[發明專利]一種硫系玻璃預形體的熱壓成型方法

無效

• 申請號: 201310027853.X
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103058501A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張倩
• 申請（專利權）人: 蘇州百納思光學科技有限公司
• 主分類號: C03B11/08
• 分類號: C03B11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種硫系玻璃預形體的熱壓成型方法，尤其涉及一種加工硫系玻璃球透鏡毛坯的高溫成型方法，能極大地提高硫系玻璃的材料利用率。

背景技術：

硫系玻璃(chalcogenide?glass)是以硫化物，硒化物和銻化物為主要成分的玻璃。硫系玻璃對于中遠紅外波段的光線可透，是一種重要的紅外材料。今年來，由于稀土元素，尤其是鍺(Ge)的價格上升，使得原來很多用到鍺單晶作為紅外材料的應用開始使用成本相對較低的硫系玻璃作為替代材料。另一方面，鍺單晶作為晶體材料，無法熱壓成型，只能用成本高昂的單點金剛石車床加工成非球面透鏡。而硫系玻璃作為玻璃態的物質可以進行熱壓處理?，F在通用的生產工藝是采用表面拋光的硫系玻璃預形體在高溫下精密壓型，從而直接壓型出非球面透鏡。相對于鍺單晶的車削加工，硫系玻璃的精密成型生產效率高，適合大規模自動化生產，降低了中遠紅外的透鏡的成本，直接導致了民用中遠紅外透鏡市場的興起，比如被動式汽車夜視。

用于精密壓型的硫系玻璃預形體一般為球透鏡，雙凸透鏡或平凸透鏡。其中球透鏡使用最為普遍，一般球直徑為3mm到15mm。硫系玻璃的生產需要在圓形的真空石英玻璃管中熔煉，所以生產的玻璃原材料都為圓柱狀，直徑為50mm到200mm.目前的球透鏡的加工方式為：首先從大塊的硫系玻璃原材料切出比球透鏡略大的立方體，然后將立方體研磨成球坯，最后將球坯精磨，拋光成球透鏡。這樣硫系玻璃的利用率從最初玻璃原材料到最終的球透鏡只有17%左右，浪費嚴重。考慮到硫系玻璃的市場價格約為每克10到13人民幣之間，這樣紅外材料的成本會占到最終透鏡成本的50%以上。

本發明設計了一套熱壓成型裝置，采用一種熱壓方法將預先切好的硫系玻璃圓盤直接壓成多個球坯。然后再由球坯精磨和拋光成球透鏡。這樣硫系玻璃材料的利用率可由原來的17%提高到80%左右，極大地降低了紅外透鏡的成本。

附圖說明

圖1是熱壓成型裝置的剖面圖；

圖2是上下模具和上下夾具的裝配示意圖；

圖3是上模具的結構圖。

具體實施方式;

下面對發明作更詳細描述，類似標記表示相同或類似部件。然而，為了更好的理解，附圖中所示的部件是示意性表示，它們是按比例繪制的，即該附圖的部件不表示真實尺寸，這些真是尺寸對本領域普通技術人員來說都是公知的，因此無需進行詳細描述。

參考圖1熱壓成型裝置的剖面圖。上模具1和下模具2都由高溫不銹鋼制造，其中對硫系玻璃的壓型面由單點金剛石數控機床加工半球形的模穴陣列10，模穴內壁的粗糙度Ra要小于30nm，主要是為了便于拔模。上下模具1、2的直徑范圍在100到150mm之間。硫系玻璃圓片8的直徑取決于玻璃錠料的尺寸，但不能超過上下模具的直徑。硫系玻璃圓片8的厚度要略小于最終壓型后球坯的直徑，一般為球坯直徑的90%。石英玻璃罩6為圓形中空石英管，外徑范圍為180mm到200mm之間,厚度為3~5mm之間。石英玻璃罩密封鑲嵌在壓型機器的上下底座7、11上，并可以通過提高上底座的高度而打開。加熱電阻絲5均勻分布纏繞在石英玻璃罩外圍，其總共加熱功率在5kw到8kw之間。

參考圖3上模具的結構圖。上模具1非壓型表面由中心到邊緣徑向分布散熱氣槽。下模具2的結構與上模具1完全一致。

參考圖2上下模具和夾具的裝配示意圖。上模具1和上夾具3的圓盤表面貼合。上夾具3的軸為中空，與上模具1裝配后軸向的空隙與散熱氣槽9形成通路。下模具2和下夾具4的裝配于上述一致。上下夾具2、4的材質與上下模具1、2的材質相同，都為高溫不銹鋼，主要為了使在高溫下的熱膨脹系數一致。