[发明专利]无铅低熔点高折射率玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃，特别是一种无铅低熔点高折射率玻璃及其制备方法。

背景技术

在光学设计和光通信中，折射率在1.9～2.2之间的光学玻璃对简化光学系统、提高成像质量有着十分重要的意义。研制特高折射率光学玻璃对手机和数码相机进一步小型化、对光通信技术进步十分迫切。但传统的高折射率光学玻璃含有大量砷和铅，其折射率也只在1.8～1.85之间，不仅技术指标上有差距，也有碍环境保护。

光通信和数码相机用的光学玻璃，如非球面玻璃透镜、球透镜、棱镜等，通常要求具有较高的折射率，制作工艺采用直接模压成型(Direct Press-molding)技术。这样生产的光学玻璃产品，无需打磨、抛光等后续加工步骤，可大大提高生产效率及产量，且产品质量好。

通常使用硫系玻璃或重金属氧化物玻璃来满足折射率达到2.0。但是硫系玻璃的制备条件复杂，玻璃的化学稳定性能较差，在可见光范围透过率低，不能完全满足镜头光学玻璃工作的要求。中国专利CN 1583626A中介绍了一种Bi₂O₃-PbO玻璃，该玻璃虽然具有良好的透红外性能，但是具有较高的玻璃转变温度，不利于制备压型光学玻璃。氧化铅尽管能改善玻璃析晶性能，提高折射率，但是由于熔制过程中铅的大量挥发，造成严重的环境污染，对操作人员身体造成严重危害。中国专利CN 1930098A中介绍了一种无铅低熔点玻璃，该玻璃具有较低的软化点(500℃～630℃)，但是该玻璃的折射率较低，不适合用于高折射率的模压成型镜头玻璃。从环保和制备安全的角度考虑，无铅重金属玻璃有着更为广泛的应用。因而为了满足市场需要，有必要探索综合性能良好的无铅低熔点高折射率重金属氧化物玻璃。

发明内容

针对满足压模法制备高折射率玻璃的需要，本发明的目的是提供一种低熔点无铅铋酸盐玻璃及其制备方法。该玻璃具有较低的玻璃转变温度、较好的稳定性，并且制备工艺简单，该玻璃可以作为模压成型的透镜材料。

本发明的技术解决方案如下：

一种无铅低熔点高折射率玻璃，其特征点在于该玻璃组成及摩尔百分比如下：

组成        mol％

Bi₂O₃       20～75

B₂O₃        10～50

BaO         0～20

Ga₂O₃       30～20

La₂O₃       0～10

Sb₂O₃       0～5

SiO₂        0～15

TiO₂        0～5

ZrO₂        0～5

Nb₂O₅       0～5

Ta₂O₅       0～5

CeO₂        0～1

上述无铅低熔点高折射率玻璃的制备方法，包括如下步骤：

①按选定的玻璃组成的摩尔百分比计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀形成混合料；

②将混合料放入刚玉坩埚中，置于600℃的马弗炉中预烧结30min形成烧结料；

③将烧结料置于950～1050℃的硅碳棒电炉中熔融；

④玻璃熔融后，降温至900～1000℃，通入高纯氧气；

⑤停止通气，将玻璃液升温至950～1050℃进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中；

⑥快速地将所述的盛玻璃液的模具放入已升温至转变温度的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温，即获得无铅低熔点高折射率玻璃。