光学玻璃的成分

光学玻璃的成分(2008-12-17 17:20:09)

标签：光学玻璃na2o tio2折射率阿贝日本育

分类：化学与生活儿

光学玻璃是用高纯度硅、硼、钠、钾、锌、铅、镁、钙、钡等的氧化物按特定配方混合,在白金坩埚中高温融化,用超声波搅拌均匀,去气泡；然后经常时间缓慢地降温，以免玻璃块产生内应力。冷却后的玻璃块，必须经过光学仪器测量，检验纯度、透明度、均匀度、折射率和色散率是否合规格。合格的玻璃块经过加热锻压，成光学透镜毛胚。

由于军事上的需要，光学玻璃及其制造技术一直被各国视为关键技术，并严格保密。目前，随着光学、信息技术、能源、航空航天技术、生物技术以及生命科学等学科的迅速发展，光学玻璃由传统意义上的光学仪器用成像介质－透镜（主要是应用几何光学原理进行成像）逐渐向新的应用领域迅速发展。无色光学玻璃属于普通光学玻璃，按其组成和光学常数特征，主要分为冕类和火石类。

中国国家标准“无色光学玻璃”（GB903－1987）适用于直径或边长不大于300mm，厚度不大于60mm的无色光学玻璃毛坯。无色光学玻璃分为两个系列：普通光学玻璃系列（P系列）和耐辐射光学玻璃系列（N系列）。根据折射率nd和色散系数υd在nd－υd领域图中的位置，无色光学玻璃分为18种类型，其中包括重火石玻璃（代号：ZF，图中为SF区域）。

有关重火石玻璃，也就是高折射率（nd≈1.8）、高色散率（υd≈25％）的环境友好（无砷、无铅、无镉）光学玻璃的国内外专利文献报道不多，主要集中在日本厂商和德国SCHOTT公司。国内仅有成都光明光电股份有限公司申请了一件中国发明专利。

以下按申请人介绍相关专利：

（一）日本保谷（HOYA）株式会社：

1、光学玻璃的制造方法

出处：CN1583614A （申请日：2003年10月30日授权公告日：2006年3月22日） ZL专利号：1727.9

该日本发明JP2003-295131的等同专利已获中国知识产权局授权，公开了一种光学玻璃的制造方法，在玻璃成分包括TiO2或Nb2O5的光学玻璃的制造方法中，在容纳并熔化玻璃原料的含有白金的熔化槽的上部提供燃烧气，通过其燃烧焰加热熔化玻璃原料时，向所述燃烧气中同时供给空气和氧，制造的光学玻璃10mm厚时分光透过率为70％的光的波长小于等于470 nm。在制造玻璃成分包括TiO2或Nb2O5的高折射率、高分散的光学玻璃时，抑制玻璃的着色，得到在可视光范围透过率高的光学玻璃。

2、光学玻璃、模压成形用玻璃原料、光学元件及其制造方法

出处：CN1418837A （申请日：2002年10月15日公开日：2003年5月21日）申请号：0 2147548.2

该日本发明JP2001-316630的中国等同专利，涉及一种光学玻璃，以重量％表示，含SiO2在18％以上、30％以下，含BaO在12％以上、23％以下，含TiO2为22～37％，含Nb2O5在7％以上、16％以下，含Na2O为5～20％，含K2O为0～6％，含CaO为0～5％，含SrO为0～5％，含ZrO2为0～4％，含Ta2O5为0～3％，含Sb2O5为0～1％，以及含P2O5在0％以上、0.5％以下，并且实质上不含PbO、As2O3和F。其折射率（nd）在1.80以上，阿贝数（νd）在30

以下，析出的晶粒的数目密度在12个/mm3以下。采用对上述成型用玻璃原料加热、软化并且模压成型的玻璃模压成型品的制造方法，即使用通过再加热模压成型容易失透的玻璃，也可制造透明的高品质的模压成型品。

3、光学玻璃、压制成形用预制件及其制造方法、光学元件及其制造方法

出处：CN1609026A （申请日：2004年4月16日公开日：2005年4月27日）申请号：95 16.X

该日本发明JP2003-113282和JP2003-304364的中国等同专利，涉及具有高折射率高分散特性，适于精密压制成形用的光学玻璃，精密压制成形用预制件及其制造方法，以及由所述光学玻璃制成的光学元件及其制造方法。精密挤压成形用的光学玻璃含有作为必须成分的P2O

5、Nb2O5、WO3、TiO2、Bi2O3、Li2O、Na2O，和作为任意成分的B2O3、BaO、ZnO、K2O、Sb2O3、A s2O3，所述必须成分和任意成分的总含量为98摩尔％或以上，折射率（nd）为1.75～2.0，

阿贝数（υd）为18～30。

日本保谷（HOYA）株式会社没有进入中国的其他专利申请：

4、Optical glass and optical product using the same

出处：EP1357091 （申请日：2001年6月29日公开日：2003年10月29日）

该欧洲专利涉及一种光学玻璃及其制备方法，其组成：P2O5：12～34，B2O3：0.2～15，（P2

O5和B2O3总量为15～35），WO3：0～45，Nb2O5：0～25，TiO2：0～10（WO3、Nb2O5和TiO2合

计20～45)，BaO：0～25，ZnO：0～20（BaO和ZnO合计<30），Li2O：2～30，Na2O：2～30，

K2O：2～15（Li2O、Na2O和K2O合计10～45)，CaO：0～10，SrO：0～10，Al2O3：0～5，Y2O3：

0～5，Sb2O3：0～1和As2O3：0～1％mol。该光学玻璃适用于制备精密模压制品，具有高的折

射率和高的分散率，折射系数：1.7～2.0，阿贝系数：20～32。

（二）德国SCHOTT公司：

1、Lead-free optical heavy flint-glasses

出处：DE （申请日：2001年7月11日公开日：2002年8月14日）

该德国发明涉及一种无铅光学重火石光学玻璃，折射系数nd：1.65～1.80，阿贝系数：21～33。主成分含量：SiO2：27～40，B2O3：0～<0.5，Al2O3：0～6，Na2O：7～18，K2O：1～10，BaO：1～10，SrO：0～3，CaO：0.5～5，MgO：0～3，其中：BaO＋SrO＋CaO＋MgO<15，TiO2：21～37，ZrO2：0～7，Nb2O5：5～17以及WO3：0.1～7％wt。该光学玻璃具有良好的熔融和加工特性，良好的耐化学性能，良好的晶体稳定性，以及低密度：<3.4g/cm3，转换温度约为6 00℃。

2、Lead-free optical glasses

出处：US6333288 （申请日：2000年5月8日授权公告日：2001年12月25日）

该已获授权的美国发明的优先权为DE（申请日：1999年5月6日），公开了一种无铅光学玻璃，折射系数nd：1.65～1.87，阿贝系数：27～43。主成分含量：SiO2：10～约25，B2O3：约10～约25，Na2O：2.5～约10，K2O：0～约3，CaO：0.5～约5，BaO：15～30，ZnO：5～15，TiO2：6～15，ZrO2：0.5～8，Y2O3：0.1～2，La2O3：0.5～8，Nb2O5：6～12，其中La2O3＋Nb2O5≤17，Ta2O5：0～1，以及Gd2O3：0～1。

（三）日本ミノルタ株式会社（Minolta）

1、光学ガラス

出处：JP35 （申请日：2000年5月29日公开日：2001年12月11日）

该日本发明涉及一种高折射系数、高分散率、重量轻和不褪色，不采用砷或者氟的化合物的光学玻璃。其组成（重量百分比）：SiO2为22.0～35.0，Na2O为4.0～17.0，BaO为2.0～2 5.0，TiO2为18.0～27.0和Nb2O5为13.0～26.0。在其实施例中，nd为1.80～1.85，υd为22.9～26.9。

（四）成都光明光电股份有限公司

1、无铅高折射率高色散光学玻璃

出处：CN1772670A （申请日：2005年9月23日公开日：2006年5月17日）申请号：CN 1727.9

该中国发明申请提供了一种折射率为1.78～1.84、色散为22～28的无铅高折射率高色散光学玻璃，其化学组分按重量百分比包括：SiO2：23～35％；TiO2：24～35.5％；Nb2O5：8～1 8％；Na2O：6～14％；K2O：1～8％；BaO：8～20％。该发明的光学玻璃不含有PbO、CdO、A s2O3和ZrO2；折射率（Nd）为1.78～1.84、色散（Vd）为22～28；玻璃具有良好的透光性能、化学稳定性和熔融性能。

国内光学玻璃生产企业在研制高折射率（nd≈1.8）、高色散率（υd≈25％）的环境友好（无砷、无铅、无镉）光学玻璃新产品的时候，需要注意规避日本保谷（HOYA）株式会社已经获得授权的中国发明专利：CN1583614A（ZL专利号：1727.9）。此外，也需要密切关注上述专利的法律状态变化，注意规避上述中国发明的权利保护范围。