一種光學玻璃的制作方法

文檔序號:11244332

本發明涉及光學玻璃技術,尤其是涉及一種低成本、高穩定性的光學玻璃。



背景技術:

光學玻璃是用于制造光學儀器或機械系統的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料,其包括無色光學玻璃、有色光學玻璃、耐輻射光學玻璃、防輻射玻璃和光學石英玻璃等多個種類。光學玻璃具有高度的透明性、化學及物理學(結構和性能)上的高度均勻性,具有特定和精確的光學常數。目前,其主要分為硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫系化合物等幾個系列,而隨著光學玻璃的應用領域不斷拓寬,其品種在不斷擴大,其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。

在實際應用時,為了保證光學玻璃的光學性能及穩定性,一般需要添加適量的昂貴金屬氧化物,其極大的增加了成本。



技術實現要素:

本發明的目的在于克服上述技術不足,提出一種光學玻璃,解決現有技術中光學玻璃成本高、穩定性低的技術問題。

為達到上述技術目的,本發明的技術方案提供一種光學玻璃,按重量百分比計,其包括如下組分:25~30%石英砂、37~42%碳酸鋇、0.07~0.09%三氧化二銻、5~6%三氧化二鑭、0.5~0.7%二氧化鋯、2~3%氫氧化鋁、2~3%硝酸鋇、20~25%硼酸。

優選的,按重量百分比計,其包括如下組分:27.68%石英砂、39.09%碳酸鋇、0.08%三氧化二銻、5.6%三氧化二鑭、0.6%二氧化鋯、2%氫氧化鋁、2%硝酸鋇、22.95%硼酸。

優選的,所述石英砂的含量與硼酸的含量的重量比為1.2~1.3:1之間。

優選的,石英砂的含量與硼酸的含量的重量比為1.21:1。

優選的,所述石英砂的含量與三氧化二鑭和硼酸的總含量的重量比為0.9~1:1。

優選的,所述石英砂的含量與三氧化二鑭和硼酸的總含量的重量比為0.97:1。

優選的,所述二氧化鋯的含量與氫氧化鋁的含量的重量比為0.2~0.35:1。

優選的,所述二氧化鋯的含量與氫氧化鋁的含量的重量比為0.3:1。

優選的,所述石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量的重量比為1.1~1.4:1。

優選的,所述石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量的重量比為1.39:1。

與現有技術相比,本發明采用多種常規的組分,并調整不同組分之間的含量,其保證了在具有較佳光學性能的前提下降低了材料成本,同時其極大的提高了形成的光學玻璃的穩定性。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合實施例,對本發明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,并不用于限定本發明。

本發明的實施例提供了一種光學玻璃,按重量百分比計,其包括如下組分:25~30%石英砂、37~42%碳酸鋇、0.07~0.09%三氧化二銻、5~6%三氧化二鑭、0.5~0.7%二氧化鋯、2~3%氫氧化鋁、2~3%硝酸鋇、20~25%硼酸。

本實施例光學玻璃的制備方法可采用本領域技術人員公知的方法,例如:將以上述重量百分比計的玻璃原料的所有組分均勻混合,并在1300℃~1350℃下加熱成為熔融體,在1380℃~1400℃下充分澄清、均化的熔融態玻璃從漏管中流出,流入成型模具中冷卻、壓制成型即可。

石英砂具有改善光學玻璃的熱穩定性的作用,并可以增大玻璃熔融以及成型時的粘度。但若其含量過高,則玻璃變得很難熔,且無法獲得本發明所需要的折射率,過低則不利于與其他組分之間配合以保證玻璃的析晶性能,故本實施例石英砂的含量為25~30%。

硼酸在加熱過程中分解形成氧化硼和水,氧化硼具有提高玻璃可熔性并降低玻璃態轉變溫度的作用。但是,氧化硼過多則玻璃化學穩定性會下降,并且折射率下降,無法滿足需求的光學性能,而過少則光學玻璃的穩定性較低,故本實施例硼酸含量為20~25%。

而為了保證制備的光學玻璃具有更佳的性能,本實施例所述石英砂的含量與硼酸的含量的重量比為1.2~1.3:1,其在改善了玻璃的析晶性能、降低了玻璃的液相線溫度的前提下,提高了光學玻璃的可熔性,而且石英砂和硼酸按上述比例配合可較好的提高光學玻璃的穩定性,保證光學玻璃具有較高的折射率。其中,本實施例石英砂的含量與硼酸的含量的重量比優選設置為1.21:1。

三氧化二鑭是提高光學玻璃折射率及增大阿貝數的有效成分,本實施例將其含量設置為5~6%,其可保證光學玻璃具有合適的折射率,同時與石英砂按設定配比可降低粘度,提高光學玻璃的均質性。具體的,本實施例所述石英砂的含量與三氧化二鑭和硼酸的總含量的重量比可優選設置為0.9~1:1,由于增加三氧化二鑭的含量易增加粘度,導致光學玻璃成型困難,雖然增加石英砂的量可降低粘度,但是石英砂量過多則難以熔融,其易降低光學玻璃的均質性,故本實施例調整石英砂和硼酸含量的同時,調整了三氧化二鑭的含量,其可保證具有較好光學性能的前提下,提高其熱穩定性。具體的,本實施例所述石英砂的含量與三氧化二鑭和硼酸的總含量的重量比可設置為0.97:1,其可最大化提高光學玻璃的熱穩定性及其光學性能。

本實施例所述二氧化鋯的含量與氫氧化鋁的含量的重量比可設置為0.2~0.35:1,其可一方面加入適量二氧化鋯以改善光學玻璃的光學常數,并一定程度的提高折射率和色散,另一方面通過調節二氧化鋯與氫氧化鋁的含量比例來提高光學玻璃的穩定性,增加光學玻璃的粘性,改善耐失透性,同時其可最大化提高光學玻璃的析晶性能。其中,本實施例所述二氧化鋯的含量與氫氧化鋁的含量的重量比優選設置為0.3:1。

碳酸鋇可在高溫下分解為氧化鋇和二氧化碳氣體,其分解的氣體可提高脫泡功能,氧化鋇可提高耐候性、提高折射率,并且具有能夠降低玻璃的液相溫度、改善操作性的效果,但是其易導致光學玻璃表面發生變質,故本實施例所述石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量的重量比為1.1~1.4:1,其可有利于光學玻璃結構上的穩定性,而調節石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量之間的比例,則可在保證玻璃析晶性能的前提下,最大化光學玻璃結構的穩定性,避免光學玻璃表面發生變質。其中,本實施例所述石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量的重量比優選設置為1.39:1,其可更佳的提高光學玻璃的穩定性,延長其使用壽命。

實驗例

為了說明本實施例制備的光學玻璃具有更好的光學性能和穩定性,本實施例采用粉末法進行化學穩定性測試,測試方法如下:

1、按表1的質量百分比制備組分制備10組光學玻璃,10組光學玻璃對應實施例1~10,并購買市場上相同光學性能的2組對比例光學玻璃;

表1

其中,本實施例1中,石英砂的含量與硼酸的含量的重量比為1.21:1、石英砂的含量與三氧化二鑭和硼酸的總含量的重量比可設置為0.97:1、二氧化鋯的含量與氫氧化鋁的含量的重量比為0.3:1、石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量的重量比為1.39:1;本實施例2中,石英砂的含量與硼酸的含量的重量比為1.2:1;本實施例3中,石英砂的含量與硼酸的含量的重量比為1.3:1;本實施例4中,石英砂的含量與三氧化二鑭和硼酸的總含量的重量比為1:1;本實施例5中,石英砂的含量與三氧化二鑭和硼酸的總含量的重量比為0.9:1;本實施例6中,二氧化鋯的含量與氫氧化鋁的含量的重量比為0.2:1;本實施例7中,二氧化鋯的含量與氫氧化鋁的含量的重量比為0.35:1;本實施例8中,石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量的重量比為1.1:1;本實施例9中,石英砂和硼酸的總含量與碳酸鋇的含量的重量比為1.4:1。

2、采用粉末法分別上述實施例1~10和對比例1~2進行化學穩定性測試;

具體的,將上述待測試例的光學玻璃粉碎,取粒徑為0.25~0.5mm的光學玻璃顆粒,用無水乙醇洗滌,在烘箱中以100℃左右的溫度烘干,待用。

將上述待測試例的球形顆粒各取2g,分別加入100ml蒸餾水,然后在密封狀態下用沸騰的恒溫水浴鍋加熱60分鐘,然后在密封狀態下快速冷卻至室溫,取其中25ml溶液加入兩滴甲基紅溶液,并筒0.01N鹽酸標準溶液滴定至微紅色,記錄鹽酸標準溶液的消耗量,具體見表2。

表2

由表1、表2可知,本實施例1~10制備的光學玻璃相對市場上具有相同光學性能的光學玻璃具有更好的化學穩定性和更低的成本,而且采用不同配比的組分時,其穩定性具有一定的波動,即按設定質量百分比的組分制備的光學玻璃具有更佳的穩定性,同時其成本不同發生明顯變化。

以上所述本發明的具體實施方式,并不構成對本發明保護范圍的限定。任何根據本發明的技術構思所做出的各種其他相應的改變與變形,均應包含在本發明權利要求的保護范圍內。

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