[发明专利]一种高折射率光学玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种高折射率光学玻璃的制备方法，通过采用特定原料配比，并利用氧化铌和氧化锌替代传统方法中采用的昂贵原料Ta₂O₅，大幅降低光学玻璃的生产成本，同时有效增加光学玻璃的折射率，并降低光学玻璃的熔制温度，在特定工艺下，使制得的光学玻璃折射率n_d介于1.72~1.74，阿贝数ν_d达到54。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种高折射率光学玻璃及其制备方法。

背景技术

光学玻璃能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。

近年来，随着数码相机、摄影机和手机技术的发展，对配套的镜头要求越来越高。为了使光学镜片具有高透光性、宽广的视野和小型化等性能，光学玻璃必须具有高透过率、高折射率和相对较高的阿贝数(色散低)，从而能够修正光学元器件中透镜系统的色差，提高成像质量。而现有的光学玻璃技术中，如中国专利公开号CN109485256A公开的一种折射率为1.5-1.6的光纤面板芯料玻璃及其制造方法，原料包括：硼酸、石英砂、氢氧化铝、碳酸钙、氧化锌、碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、氧化镧、三氧化二砷；该玻璃折射率在1.50～1.60范围内，膨胀系数(87±5)×10-7/℃，玻璃透过率高。软化温度控制在630～720℃，析晶温度下限≥850℃，在850℃保温2小时不产生析晶，但是该产品的阿贝数低，市场竞争力小。

为此，本发明提供一种同时具有高透过率、高折射率和高阿贝数的光学玻璃及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高折射率光学玻璃及其制备方法，通过采用特定原料配比，并利用氧化铌和氧化锌替代传统方法中采用的昂贵原料Ta₂O₅，大幅降低光学玻璃的生产成本，同时有效增加光学玻璃的折射率，并降低光学玻璃的熔制温度，在特定工艺下，使制得的光学玻璃折射率n_d介于1.72～1.74，阿贝数ν_d达到54，折射角θ_d达到356.5°以上，条纹级别达到B级。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高折射率光学玻璃，以质量百分比计包括以下原料：19.50～21.15％的硼酸，28.45～32.88％的氧化镧，3.21～3.42％的氧化锆，10.12～12.53％的氧化钛，1.32～1.51％的石英砂，0.33～0.42％的硝酸镧，12.86～15.95％的碳酸钡，1.12～1.46％的碳酸钙，2.23～2.62％的碳酸钠，6.23～6.88％的氧化铌，余量为氧化锌。

硼酸是构成玻璃骨架的成分，同时又是一种降低玻璃熔制黏度的助溶剂。硼氧三角体[BO₃]^3-和硼氧四面体[BO₄]^4-为结构组元，在不同条件下硼可能以三角体[BO₃]^3-或硼氧四面体[BO₄]^4-存在，在高温熔制条件时，一般难于形成硼氧四面体，而只能以三面体的方式存，但在低温时，在一定条件下B³⁺有夺取游离氧形成四面体的趋势，使结构紧密而提高玻璃的低温黏度，但由于它有高温降低玻璃黏度和低温提高玻璃黏度的特性，也是降低玻璃折射率的主要成分，由此决定了它的含量范围较小；当原料中硼酸含量较低时，无法起到助溶的作用，同时会降低玻璃的化学稳定性；而在硼酸含量较高时，会降低玻璃的折射率，同时使玻璃的分相倾向增加，因此优选采用质量百分比为19.50～21.15％的硼酸。