[發明專利]基于鋁合金基體反射鏡的改性層及其加工方法

在審

• 申請號: 202010447716.1
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111610584A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 譚淞年;許永森
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B5/08
• 分類號: G02B5/08;G02B1/10
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明公開了一種基于鋁合金基體反射鏡的改性層，包括設置在鋁合金基體反射面上的改性層，所述改性層包括純鋁材質的表面改性層。改性層還包括過渡層，所述過渡層用于增加所述基體與所述表面改性層間的粘度。通過設置改性層可以彌補增材制造金屬反射鏡基體表面由于激光成形過程中的缺陷。可以通過在改性層表面進行光學二次加工而獲得高面形精度和高粗糙度。鋁合金基體配合純鋁的改性層可以實現改性層和基體的熱膨脹系數匹配，具有良好的高低溫環境適應性。純鋁的表面改性層耐高低溫，使鋁合金材質為基體的金屬反射鏡的適用范圍更廣。

技術領域

本發明涉及反射鏡領域，尤其涉及鋁合金材質反射鏡的改性層。

背景技術

反射鏡是光學領域常使用的光學元件，但是在很多場景下需要反射鏡在滿足剛度需求的同時滿足輕量化結構，金屬反射鏡往往很難做到。但是鋁合金材質的金屬反射鏡在其中脫穎而出，鋁合金能同時滿足輕量化和高剛度，但作為反射鏡來說，鋁合金材質反射鏡由于制備工藝的原因使其致密度不足，一般需要在表面鍍改性層增強表面致密度和反射能力。

現有技術只能通過鎳磷或單晶Si等類似材質作為它的改性層材質，但是在航空等環境溫度變化劇烈的場合，由于改性層和反射鏡基體熱膨脹系數不匹配，當環境溫度變化時，反射鏡面形變化，造成光學系統成形質量降低，即使在實驗室環境內應用也需要對其進行溫度設定，導致鋁合金材質的金屬反射鏡不能廣泛使用。

發明內容

本發明創造的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種基于鋁合金基體反射鏡的改性層，通過在鋁合金的基體上鍍純鋁材質的表面改性層實現鋁合金反射鏡的廣泛使用。

本發明是通過以下的技術方案實現的：

一種基于鋁合金基體反射鏡的改性層，包括設置在鋁合金基體反射面上的改性層，所述改性層包括純鋁材質的表面改性層。

優選的，改性層還包括過渡層，所述過渡層用于增加所述基體與所述表面改性層間的結合強度。

優選的，所述基體通過增材制造工藝制備。

優選的，所述基體材質為AlSi₁₀Mg。

優選的，所述反射面為平面，所述表面改性層的厚度為30μm-40μm。

優選的，所述反射面為曲面，所述表面改性層的厚度為30μm-100μm。

優選的，所述過渡層的厚度為5nm～30nm，所述過渡層材料為Al₂O₃。

優選的，所述過渡層材質為鎳。

一種上述改性層的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，對所述反射面的表面進行表面粗糙度處理，使反射面粗糙度優于 10nm；

步驟二，對所述反射面進行鍍膜前清潔；

步驟三，在所述反射面的非改性區涂用于保護非改性區的可剝離保護膠；

步驟四，將所述基體固定在真空鍍膜機的工件夾具上，純鋁粒盛裝于氮化硼坩堝中，真空鍍膜機抽取一定真空后開啟烘烤裝備；

步驟五，通過電子束對純鋁進行蒸發和離子源充Ar輔助沉積實現對基體反射面進行表面改性層鍍膜；

步驟六，將基體放在處理爐中進行熱處理，消除表面改性層的內應力和提高表面改性層與基體反射面的結合力；

步驟七，對反射面進行光學加工降低粗糙度。

優選的，反射面的表面粗糙度處理為金剛石單點車削加工；所述反射面鍍膜前清潔包括清洗基體表面，通過酒精超聲清洗和純水清洗并通過干燥箱干燥。