光學玻璃的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種高折射率光學玻璃，特別是設及一種折射率為1. 81-1.88、阿貝數 為31-38的光學玻璃，其透過率高、析晶溫度低，成型粘度高，適合于二次壓型。
【背景技術】
[0002] 對于光學玻璃來說，折射率、阿貝數、透過率是其核屯、特征。折射率和阿貝數決定 了玻璃的基本功能，折射率為1. 81-1. 88,阿貝數為31-38的光學玻璃屬于高折射率中高色 散光學玻璃，其可W縮短鏡頭的成像長度，與低折射率低色散玻璃禪合使用時，可W有效消 除鏡頭的色差。
[0003] 透過率也是玻璃的核屯、指標，其代表了玻璃透過光線的能力，對于折射率高于 1. 81的高折射率光學玻璃來說，由于其組分的特性，大約對應380nm-440nm波長的紫藍色 波段的光線，透過率比低折射率光學玻璃要低很多。如某公司18-300mm交換鏡頭，由18枚 鏡片構成，其中高折射率光學玻璃有4片，如果運些玻璃紫藍色波段透過率較低，最后能達 到感光元件的紫藍色波段光線較其他波段的光線要低很多，對照片的色彩還原帶來了較大 的負面影響。光學玻璃的紫藍光透過率可W用T400皿(IOmm)來表示，其表征IOmm厚度的 某種光學玻璃在400nm波長處的內透過率。對于折射率在1. 81-1. 88,阿貝數處于31-38的 光學玻璃來說，T400皿(IOmm)的值至少要達到88%W上才能滿足光學儀器的使用，尤其 是長焦鏡頭使用。一般來講，其值越高越好。
[0004] 近年來，大口徑鏡片需求越來越多，對光學玻璃胚料厚度也提出了較高的要求，通 常厚度需要大于20mm，甚至達到40mm。由于玻璃是一種熱的不良導體，運樣的厚度要求，對 玻璃在成型中的散熱和冷卻提出了挑戰(zhàn)，尤其是對易析晶玻璃的析晶和條紋控制是非常困 難的。運樣的情況就需要在組分研發(fā)過程中考慮如何平衡玻璃組分，達到提升玻璃的抗析 晶性能的同時，加大成型粘度，使得厚規(guī)格玻璃在生產中避免析晶和條紋的產生，同時適合 于二次壓型和非球面精密壓型工藝。
[0005] 析晶是光學玻璃常見的質量缺陷，對于光學玻璃的制造及加工來說，玻璃的抗析 晶性能主要體現在生產過程中是否容易析晶W及在加工過程中是否容易析晶兩個方面。
[0006] 生產過程中的析晶主要是指玻璃從玻璃液冷卻到固態(tài)時，如果漏料時玻璃液處在 玻璃的析晶溫度范圍內，組分中的物質首先在玻璃表面或者內部形成晶核（尺寸從數十納 米到數百納米不等）。如果條件合適，如厚規(guī)格玻璃在成型冷卻時，玻璃中屯、溫度較高，冷卻 較慢，那么晶核會進一步長大為析晶，影響光線透過，造成玻璃產品報廢。若玻璃中只存在 直徑較小，不影響玻璃成像的晶核（尺寸從數十納米到數百納米不等），那么玻璃還可W在 后期通過冷加工制作為合格的光學零件。但是，如果內部有晶核的玻璃，通過再加熱的"二 次壓型"或者"非球面精密壓型"工藝制作光學零件，那么在再加熱過程中晶核會有長大為 析晶顆粒的風險，造成玻璃零件報廢。
[0007] 目前大部分的光學零件加工采取對玻璃進行再次加熱并再進行塑形的"二次壓 型"或者"非球面精密壓型"工藝，二次加熱壓型工藝與冷加工工藝相比，效率高，成本低，大 幅度減少污染物的排放，是目前大批量光學零件加工的主流方式。在二次加熱的過程中，如 果玻璃的抗析晶性能不好，會造成壓型工藝很窄，良品率較低，嚴重時甚至不能用于壓型工 藝。
[0008] 在高折射率光學玻璃的出料過程中，為了避免玻璃產生晶核或析晶，會把玻璃液 出料溫度設置在析晶溫度下限50°CW上。運樣又產生了另外一個問題：漏料溫度越高，雖 然對緩解析晶有利，但是玻璃的粘度隨著溫度的增高而減小。在成型過程中，玻璃在模具中 從液態(tài)冷卻為固態(tài)，過小成型粘度容易在成型過程中使玻璃在冷卻過程中產生不均勻的絮 流，冷卻后在玻璃中形成條紋。
[0009] 在光學玻璃的生產中，條紋是一種常見的質量缺陷，通常產生于玻璃的上下表面， 嚴重時會在玻璃內部出現。因此，為了得到析晶質量和條紋質量都滿意的玻璃產品，需要在 玻璃組分設計中考慮到降低玻璃的析晶溫度的同時加大玻璃的成型粘度。一般來講，在玻 璃析晶溫度W上50°c，高溫粘度達到IdPaSW上的玻璃，在成型過程中才能避免析晶和條 紋的出現。
[0010] 另外，值得注意的是，通常低軟化點光學玻璃中含有較多的LizO組分。LizO加入 到玻璃組分中，可W有效降低玻璃的Tg溫度。但是，含有LizO的低軟化點光學玻璃通常使 用銷金相蝸烙煉，在烙煉過程中，玻璃組分中的LizO容易腐蝕銷金相蝸，造成成品玻璃中產 生較多的脫落銷金W及銷析晶物，造成玻璃的良品率下降。另一方面，此類玻璃用于精密壓 型過程中時，容易產生玻璃元件表面模糊的風險，原因在于模具中一般涂有含碳元素的脫 模劑，玻璃組分中的LizO容易和脫模劑中的碳元素發(fā)生反應，在玻璃原件表面產生粗糖的 不透明膜層。
[0011] 中國專利98802074. 2描述的玻璃，折射率和阿貝數與本發(fā)明玻璃范圍有一定重 合，但其組分中ZnO含量很低，導致Tg溫度較高，不適合非球面精密壓型。
[0012] 中國專利201210244584.8中描述的玻璃，折射率和阿貝數與本發(fā)明玻璃有一 定重合，但其Tg溫度高達650°C，不適合非球面壓型，同時其著色度偏高，A70處達到了 410nm，運對鏡頭的藍光波段的透過是不利的。

【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種折射率為1. 81-1. 88、阿貝數為31-38的 適合于二次壓型W及非球面精密壓型的光學玻璃。
[0014] 本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是：光學玻璃，其氧化物的摩爾百分比組 成包括：Si〇26-23%、B203 2〇-35%、Ti〇2 3-9%、化0 17-42%、La2〇3 3-18%、Y203 1-5%、 Zr〇21-7%、佩2〇54-10%、W030 . 4-4%、BaO3-15%。
[0015] 進一步的，還包括：CaO0-5%、SrO0-5%、Sb2〇30-1%。
[0016] 進一步的，其中，CaO0-3%或 / 和SrO0-3%。
[0017]進一步的，玻璃組分中不含有Ta2〇5、Gd2〇3、Li2〇。
[001引進一步的，其中，5102 8-21%或/和8203 22-33%或/和1102 4-8%或/和化0 20-39%或/和La203 4-16%或/和Y203 2-4%或/和Zr02 1.5-6%或/和佩205 5-8%或 /和W030.5-3 %或/和BaO 5-12%。
[0019]進一步的，其中，B2(V(Si〇2+BaO)的值為 0. 8-2. 5。
[0020] 進一步的，其中，化曰2〇3+佩2〇5)/(Y2〇3+Zr〇2+Ti〇2+W〇3)的值為 0. 6-1.8。
[0021] 進一步的，所述玻璃的折射率為1. 81-1. 88,阿貝數為31-38。
[0022] 進一步的，所述玻璃的折射率為1. 82-1.86(不含1. 86)，阿貝數為32-37。
[0023] 進一步的，所述玻璃400皿波長處內透過率1 400皿大于88%打旨溫度低于620°(：; 析晶上限溫度不高于118(TC;析晶溫度上限W上50°C處粘度大于IdPaS。
[0024] 進一步的，所述玻璃析晶溫度上限W上50°C處粘度大于1. 5dPaS。
[00巧]本發(fā)明的有益效果是：通過合理組成玻璃配比，玻璃折射率為1.81-1.88,阿貝數 為31-38 ;透過率較高，T400皿的值高于88% ;Tg低于620°C，適用于非球面精密壓型；析 晶溫度W上50°CW上的粘度大于IdPaS，生產厚度大于20mm的玻璃不易產生析晶和條紋， 良品率較高；同時組分中不含有Taz化、Gd2〇3等貴重氧化物，也不含有Li2〇。
【具體實施方式】
[0026] 下面將描述本發(fā)明玻璃的各個組分，除非另有說明，各個組分的含量是用摩爾％ 表不。
[0027] 在本發(fā)明玻璃體系中，B203是玻璃主要形成體，是構成玻璃骨架的主要成分。若其 含量高于35 %，玻璃的折射率會低于設計目標，若其含量低于20 %，玻璃的抗析晶性能將 會極大地下降。因此，在本發(fā)明中，B203的含量為20-35 %，優(yōu)選為22-33 %。
[002引一般來講，WB203和La203為主體的玻璃抗析晶性能比較差，同時高溫粘度極小， 生產過程中極易出現析晶和條紋缺陷。其原因在于單純的B203在玻璃中是由棚氧=角體 怔03]組成，其結構為無序的層狀和鏈狀疏松結構，所W其高溫粘度很低。當1曰2〇3、佩2〇5等 易析晶氧化物加入玻璃時，進一步打斷了棚氧=角體怔〇3]所組成的疏松網絡，使得本來就 較低的高溫粘度進一步降低。同時，由于網絡疏松，析晶闊值較低，1曰2〇3、佩2〇5等可W輕易 的跨過析晶勢壘，形成晶體，造成玻璃抗析晶性能不佳。因此，如何將此類玻璃中B203的網 絡變得致密是提升玻璃抗析晶性能和高溫粘度的關鍵。發(fā)明人通過銳意研究發(fā)現，加入少 量Si化和一定量的堿±金屬氧化物，尤其是BaO,是提升玻璃抗析晶性能和高溫粘度的關鍵 因素之一。
[0029]Si化也是玻璃形成體，與B203所構成的疏松的鏈狀層狀網絡不同，Si〇2在玻璃中形 成的是娃氧四面體=維網絡，非常致密堅固。運樣的網絡加入到玻璃中，對疏松的棚氧=角 體怔〇3]網絡進行加固，使其變得致密，從而提升玻璃的高溫粘度。與此同時，娃氧四面體= 維網絡的加入，玻璃網絡隔離Laz化、佩2〇5等析晶陽離子和陰離子的能力增強，增加了析晶 闊值，使得玻璃的抗析晶性能提升。但若Si〇2的含量無限制的加大，一方面會造成溶解困 難，另一方面為了維持較高的折射率，勢必會減少B203的含量，SiO2對La2〇3的溶解度極低， 會造成玻璃抗析晶性能急劇下降。因此，如果在本發(fā)明中Si化的含量若低于6%，高溫粘度 會降低，玻璃成型時容易產生條紋，同時玻璃的抗析晶性能會下降；若其含量高于23%，玻 璃需要在較高溫度下烙煉，會導致透過率下降，尤其是在玻璃中含有Ti化、佩2〇5等組分時， 過高的烙煉溫度會導致透過率的急劇下降，同時過高的Si〇2的含量會導致玻璃抗析晶性能 的下降。因此，在本發(fā)明中，其含量限定為6-23%，優(yōu)選為8-21 %。
[0030]BaO、SrOW及CaO屬于堿±金屬氧化物，其加入玻璃中在調節(jié)玻璃折射率和阿貝 數的同時，還可W提升玻璃的抗析晶穩(wěn)定性。本發(fā)明人銳意研究，發(fā)現在此類棚銅系統(tǒng)玻璃 中，一定量的堿±金屬氧化物的加入會提升玻璃的高溫粘度和抗析晶性能，其原因在于，堿 ±金屬氧化物的陽離子場強相對較低，加入到玻璃中會提供游離氧離子，B203所構成的疏松 棚氧=角體怔〇3]會吸收游離氧離子形成結構相對致密的怔〇4]四面體網絡，從而提升玻璃 的高溫粘度和抗析晶性能。但是，過少的堿±金屬氧化物不能提供足夠的游離氧離子用于 棚氧=角體怔〇3]轉變?yōu)榻Y構致密的怔〇4]四面體網絡，從而不能獲得良好的抗析