[发明专利]无铅光学玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及其折射率n_d在1.49和1.55之间以及色散系数v_d在47和59之间的无铅光学玻璃。

背景技术

由于玻璃组分PbO和As₂O₃作为环境污染物已进入公众讨论议题，所以光学仪器制造商需要具有相应光学性能的无PbO玻璃，最好还需要无As₂O₃的玻璃。

受PbO影响，用一种或多种组分简单代替铅氧化物一般不是再生产所需光学玻璃性能的一个完美方法。相反，对玻璃组分的新改进或本质修改是必要的。

具有上述范围的光学值和类似组分的无铅光学玻璃已是公知的。然而，这些玻璃具有各种缺点。

DE 196,09,735A1公开SiO₂含量高的硬性燧石玻璃，因此相对难以熔化，并具有高的熔化温度。

US 3,940,278公开一种用于光学玻璃纤维的玻璃。尽管其相当低SiO₂含量的和相当高的AL₂O₃含量高是一种在高温下实现所需流动性和耐化学性的方法，但还必须在玻璃中使用大量的Na₂O和BaO。因为这些Na₂O和BaO的含量，玻璃变得非常易于晶化。

EP 0645349A1公开一种含SiO₂-Nb₂O₅-R₂O-F系和可选组分的光学玻璃。由于其Nb₂O₅含量按重量计高达15％，所以玻璃非常易于晶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种无铅光学玻璃，其折射率n_d在1.49和1.55之间以及色散系数(Abbe系数)v_d在47和59之间，生产成本低，并具有良好的熔化和处理性能。这也包括对足够的晶化稳定性要求。

权利要求1所述的玻璃实现了该目的。

具体实施方式

该玻璃含有形成玻璃的氧化物SiO₂(重量比60-70％)和Al₂O₃(重量比0.3-5％)，SiO₂是玻璃的主要形成物。最好SiO₂最小含量大于重量比60％。如果超过上述Al₂O₃的最大含量，反玻璃化趋势和熔化温度会极剧地增加和上升。最好Al₂O₃最大含量小于重量比5％。另一方面，忽略该第二玻璃形成物会导致耐化学性的降低。总之，比重至少在60.3％高可达比重75％的玻璃形成物会导致相对高的粘性。

这可由起溶软剂作用提高熔化性的高含量的Na₂O的(重量比16-25％)加以中和。此外，玻璃形成物以对溶软剂Na₂O的这个比率对玻璃“长度”有有利影响，使得这些玻璃易于处理。即使有更高的含量，特别是在有TiO₂和ZrO₂时，晶化趋势会更加速。由于同样原因，LiO₂被完全省略不用。

玻璃可含有TiO₂(高达9％，重量)和ZrO₂(高达7％，重量)。这两种组分提高了耐化学性，但没有和Al₂O₃一样多地降低熔化性。有较高的含量，晶化稳定性也会和用Al₂O₃一样大大地降低。此外，较高的TiO₂含量与玻璃中的铁离子杂质一起通过钛铁矿的结构提高玻璃的脱黄性。

用添加这两组分中和晶化趋势，因为在该情形下，破坏了潜在的纯晶结构，因此结合比单一组分更高含量的两种组分是可能的。以这种方法，还可能中和钛铁矿的形成，从而给玻璃脱色。由于这些原因，含有这两种组分的化合物在晶化稳定性方面是优选的。

这两种组分也可以用于获得所需的折射率和色散系数。这两种组分能在获得高的折射率的同时获得低的Abbe系数。在此，同样，最好使用两种组分以促进通过变型获得特定的光学状态。