DE1086866B

DE1086866B - Berylliumfluoridglas mit extrem niedriger Lichtbrechung

Info

Publication number: DE1086866B
Application number: DES57823A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Werner Vogel
Original assignee: SAALE GLAS GmbH
Current assignee: SAALE GLAS GmbH
Priority date: 1958-04-12
Filing date: 1958-04-12
Publication date: 1960-08-11

Description

Berylliumfluoridglas mit extrem niedriger Lichtbrechung Es ist bekannt, daß Berylliumfluoridgläser mit BeF, als glasbildender Grundkomponente analog den Silikatgläsern mit Si 02 als glasbildender Grundkomponente hergestellt werden können. Ferner sind BeF2 freie Fluoridgläser bekannt, die in erster Linie A1 F3 und Pb F2 enthalten.
Auf Grund der abgeschwächten Modelleigenschaften der Fluoridglaskomponenten besitzen alle Fluoridgläser gegenüber den Originalen, den Silikatgläsern, wesentlich erniedrigte Schmelz- und Transformationsintervalle sowie geringere chemische Beständigkeit. Die gegenüber den Silikatgläsern geringere Bindefestigkeit der Einzelkomponenten untereinander ist für die gesteigerte Tendenz dieser Gläser zur Entglasung verantwortlich.
Die einer Verwendung der Fluoridgläser in der Optik entgegenstehenden negativen Eigenschaften, wie geringere chemische Beständigkeit und Entglasungstendenz, können jedoch durch Zusatz von Stabilisatoren, wie LaF3, CeF3, ThF4, vermindert werden, so daß die betreffenden Gläser mit ihren sonst wertvollen Eigenschaften auch für optische Zwecke benutzt werden können.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Herstellung von für optische Zwecke geeigneten Berylliumfluoridgläsern, die sich durch extrem niedrige Brechwerte auszeichnen.
Gemäß der Erfindung können derartige Gläser in der Weise geschmolzen werden, daß ein binäres Alkali-Beryllumfluoridglas aus 30 bis 50 Malprozent BeF2 und 15 bis 30 Malprozent KF und aus einem Zusatz von 5 bis 15 Malprozent MgF2 und 5 bis 25 Malprozent A1 F3 besteht.
Derartige Gläser zeigen gegenüber den meisten bisher bekanntgewordenen Berylliumfluoridgläsern extrem niedrige Brechwerte. Während die bekannten Fluoridgläser eine minimale Lichtbrechung von etwa nd= 1,38 aufweisen, liegen die nd-Werte der erfindungsgemäßen Berylliumfluoridgläser wesentlich niedriger oder außerhalb des bisher bekannten Bereiches im vd/nd-Diagramm für optische Gläser. Es ist zwar auch schon die Zusammensetzung eines Berylliumfluoridglases bekannt, das einen niedrigeren Brechwert hat. Wegen des Fehlens von MgF2 hat diese Zusammensetzung jedoch keine guten Stabilitätseigenschaften. Bei dem erfindungsgemäßen Glas nehmen dagegen das Aluminiumfluorid und das Magnesiumfluorid am Aufbau des Tetraedernetzwerkes teil. Diese Zusätze wirken also nicht netzwerksprengend, sondern das Glasnetzwerk verfestigend und damit bereits stabilisierend.
Dem aus BeF2, KF, MgF2 und AlF. bestehenden Grundglas können die als typische Stabilisatoren bekannten Fluoride des Lanthans, Cers und Thoriums einzeln oder gemeinsam in Anteilen von 0 bis 4 Molprozent LaF3, 0 bis 4 Malprozent CeF3 und 0 bis 5 Malprozent ThF4 zugesetzt werden.
Zur Erhöhung der Unsymmetrie im Glasnetzwerk und damit zur Verminderung der Entglasungstendenz können als weitere Zusätze die übrigen Alkalifluoride der ersten Hauptgruppe des Periodischen Systems der Elemente, wie LiF und NaF, sowie die übrigen Erdalkalifluorid.e, wie CaF2, SrF2 und BaF2, und auch Cd F2 enthalten sein.
Es ist allgemein bekannt, daß zur Verhinderung oxydischer Trübungen in Fluoridgläsern N H4 F oder P C15 oder PF, zur Glasschmelze zugesetzt werden kann. Besonders der Umgang mit PF.-Gas' dem bisher wirksamsten Mittel zur Verhinderung von Oxydtrübungen, ist jedoch sehr gefahrvoll. Der gleiche Effekt kann erzielt werden, indem gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung freie Flußsäure in Form des gut und stöchiometrisch kristallisierenden Rohstoffes KH F2 in die Glasschmelze eingeführt wird. Da der KH F2 Gehalt in den beschriebenen Gläsern relativ hoch liegt, ist eine Verhinderung oxydischer Trübungen voll gewährleistet.

Die folgende Tabelle 1 gibt die möglichen Grenzwerte für die Anteile der einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Berylliumfluoridglases an.

Tabelle 1

Malprozent

BeF2 .......................... 30 bis 50

K F ............................ 15 bis 30

LiF ........................... 0 bis 15

NaF .......................... 0 bis 15

MgF2 . . . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . 5 bis 15

Ca F2 .......................... 0 bis 15

SrF2 ........................... _ 0 bis 15

BaF2 .......................... 0 bis 15

CdF2 .......................... 0 bis 8

A1F3 .......................... 5 bis 25

LaF3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 0 bis 4

CeF3 .......................... 0 bis 4

Th F4 .......................... 0 bis 5

Als Beispiel für die Anwendung der Erfindung sind in der Tabelle 2 fünf verschiedene Glaszusammensetzungen in Molprozent mit den zugehörigen Werten für nd und va angegeben. Die ermittelten nd-Werte zeigen, daß die Lichtbrechung der erfindungsgemäßen Gläser wesentlich niedriger liegt als bei den bisher bekannten Fluoridgläsern.

Tabelle 2

BeF2 I KF I N.F ( Mg F2 I Ca F2 I Al Fs ` L.F" I CeF@ I TU F, I Cd F2 I -d I vd

50 25 - 10 7 7 0,5 0,5 - - 1,3356 105

50 25 - 10 7 7 0,5 - 0,5 _ - 1,3346 104

48 29,5 - 8 7,5 5 2 - 1,3384 103

50 22 2 10 - 10 1 - - 5 1,3393 101

4829,5 10 7,5 5 1,3336 105

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Berylliumfluoridglas mit extrem niedriger Lichtbrechung, dadurch gekennzeichnet, daß ein binäres Alkali-Berylliumfluoridglas aus 30 bis 50 Molprozent BeF2 und 15 bis 30 Molprozent KF und aus einem Zusatz von 5 bis 15 Molprozent Mg F2 und 5 bis 25 Molprozent Al F3 besteht. z. Berylliumfluoridglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundglas zusätzlich 0 bis 4 Molprozent LaF3, 0 bis 4 Molprozent CeF3 und 0 bis 5 Molprozent ThF4 enthält. 3. Berylliumfluoridglas nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Entglasungstendenz Zusätze der übrigen Alkalifluoride der ersten Hauptgruppe des Periodischen Systems, wie -Li F und Na F, sowie der übrigen ErdaJkalifluorid'e, wie Ca:F2, Sr',F2, BaF2 und CdF2, in Beträgen von je 0 bis 15 Molprozent enthalten sind. 4. Berylliumfluordglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von oxydischen Trübungen freie Flußsäure in Form des gut und stöchiometrisch kristallisierenden Rohstoffs KH F2 in die Glasschmelze eingeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 919 006; USA.-Patentschrift Nr. 2 466 507.