一种高折射率光学玻璃流动式快速制备工艺的制作方法

1.本发明涉及光学玻璃技术领域，更具体地说，涉及一种高折射率光学玻璃流动式快速制备工艺。


背景技术：

2.光学玻璃是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。
3.随着精密光学仪器、光信息通讯、光电子产品这些领域的飞速发展，对具有优异性能的光学玻璃的需求越来越大，要求也越来越高，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，以及对手机和数码相机进一步小型化、对光通信技术的进步有着深远的意义。
4.现有的光学玻璃在制备过程中需要对原料进行熔炼，但是一方面为了保证熔炼效果导致熔炼时间过长，极大的降低光学玻璃的制备效率，另一方面传统的熔炼方式加热效果不够集中，熔融料液内的原料经常出现熔融不完全的现象，未熔融完全的颗粒状原料会极大的降低后续处理的难度，一旦未能处理好便会降低光学玻璃的质量。


技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高折射率光学玻璃流动式快速制备工艺，可以通过引入流动盘来对原料进行流动加热，一方面加热效果集中且优异，流动状态下的料液温度分布更为均匀，可以在较短的时间内对原料进行快速熔融，另一方面利用外部磁场对助熔吊进行吸引，迫使其延伸至料液内对未完全熔融的原料进行挤压，压迫其充分与流动盘底面进行接触实现充分加热，并利用光线传递的连续性来判断原料的熔融效果，最终可以极大程度上提高原料的熔融效率及效果，保证在剥离成型时剥离料液熔炼完全，与现有技术相比，本发明可以极大的缩短原料的熔炼时间，并提高原料的熔炼效果，光学玻璃成型后具有较高的折射率。
7.2.技术方案
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种高折射率光学玻璃流动式快速制备工艺，包括以下步骤：
10.s1、取二氧化硅、三氧化二镧、三氧化二硼、氧化钾、氧化钙、三氧化二铝和氧化钠充分混合均匀后，置于中空并倾斜的流动盘内，并在流动盘下方加热在1400
‑
1450℃下熔化呈玻璃料液；
11.s2、在流动盘下方施加磁场，迫使流动盘上侧的多个助熔吊延伸至玻璃料液中，挤
压未熔融完全的颗粒状或者块状原料贴紧流动盘底面进行加热熔融；
12.s3、在流动盘上方给予强光照射至流动盘内无光线透过时即代表原料熔融合格，玻璃料液在流动盘滑落进入到刚玉容器中；
13.s4、继续在1400
‑
1600℃温度下熔融2
‑
4h，在玻璃熔制过程中加入纳米二氧化钛和分散剂并搅拌均匀后静置1h；
14.s5、将玻璃料液浇注到预热的模具内，并在30
‑
700℃下对玻璃进行退火，即得到光学玻璃成品。
15.进一步的，所述光学玻璃的原料按照摩尔百分比含量包括如下组分：15％
‑
17％的二氧化硅、31％
‑
33％的三氧化二镧、22％
‑
25％的三氧化二硼、5％
‑
10％纳米二氧化钛、5％
‑
10％三氧化二铝、5％
‑
8％的氧化钠、0％
‑
3％的氧化钾、1％
‑
5％的氧化钙及0％
‑
5％的分散剂。
16.进一步的，所述分散剂为鱼油、纤维素及其衍生物、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇或聚丙烯酰胺。
17.进一步的，所述助熔吊包括固定顶球、迁移磁杆以及助熔压球，所述固定顶球镶嵌连接于流动盘上端，所述迁移磁杆插设于固定顶球上，所述助熔压球连接于迁移磁杆下端，通过磁场对迁移磁杆的吸引，迫使助熔压球下降至玻璃料液中对未熔融完全的原料进行挤压，使原料下沉至流动盘底面充分加热熔融。
18.进一步的，所述固定顶球包括遮光半球、气吹半球以及多根弹性拉丝，所述遮光半球和气吹半球上下对称连接，所述弹性拉丝均匀连接于遮光半球和迁移磁杆之间，遮光半球起到对迁移磁杆迁移轨迹的导向作用，气吹半球在受到助熔压球的挤压后会吹出空气，加速助熔压球上的玻璃料液脱落回收，减少玻璃料液的浪费，弹性拉丝则用于在磁场撤销后对迁移磁杆的复位。
19.进一步的，所述遮光半球采用避光材料制成中空结构，所述遮光半球内填充有粉末状避光材料，所述气吹半球采用弹性的多孔透光材料制成，在迁移磁杆迁移后若助熔压球可以顺利接触到流动盘底面，则玻璃料液中几乎不含未熔融完全的原料，此时迁移磁杆也进入到遮光半球内被避光材料遮挡，在助熔压球挤压到未熔融完全的原料时，迁移磁杆仍有部分延伸出遮光半球外，可以将光线导入至流动盘内部。
20.进一步的，所述迁移磁杆包括磁性端、导光端以及延伸端，且磁性端、导光端以及延伸端自上至下依次连接，磁性端具有磁性可以响应磁场，导光端则用来将外界光线向流动盘内传导，延伸端起到延伸至玻璃料液中的作用。
21.进一步的，所述导光端采用导光材料制成，所述延伸端采用耐高温材料制成，且迁移磁杆和助熔压球的总长度与流动盘的内腔高度保持一致。
22.进一步的，所述助熔压球采用耐高温的金属导热材料制成，所述金属导热材料优选为钨铜合金，助熔压球具有耐高温、耐腐蚀同时还有优异的导热性，可以提高玻璃料液的加热熔融效果。
23.进一步的，所述步骤s5中模具预热温度为1350
‑
1450℃。
24.3.有益效果
25.相比于现有技术，本发明的优点在于：
26.(1)本方案可以通过引入流动盘来对原料进行流动加热，一方面加热效果集中且
优异，流动状态下的料液温度分布更为均匀，可以在较短的时间内对原料进行快速熔融，另一方面利用外部磁场对助熔吊进行吸引，迫使其延伸至料液内对未完全熔融的原料进行挤压，压迫其充分与流动盘底面进行接触实现充分加热，并利用光线传递的连续性来判断原料的熔融效果，最终可以极大程度上提高原料的熔融效率及效果，保证在剥离成型时剥离料液熔炼完全，与现有技术相比，本发明可以极大的缩短原料的熔炼时间，并提高原料的熔炼效果，光学玻璃成型后具有较高的折射率。
27.(2)助熔吊包括固定顶球、迁移磁杆以及助熔压球，固定顶球镶嵌连接于流动盘上端，迁移磁杆插设于固定顶球上，助熔压球连接于迁移磁杆下端，通过磁场对迁移磁杆的吸引，迫使助熔压球下降至玻璃料液中对未熔融完全的原料进行挤压，使原料下沉至流动盘底面充分加热熔融。
28.(3)固定顶球包括遮光半球、气吹半球以及多根弹性拉丝，遮光半球和气吹半球上下对称连接，弹性拉丝均匀连接于遮光半球和迁移磁杆之间，遮光半球起到对迁移磁杆迁移轨迹的导向作用，气吹半球在受到助熔压球的挤压后会吹出空气，加速助熔压球上的玻璃料液脱落回收，减少玻璃料液的浪费，弹性拉丝则用于在磁场撤销后对迁移磁杆的复位。
29.(4)遮光半球采用避光材料制成中空结构，遮光半球内填充有粉末状避光材料，气吹半球采用弹性的多孔透光材料制成，在迁移磁杆迁移后若助熔压球可以顺利接触到流动盘底面，则玻璃料液中几乎不含未熔融完全的原料，此时迁移磁杆也进入到遮光半球内被避光材料遮挡，在助熔压球挤压到未熔融完全的原料时，迁移磁杆仍有部分延伸出遮光半球外，可以将光线导入至流动盘内部。
30.(5)迁移磁杆包括磁性端、导光端以及延伸端，且磁性端、导光端以及延伸端自上至下依次连接，磁性端具有磁性可以响应磁场，导光端则用来将外界光线向流动盘内传导，延伸端起到延伸至玻璃料液中的作用。
附图说明
31.图1为本发明的流程示意图；
32.图2为本发明助熔吊的结构示意图；
33.图3为本发明助熔吊正常状态下的剖视图；
34.图4为本发明助熔吊助熔状态下的剖视图；
35.图5为本发明投放助熔微球的结构示意图；
36.图6为本发明助熔微球的结构示意图。
37.图中标号说明：
38.1固定顶球、11遮光半球、12气吹半球、13弹性拉丝、2迁移磁杆、21磁性端、22导光端、23延伸端、3助熔压球。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.实施例1：
43.请参阅图1，一种高折射率光学玻璃流动式快速制备工艺，包括以下步骤：
44.s1、取二氧化硅、三氧化二镧、三氧化二硼、氧化钾、氧化钙、三氧化二铝和氧化钠充分混合均匀后，置于中空并倾斜的流动盘内，并在流动盘下方加热在1400
‑
1450℃下熔化呈玻璃料液；
45.s2、在流动盘下方施加磁场，迫使流动盘上侧的多个助熔吊延伸至玻璃料液中，挤压未熔融完全的颗粒状或者块状原料贴紧流动盘底面进行加热熔融；
46.s3、在流动盘上方给予强光照射至流动盘内无光线透过时即代表原料熔融合格，玻璃料液在流动盘滑落进入到刚玉容器中；
47.s4、继续在1400
‑
1600℃温度下熔融2
‑
4h，在玻璃熔制过程中加入纳米二氧化钛和分散剂并搅拌均匀后静置1h；
48.s5、将玻璃料液浇注到预热的模具内，并在30
‑
700℃下对玻璃进行退火，即得到光学玻璃成品。
49.步骤s5中模具预热温度为1350
‑
1450℃。
50.光学玻璃的原料按照摩尔百分比含量包括如下组分：15％
‑
17％的二氧化硅、31％
‑
33％的三氧化二镧、22％
‑
25％的三氧化二硼、5％
‑
10％纳米二氧化钛、5％
‑
10％三氧化二铝、5％
‑
8％的氧化钠、0％
‑
3％的氧化钾、1％
‑
5％的氧化钙及0％
‑
5％的分散剂。
51.分散剂为鱼油、纤维素及其衍生物、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇或聚丙烯酰胺。
52.请参阅图2，助熔吊包括固定顶球1、迁移磁杆2以及助熔压球3，固定顶球1镶嵌连接于流动盘上端，迁移磁杆2插设于固定顶球1上，助熔压球3连接于迁移磁杆2下端，通过磁场对迁移磁杆2的吸引，迫使助熔压球3下降至玻璃料液中对未熔融完全的原料进行挤压，使原料下沉至流动盘底面充分加热熔融。
53.请参阅图3
‑
4，固定顶球1包括遮光半球11、气吹半球12以及多根弹性拉丝13，遮光半球11和气吹半球12上下对称连接，弹性拉丝13均匀连接于遮光半球11和迁移磁杆2之间，遮光半球11起到对迁移磁杆2迁移轨迹的导向作用，气吹半球12在受到助熔压球3的挤压后会吹出空气，加速助熔压球3上的玻璃料液脱落回收，减少玻璃料液的浪费，弹性拉丝13则用于在磁场撤销后对迁移磁杆2的复位。
54.遮光半球11采用避光材料制成中空结构，遮光半球11内填充有粉末状避光材料，气吹半球12采用弹性的多孔透光材料制成，在迁移磁杆2迁移后若助熔压球3可以顺利接触
到流动盘底面，则玻璃料液中几乎不含未熔融完全的原料，此时迁移磁杆2也进入到遮光半球11内被避光材料遮挡，在助熔压球3挤压到未熔融完全的原料时，迁移磁杆2仍有部分延伸出遮光半球11外，可以将光线导入至流动盘内部。
55.迁移磁杆2包括磁性端21、导光端22以及延伸端23，且磁性端21、导光端22以及延伸端23自上至下依次连接，磁性端21具有磁性可以响应磁场，导光端22则用来将外界光线向流动盘内传导，延伸端23起到延伸至玻璃料液中的作用。
56.导光端22采用导光材料制成，延伸端23采用耐高温材料制成，且迁移磁杆2和助熔压球3的总长度与流动盘的内腔高度保持一致。
57.助熔压球3采用耐高温的金属导热材料制成，金属导热材料优选为钨铜合金，助熔压球3具有耐高温、耐腐蚀同时还有优异的导热性，可以提高玻璃料液的加热熔融效果。
58.本发明可以通过引入流动盘来对原料进行流动加热，一方面加热效果集中且优异，流动状态下的料液温度分布更为均匀，可以在较短的时间内对原料进行快速熔融，另一方面利用外部磁场对助熔吊进行吸引，迫使其延伸至料液内对未完全熔融的原料进行挤压，压迫其充分与流动盘底面进行接触实现充分加热，并利用光线传递的连续性来判断原料的熔融效果，最终可以极大程度上提高原料的熔融效率及效果，保证在剥离成型时剥离料液熔炼完全，与现有技术相比，本发明可以极大的缩短原料的熔炼时间，并提高原料的熔炼效果，光学玻璃成型后具有较高的折射率。
59.实施例2：
60.本实施例中可以将流动盘上的助熔吊替换为助熔微球，助熔微球的粒径小于助熔压球3，通过磁场吸附的方式可以实现较大面积的覆盖，并附着在未熔融完全的原料上下沉至流动盘底面进行加热熔融，同时助熔微球在移动时会引起玻璃料液的湍流，使得加热效果更为均匀有效，本实施例适合未熔融完全的原料粒径较小的情况下。
61.助熔微球从内至外依次包括磁性内芯、隔热层以及钨铜导热层。
62.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。