：0～22.50份，其中，所述R2O为Li2O、Na2O、K2O中的一种、两种或者三种，所述R'O为CaO、BaO、SrO中的一种、两种或者三种。本专利技术具有以下优点：本专利技术的环保重镧火石光学玻璃不含对环境危害很大的PbO、As2O3等成分，且本产品的折射率为(nd)为1.80～1.90、阿贝数(vd)为25～33，在进行特殊光学系统设计中，能够很好的弥补和校正色差，有着很好的光学性能、优异的耐失透性、良好的熔融成型性能，化学稳定性优异，透过率良好，并且具有实现连续熔制的结晶稳定性。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。本实施方式提供一种环保重镧火石光学玻璃，其化学成分的重量份数为：SiO2：1.00～5.00份、B2O3：10.00～27.00份、La2O3：17.00～40.00份、Nb2O5：2.00～20.00份、TiO2：0～11.00份、ZrO2：3.00～7.00份、Ta2O5：0～6.00份、Gd2O3：0～22.00份、WO3：0～7.00份、ZnO：0～25.00份、Sb2O5：0～0.50份、R2O：0～2.00份、R'O：0～22.50份，其中，所述R2O为Li2O、Na2O、K2O中的一种、两种或者三种，所述R'O为CaO、BaO、SrO中的一种、两种或者三种。作为优选方案，所述的环保重镧火石光学玻璃，其化学成分的重量份数为：SiO2：2.50～5.00份、B2O3：13.00～23.50份、La2O3：17.00～35.00份、Nb2O5：6.95～17.30份、TiO2：2.50～10.00份、ZrO2：3.00～6.50份、Ta2O5：0～4.70份、Gd2O3：0～20.60份、WO3：0～6.30份、ZnO：0～23.50份、Sb2O5：0～0.30份，R2O：0～1.80份、R'O：0～18.00份，其中，所述R2O为Li2O、Na2O、K2O中的一种、两种或者三种，所述R'O为CaO、BaO、SrO中的一种、两种或者三种。本专利技术中SiO2是玻璃形成体，同时在高硼、镧的玻璃中还可以调整玻璃的粘度和抑制玻璃失透倾向，但其含量低于1份时无法实现上述效果，而超过5份时玻璃的熔化性能降低，同时玻璃的折射率下降，耐失透性变差，因此SiO2组分的含量限定在1份～5份。本专利技术中B2O3也是玻璃形成体，对高镧玻璃来说可以提高熔化性能，若其含量不足10份时玻璃的熔化性能差，玻璃的失透倾向大，而超过27份时折射率无法达到要求且玻璃的化学稳定性变差，为得到达到要求的光学玻璃，B2O3组分的含量限定在10～27份。本专利技术中La2O3能提高玻璃的折射率和降低色散，改善玻璃的化学稳定性和耐失透性，是高折射率镧系玻璃的主要成分，当其含量不足17份时，玻璃折射率偏低，无法达到要求，当其含量超过40份时，玻璃的失透倾向增大，因此La2O3组分的含量限定在17～40份。本专利技术中Nb2O5是高折射率、高色散光学玻璃的必要成分，可有效的改善玻璃的化学稳定性和提高玻璃的耐失透性能，提高玻璃的析晶性能，当含量低于2份时，其对提高玻璃折射率和色散的效果不明显，且析晶倾向增加，当其含量超过20份时，玻璃耐失透性能降低，因此Nb2O5组分的含量限定在2～20份。本专利技术中TiO2对于提高玻璃的折射率和色散很有效，且能显著降低玻璃的密度，但由于TiO2是形成晶核的氧化物，如果其含量超过11份，会增加失透倾向，而且造成玻璃着色，因此TiO2的含量限定在0～11份。本专利技术中ZrO2和Ta2O5是提高玻璃折射率的有效成分，并且有改善耐失透性能的作用，如果ZrO2的含量低于3份则上述效果不明显，如果ZrO2的含量超过7份，Ta2O5的含量超过6份，反而会导致玻璃的失透倾向增加，因此，ZrO2的含量限定为3～7份，Ta2O5的含量限定为0～6份。本专利技术中Gd2O3也是增加玻璃的折射率的有效成分，在物理化学性能上起到改善玻璃化学稳定性和耐失透性能的作用，使用一定量的Gd2O3代替La2O3，可以适当有效改善玻璃的失透性能，所以Gd2O3的含量限定在0～22份。本专利技术中WO3可以调整玻璃光学常数和耐失透性，尤其是在镧系光学玻璃中能改善玻璃的形成性能，且不会损害透过率，实验发现WO3含量超过7份时，玻璃的失透倾向反而增加，因此，WO3的含量限定为0～7份。本专利技术中ZnO可以降低玻璃的析晶倾向，但超过25份时耐失透性和化学稳定性降低，因此，ZnO的含量限定为0～25份。本专利技术中碱金属氧化物Li2O、Na2O和K2O有改善玻璃熔化性能的作用，但其含量不可引入过多，因为这些成分会降低玻璃粘度，使玻璃的化学稳定性和耐失透性能变差。因此Li2O、Na2O和K2O总含量限定在0～2份，优先不加入。本专利技术中碱土金属CaO、BaO、SrO可以调整玻璃的折射率和阿贝数、提高玻璃的化学稳定性、热稳定性，并且可以减小玻璃的析晶危险，但CaO、BaO、SrO总含量过大时，玻璃的失透倾向变大。本专利技术中Sb2O3作为澄清剂。促进玻璃熔融时的澄清，可添加0.5份以下的Sb2O3作为澄清剂。表1位本专利技术列举的14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本专利技术的环保重镧火石光学玻璃的折射率nd为1.80-1.92、阿贝数vd为29-47，有着很好的光学性能、优异的耐失透性、良好的熔融成型性能，化学稳定性优异，透过率良本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保重镧火石光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：SiO2：1.00～5.00份、B2O3：10.00～27.00份、La2O3：17.00～40.00份、Nb2O5：2.00～20.00份、TiO2：0～11.00份、ZrO2：3.00～7.00份、Ta2O5：0～6.00份、Gd2O3：0～22.00份、WO3：0～7.00份、ZnO：0～25.00份、Sb2O5：0～0.50份、R2O：0～2.00份、R'O：0～22.50份，其中，所述R2O为Li2O、Na2O、K2O中的一种、两种或者三种，所述R'O为CaO、BaO、SrO中的一种、两种或者三种。

【技术特征摘要】
1.一种环保重镧火石光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：SiO2：1.00～5.00份、B2O3：10.00～27.00份、La2O3：17.00～40.00份、Nb2O5：2.00～20.00份、TiO2：0～11.00份、ZrO2：3.00～7.00份、Ta2O5：0～6.00份、Gd2O3：0～22.00份、WO3：0～7.00份、ZnO：0～25.00份、Sb2O5：0～0.50份、R2O：0～2.00份、R'O：0～22.50份，其中，所述R2O为Li2O、Na2O、K2O中的一种、两种或者三种，所述R'O为CaO、BaO、SrO中的一种、两种或者三种。2.根据权利要求1所述的环保重镧火石光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：SiO2：2.50～5.00份、B2O3：13.00～23.50份、La2O3：17.00～35.00份、Nb2O5：6.95～17.30份、TiO2：2.50～10.00份、ZrO2：3.00～6.50份、Ta2O5：0～4.70份、Gd2O3：0～20.60份、WO3：0～6.30份、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张轲，
申请(专利权)人：湖北戈碧迦光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42