含24%铅或以上者称全铅水晶，低于24%者则称为铅水晶。加铅的好处是较重，有质感，更通透、清澈和明亮；坏处则较软，易磨花，20世纪50年代，前苏联和捷克等东欧国家就研制了无铅水晶玻璃，到了上世纪末，为了防止污染，无铅水晶玻璃更引起人们的重视，从最早苏联、捷克等研究的钡锌水晶玻璃，发展到锆水晶等多元水晶玻璃，目前的无铅水晶玻璃有：钡水晶玻璃；锌水晶玻璃；钛水晶玻璃；锆水晶玻璃；混合水晶玻璃。
从发展趋势看，无铅水晶玻璃是势在必行。29世纪50年代，苏联、捷克等东欧国家，一直在进行无铅水晶的研究，80年代到90年代，西方一些国家也发表了无铅水晶的专利。最早研究的无铅水晶为钡水晶和锌水晶，如前苏联研制的钡水晶含BaO为15%~30%，折射率nD为1.53~1.535，BaO含量高时侵蚀耐火材料严重，易出二次气泡，且透明度、白度及折光性均较铅水晶逊色，而且钡水晶硬度比铅水晶高，雕刻、研磨、抛光性能均不及铅水晶，于是就在钡水晶中加入ZnO代替部分BaO，如SiO2 60%、BaO 10%、ZnO 10%、K2O 10%、Na2O 10%的锌钡水晶，折射率为1.531，折射率还较铅水晶为低。在硅酸盐玻璃中，TiO2的折射指数很高（加和性指数2.2~2.4）ZrO2也比较高，苏联学者便研制了钛水晶和锆水晶，钛的折射率高，但TiO2会增强铁的着色能力，对水晶玻璃的透明性和白度不利，高纯纳米氧化钛，价格昂贵。
前苏联研制的锆水晶含SiO2 64%、CaO 9.5%、ZnO 4.7%、ZrO2 6.2%、K2O 3.0%、Na2O 12.6%，以纯ZrO2或锆英石（ZrSiO4）为原料，折射率1.542~1.547，密度为2.59~2.75g/cm3，也与中铅水晶相当。玻璃的透明度和白度仍不如铅水晶，因为锆矿石中杂质较多，不易提纯，ZrO2很难熔，这些限制了锆水晶的生产。为了提高密度和折射率，同时考虑到熔制、成形等工艺性能，国外无铅水晶专利上大都采用加入多种折射率高的氧化物，如SrO、ZnO、BaO、TiO2、ZrO2等。美国专利上介绍的一种无铅水晶，成分（质量分数）为SiO2 54.2%、SrO 12.0%、BaO 12.0%、ZnO 7.5%、K2O 5.4%、Na2O 3.6%、Li2O 1.7%、ZrO2 1.0%、TiO2 2.0%、Sb2O3 0.4%，玻璃的密度为3.0g/cm3，折射率为1.575，软化点673℃，符合全铅晶质要求。国内也有类似的研究报告[5]，其成分范围（质量分数）为SiO2 66%~75%、B2O3 1%、Al2O3 0%~0.5%、CaO 1%、BaO 7%~15%、ZnO 0.5%`1%、SrO 0.5%~1%、TiO2 0.5%~1%、Na2O 8%~10%、K2O 3%~7%，密度2.55~2.57g/cm3，折射率1.501，折射率虽不高，耐酸性却很好，在4%的HAC中放置24h的溶解量<2×10-9（即<2ppb）。混合水晶是无铅水晶的研究方向，今后如何优选高折射率的氧化物种类和用量、各组成之间的比例，以达到最高密度、折射率和色散，同时充分利用两价离子之间的堵塞效应和高价离子的积聚效应，提高水晶的耐酸性和抗风化能力。此外还要考虑到玻璃熔化、成形、热加工和冷加工（雕刻、研磨、抛光、）性能，尽量与铅水晶相当。
