專利名稱：：低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，特別是不含鉛、砷、鉍、氟的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃。
背景技術(shù)：
：近年來，光學(xué)和光電技術(shù)，如成像、投影、電信、光學(xué)通信技術(shù)和激光技術(shù)中的市場(chǎng)趨勢(shì)都是日益向小型化發(fā)展，這種趨勢(shì)從最終產(chǎn)品持續(xù)下降的尺寸明顯看出，制造小巧輕便的產(chǎn)品是當(dāng)今流行的一種趨勢(shì)。通過精密壓型，直接將玻璃坯料壓制成非球面透鏡，削減了透鏡的片數(shù)，使透鏡等光學(xué)元件數(shù)量減少，重量減輕。折射率(nd)為1.65-1.85，阿貝數(shù)(Yd)為2035的光學(xué)玻璃通過精密壓型制成的非球面透鏡，在光路設(shè)計(jì)中非常有效，廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)產(chǎn)品上。在精密壓型的過程中，為延長超精密度加工的模具的使用壽命，有必要降低壓型時(shí)的模具溫度。已知的Si-Pb-B系玻璃能滿足光學(xué)性能且具有低的轉(zhuǎn)變溫度，但含大量的PbO玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性不夠，而且，由于此玻璃比重大，所以由它制成的透鏡不適合制造輕便的產(chǎn)品。而且含鉛的玻璃對(duì)環(huán)境有害，在使用上目前己受到了限制。而不含Pb的比重小的環(huán)保類光學(xué)玻璃，Tg往往大于58(TC，在用于精密壓型時(shí)，由于壓型溫度高達(dá)62(TC以上，在壓型過程中不易脫模，且高溫氧化對(duì)模具侵蝕嚴(yán)重，非常難以進(jìn)行大量生產(chǎn)，不實(shí)用。此外，由于玻璃本身也不穩(wěn)定，因此在精密壓型時(shí)容易在玻璃中析晶，即使使用耐高溫的模具材料，也會(huì)發(fā)生精密壓型產(chǎn)品的良品率非常低的問題。換言之，精密壓型時(shí)壓型溫度越高，越容易產(chǎn)生模具材料氧化和侵蝕的問題，難以保證透鏡成形面的面精度，并且難以通過精密壓型大量生產(chǎn)光學(xué)元件。因此，要求在精密壓型時(shí)使用不含鉛且轉(zhuǎn)變溫度低的玻璃。例如在公開號(hào)CN1219714C文獻(xiàn)中，公開了一種無鉛重火石光學(xué)玻璃，其組成以重量％表示為Si0227-40%，BA0-0.5%,A12030-6%，Na207-18%，K201_10%，BaO1_10%，SrO0-3%,CaO0.5-5%，MgO0-3%,BaO+SrO+CaO+MgO〈15%,Ti0221-37%，Zr020-7%，歸55—17%，WO.i0.1-7%,nd為1.65-1.80Yd為21-33，其轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度較高，大部分為58(TC以上，不適于作為精密壓型用玻璃。含Bi203成分的玻璃可以獲得高的折射率和低的轉(zhuǎn)變溫度，但在進(jìn)行精密壓型時(shí)，揮發(fā)導(dǎo)致透鏡表面發(fā)生濁霧的現(xiàn)象，降低透鏡的良品率。例如在公開號(hào)CN1609026A文獻(xiàn)中，公開了一種精密壓型用的光學(xué)玻璃含有作為必須成分的P205、Nb205、W03、Ti02、Bi203、Li20、Na20，和作為任意成分的B203、BaO、ZnO、K20、Sb203、八8203,所述必須成分和任意成分的總含量為98摩爾％或以上，折射率(nd)為1.75-2.0，阿貝數(shù)(Yd)為18-30。其組分中含有Bb03和As203，對(duì)環(huán)境有害且壓型時(shí)在透鏡表面發(fā)生濁霧的現(xiàn)象。含F(xiàn)成分的玻璃雖然可以降低轉(zhuǎn)變溫度，但在熔化過程中揮發(fā)劇烈，造成折射率等光學(xué)指標(biāo)波動(dòng)劇烈且化穩(wěn)性也差，不適合規(guī)模生產(chǎn)；As203作為澄清劑可以制得內(nèi)在質(zhì)量良好、均勻的玻璃，但對(duì)環(huán)境有害。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種不含鉛、砷、鉍、氟的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，其轉(zhuǎn)變溫度低(Tg<500°C)，適于精密壓型。折射率(nd)為1.65~1.85，阿貝數(shù)(Yd)為2035。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，它的重量百分比含量包括P2O5:18~40%、Nb2O5:20~40%、TiO2:010%、W03:015%、B2O3:0~15%、R2O:1045%、RO:0~20%，81)2030~1%,總含量為100%。本發(fā)明技術(shù)方案中所說的R20為K20、Na20、Li20，K20的重量百分比含量為0~10%，Na20的重量百分比含量為0~20%，Li2O的重量百分比含量為0~10%,總含量為10~45%本發(fā)明技術(shù)方案中所說的R20為MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO，MgO的重量百分比含量為0~10%，CaO的重量百分比含量為0~10%，SrO的重量百分比含量為0~10%,BaO的重量百分比含量為0~10%,ZnO的重量百分比含量為0~10%,總含量為020°/。本發(fā)明技術(shù)方案中所說的組分B2CVP205的重量百分比為0.4或更小。根據(jù)本發(fā)明的玻璃組成范圍，可提供一種不含鉛、砷、鉍、氟的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，其轉(zhuǎn)變溫度低(Tg〈50(TC)，適于精密壓型。折射率(nd)為1.65~1.85，阿貝數(shù)(Yd)為2035，而且該玻璃還有下列優(yōu)點(diǎn)—較好的化學(xué)穩(wěn)定性，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17192進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)試，測(cè)得玻璃化穩(wěn)定性優(yōu)良。一玻璃穩(wěn)定，析晶性能好，因此可以在相對(duì)大的熔爐中生產(chǎn)此玻璃。一該玻璃易于熔化及加工?！摬Ａ芏容^低，不大于3.8g/cm3。一該玻璃色調(diào)較淺，在光譜可見區(qū)的透光度較高。具體實(shí)施方式本發(fā)明制得的玻璃中，由下面所述的原因選擇上述含量的每個(gè)成分。如下所述中，每個(gè)成分含量范圍是以重量百分比來表示。P20s是玻璃的網(wǎng)絡(luò)生成體，是保持玻璃穩(wěn)定性的必須成分。與硅酸鹽和硼酸鹽玻璃相比，P20s可以賦予玻璃優(yōu)異的熔融性能和穩(wěn)定性。為了滿足光學(xué)性能，此成分的量應(yīng)該為18%或更大，如果此成分的量超過40%,不能獲得所需的折射率.Nb205是一種非常重要的成分，用于獲得高折射率大色散，并且具有提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的作用。但是，如果其含量超過40%，則玻璃的轉(zhuǎn)變溫度提高，穩(wěn)定性也變差，高溫熔解性也變差，另一方面，當(dāng)恥205含量不足20%時(shí)，達(dá)不到所希望的折射率和色散。Ti02可用于獲得高折射率大色散，并非常有效地提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，但當(dāng)Ti02的含量超過10%時(shí)，玻璃的析晶性能變差并且著色嚴(yán)重，因此，將Ti02的含量限制為不大于10%。W03可顯著降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度，顯示出與堿金屬氧化物一樣的功能，賦予玻璃低熔點(diǎn)，但同時(shí)又具有提高折射率的效果。少量引入可使玻璃的析晶溫度顯著降低，滿足降低轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度的性能，如果含量超過15%，將使玻璃著色嚴(yán)重。B203是提高玻璃熔融性，使玻璃均勻化，提高玻璃穩(wěn)定性的有效成分。如果含量超過15%，就難以獲得所希望的折射率。Li20用于有效降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和析晶溫度，增加玻璃的高溫熔融性，較Na20更有效地提高折射率，然而，如果此成分的量超過10%，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和可加工性就會(huì)變差。Na20用于有效地降低熔化溫度，防止玻璃著色，并降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度。如果此成分的量為20%或更多，就難以獲得希望的折射率的玻璃。k20用于有效降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和析晶溫度，如果此成分的量超過10%，在玻璃熔融的過程中易于產(chǎn)生失透，導(dǎo)致玻璃的內(nèi)在質(zhì)量變差。BaO是提高玻璃折射率，提高玻璃穩(wěn)定性和降低析晶溫度的有效成分。但是當(dāng)BaO的引入量超過10n/。時(shí)，不僅玻璃變得不穩(wěn)定，而且轉(zhuǎn)變溫度也變高，因此BaO的量應(yīng)當(dāng)限制在10%以下。ZnO既可用于提高玻璃折射率和色散，也可以降低轉(zhuǎn)變溫度和析晶溫度。但是如果引入太多，則玻璃的穩(wěn)定性顯著變差，析晶溫度反而升高。因此ZnO的引入時(shí)在10%以下。MgO用于有效地提高玻璃的穩(wěn)定性并防止玻璃析晶，如果含量超過10%，就難以制造均勻的玻璃。CaO用于有效地提高玻璃的穩(wěn)定性并防止玻璃析晶，如果含量超過10%，就難以制造均勻的玻璃。SrO用于有效地提高玻璃的穩(wěn)定性并防止玻璃析晶，如果含量超過10%,就難以制造均勻的玻璃。Sb203作為澄清劑使用，可使玻璃液中的氣泡得到良好的消除，獲得內(nèi)在質(zhì)量良好的玻璃，它適合的引入量為不超過1%。只要不損害本發(fā)明的目的，也可以引入諸如La203、Gd203、Y203、Ta205、Si02、Zr02等這樣的組分。下表將顯示本發(fā)明的五個(gè)玻璃樣品和兩個(gè)比較樣品的實(shí)例，玻璃組成情況和重要性能比較數(shù)據(jù)如下。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>對(duì)于P20s，可采用H3P04、偏磷酸鹽、五氧化二磷等得到，對(duì)于8203可采用H3B03和B203等得到，對(duì)于其它成分，可合適地采用碳酸鹽、硝酸鹽、氧化物等。根據(jù)上表預(yù)定比例稱量、混合這些原料，制作出配合料，并投入到熔解爐中，將其加熱至95(TC120(TC熔化原料23小時(shí)，120(TC1350。C澄清均化34小時(shí)后，降溫出爐澆注于模具中，使其慢慢冷卻，得到本發(fā)明的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃。權(quán)利要求1.一種低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，其特征是玻璃的重量百分比含量包括P2O518～40％、Nb2O520～40％、TiO20～10％、WO30～15％、B2O30～15％、R2O15～45％、RO0～20％、Sb2O30～1％，總含量為100％，折射率(nd)為1.65～1.85，阿貝數(shù)(γd)為20～35。2、按照權(quán)利要求1所述的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，其特征是所說的R20為K20、Na20、Li20，K20的重量百分比含量為0~10%，Na20的重量百分比含量為0~20%，1^20的重量百分比含量為0~10%，總含量為10~45%3、按照權(quán)利要求1所述的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，其特征是所說的RO為MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO，MgO的重量百分比含量為0~10%，CaO的重量百分比含量為010%，SrO的重量百分比含量為0~10%,BaO的重量百分比含量為010%,ZnO的重量百分比含量為0~10%,總含量為020%4、按照權(quán)利要求1所述的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，其特征是所說的組分B203/P205的重量百分比為0.4或更小。全文摘要本發(fā)明是低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃，屬于一種不含鉛、砷、鉍、氟的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃。解決現(xiàn)有光學(xué)玻璃轉(zhuǎn)變溫度高，化學(xué)穩(wěn)定性不夠，玻璃比重大等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是它的重量百分比含量包括P₂O₅18～40％、Nb₂O₅20～40％、TiO₂0～10％、WO₃0～15％、B₂O₃0～15％、R₂O10～45％、RO0～20％、Sb₂O₃0～1％、總含量為100％。本發(fā)明的玻璃不含鉛、砷、鉍、氟，轉(zhuǎn)變溫度低(Tg＜500℃)，適于精密壓型，折射率為1.65～1.85，阿貝數(shù)為20～35，且化學(xué)穩(wěn)定性好，折析性能好，易于熔化及加工，密度低、色調(diào)較淺。文檔編號(hào)C03C3/12GK101215086SQ200710051218公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2007年1月6日優(yōu)先權(quán)日2007年1月6日發(fā)明者衛(wèi)張,李克炎,沈義梅,鄧和平,黃少林申請(qǐng)人:湖北新華光信息材料股份有限公司