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CN115616689A - 一种耐磨光学镜片及制造方法 - Google Patents

一种耐磨光学镜片及制造方法 Download PDF

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CN115616689A
CN115616689A CN202211264978.XA CN202211264978A CN115616689A CN 115616689 A CN115616689 A CN 115616689A CN 202211264978 A CN202211264978 A CN 202211264978A CN 115616689 A CN115616689 A CN 115616689A
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CN
China
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wear
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resistant
glass
optical lens
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CN202211264978.XA
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吴宪君
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Suzhou Jingsheng New Material Co ltd
Original Assignee
Suzhou Jingsheng New Material Co ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14Protective coatings, e.g. hard coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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Abstract

本发明属于耐磨镜片制造技术领域,具体涉及一种耐磨光学镜片及制造方法。本发明提供的耐磨光学镜片包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:二氧化钛22.0‑30.0%;二氧化锆6.5‑12.0%;碳化硅3.0‑5.0%;三氧化钨1.5‑3.5%;五氧化二铌0.5‑2.0%;余量为二氧化硅。本发明通过耐磨基材的组分、耐磨基材的制备工艺步骤及参数、玻璃基材的预处理过程、电子束蒸发沉积过程的精细调控和配合,在玻璃基材表面镀制一层厚度小、高度均匀、高度致密、附着力强且硬度大的镀膜,显著提高了光学镜片表面的耐磨性,同时也将镀层对透光性的影响控制在极小的程度。

Description

一种耐磨光学镜片及制造方法
技术领域
本发明属于耐磨镜片制造技术领域,具体涉及一种耐磨光学镜片及制造方法。
背景技术
光学玻璃镜片被广泛应用于成像显示器件及精密光学器件中,其作为关键零部件,在通信导航显示系统、数字成像系统、可穿戴显示屏、监视传感器、太阳能面板及聚光器、扫描仪、打印头、遥感设备、医疗诊断影像设备、显微镜、军用头盔、夜视仪等产品中发挥着重要作用。
然而,在开放环境中,光学玻璃镜片需要长期经受周围环境中的沙尘摩擦,随着表面磨损的加剧,其光学性能逐渐下降,引起光学成像、显示等设备的分辨率下降。因此,改善光学镜片的耐磨性,对提高成像显示器件及精密光学器件的性能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明提供一种耐磨光学镜片及制造方法,目的在于提高光学镜片表面的耐磨性能,从而延缓光学镜片使用过程中光学性能的衰减。
本发明第一方面是提供一种耐磨光学镜片,包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层厚度控制在2-100μm范围内。
保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛22.0-30.0%;
二氧化锆6.5-12.0%;
碳化硅3.0-5.0%;
三氧化钨1.5-3.5%;
五氧化二铌0.5-2.0%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
进一步地,上述耐磨光学镜片更优选的方案是,保护层厚度控制在5-15μm范围内。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛25.0-28.5%;
二氧化锆8.0-10.0%;
碳化硅3.5-4.5%;
三氧化钨1.5-2.0%;
五氧化二铌0.5-1.0%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
本发明第二方面是提供上述耐磨光学镜片的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:根据耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料过筛后按照配比混合均匀,然后装入模具中干压成型得到干压坯体;
步骤2:将干压坯体高温烧结得到烧结坯体,将烧结坯体破碎过筛得到耐磨基材颗粒;
步骤3:去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材;
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,以电子束轰击耐磨基材颗粒,轰击产生耐磨基材蒸汽沉积到预处理玻璃基材表面,制得耐磨光学镜片。
本发明提供的耐磨光学镜片的制备方法,以二氧化钛、二氧化锆、碳化硅、三氧化钨、五氧化二铌、二氧化硅按一定配比混合形成的耐磨基材为原料,利用电子束蒸发器产生的超高温将耐磨基材以原子团或离子形式被蒸发出来,沉积在预处理玻璃基材表面形成一层厚度小、高度均匀、高度致密、附着力强且硬度大的镀膜,从而提高光学镜片表面的耐磨性,防止光学镜片在使用过程中被划伤。
进一步地,上述耐磨光学镜片的制备方法的步骤1中,各原材料干燥至恒重后过400目筛,然后进行混合,混合均匀后在25-40MPa的压力下干压制得干压坯体。
进一步地,上述耐磨光学镜片的制备方法的步骤2中,干压坯体在1350-1650℃范围内并在惰性气氛中烧结12-18h,得到烧结坯体。
进一步地,上述耐磨光学镜片的制备方法的步骤2中,烧结坯体冷却后进行破碎过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
进一步地,上述耐磨光学镜片的制备方法的步骤3中,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗20-30min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡60-250s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。
进一步地,上述耐磨光学镜片的制备方法的步骤3中,piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
进一步地,上述耐磨光学镜片的制备方法的步骤4中,沉积腔应保持真空状态,压力控制在0.05-1.0Pa范围内;预处理玻璃基材在进行气相沉积前预热至190-270℃。
有益效果:与现有技术相比,本发明提供的耐磨光学镜片及制造方法,以特定组分的耐磨基材为原料,利用电子束蒸发器轰击耐磨基材,形成超高温将耐磨基材以原子团或离子形式蒸发,沉积在预处理玻璃基材表面。该过程在真空中进行,且耐磨基材颗粒与玻璃基材不直接接触,形成的镀膜具有极高的纯净度,耐磨基材颗粒不会直接与玻璃基材表面接触而引起玻璃基材平整度的改变。通过耐磨基材的组分、耐磨基材的制备工艺步骤及参数、玻璃基材的预处理过程、电子束蒸发沉积过程的精细调控和配合,可以在玻璃基材表面镀制一层厚度小、高度均匀、高度致密、附着力强且硬度大的镀膜,显著提高了光学镜片表面的耐磨性,同时也将镀层对透光性的影响控制在极小的程度。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明,这些实施例是示例性的,旨在说明问题和解释本发明,并不是一种限制。
实施例1
本实施例提供一种耐磨光学镜片及制造方法。
耐磨光学镜片包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛22.0%;
二氧化锆6.5%;
碳化硅3.0%;
三氧化钨1.5%;
五氧化二铌0.5%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
耐磨光学镜片的制备方法,包括以下步骤。
步骤1:根据耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料置于200℃的烘箱中干燥至恒重后过400目筛,然后按照配比将各原材料装入V型混合机中混合均匀,将混合均匀的原料装入圆柱形模具中在25MPa的压力下干压成型得到干压坯体。
步骤2:将干压坯体置于气氛炉中,通入氮气流作为保护气,在1350℃的高温下烧结12h,得到烧结坯体,将烧结坯体冷却至室温后破碎并过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
步骤3:使用piranha溶液去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材。具体地,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗20min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡60s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,电子束蒸发器的内芯顶部具有坩埚,使用镊子夹取耐磨基材颗粒放入坩埚内,最后再竖直地将内芯装回到电子束蒸发器内,拧紧内芯。对沉积腔进行抽真空,控制沉积腔的压力在0.05Pa范围内,对预处理玻璃基材进行预热,预热温度为190℃。开启电子束蒸发器,以电子束轰击耐磨基材颗粒,将耐磨基材颗粒加热至2200℃左右,然后打开电子束蒸发器与沉积腔之间的通道,使轰击产生的耐磨基材蒸汽进入沉积腔中,沉积到预处理玻璃基材表面,从而制得耐磨光学镜片。
实施例2
本实施例提供一种耐磨光学镜片及制造方法。
耐磨光学镜片包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛30.0%;
二氧化锆12.0%;
碳化硅5.0%;
三氧化钨3.5%;
五氧化二铌2.0%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
耐磨光学镜片的制备方法,包括以下步骤。
步骤1:根据耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料置于200℃的烘箱中干燥至恒重后过400目筛,然后按照配比将各原材料装入V型混合机中混合均匀,将混合均匀的原料装入圆柱形模具中在40MPa的压力下干压成型得到干压坯体。
步骤2:将干压坯体置于气氛炉中,通入氮气流作为保护气,在1650℃的高温下烧结18h,得到烧结坯体,将烧结坯体冷却至室温后破碎并过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
步骤3:使用piranha溶液去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材。具体地,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗30min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡250s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,电子束蒸发器的内芯顶部具有坩埚,使用镊子夹取耐磨基材颗粒放入坩埚内,最后再竖直地将内芯装回到电子束蒸发器内,拧紧内芯。对沉积腔进行抽真空,控制沉积腔的压力在1.0Pa范围内,对预处理玻璃基材进行预热,预热温度为270℃。开启电子束蒸发器,以电子束轰击耐磨基材颗粒,将耐磨基材颗粒加热至2200℃左右,然后打开电子束蒸发器与沉积腔之间的通道,使轰击产生的耐磨基材蒸汽进入沉积腔中,沉积到预处理玻璃基材表面,从而制得耐磨光学镜片。
实施例3
本实施例提供一种耐磨光学镜片及制造方法。
耐磨光学镜片包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛25.0%;
二氧化锆8.0%;
碳化硅3.5%;
三氧化钨1.5%;
五氧化二铌0.5%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
耐磨光学镜片的制备方法,包括以下步骤。
步骤1:根据耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料置于200℃的烘箱中干燥至恒重后过400目筛,然后按照配比将各原材料装入V型混合机中混合均匀,将混合均匀的原料装入圆柱形模具中在35MPa的压力下干压成型得到干压坯体。
步骤2:将干压坯体置于气氛炉中,通入氮气流作为保护气,在1550℃的高温下烧结15h,得到烧结坯体,将烧结坯体冷却至室温后破碎并过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
步骤3:使用piranha溶液去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材。具体地,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗25min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡120s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,电子束蒸发器的内芯顶部具有坩埚,使用镊子夹取耐磨基材颗粒放入坩埚内,最后再竖直地将内芯装回到电子束蒸发器内,拧紧内芯。对沉积腔进行抽真空,控制沉积腔的压力在0.5Pa范围内,对预处理玻璃基材进行预热,预热温度为230℃。开启电子束蒸发器,以电子束轰击耐磨基材颗粒,将耐磨基材颗粒加热至2200℃左右,然后打开电子束蒸发器与沉积腔之间的通道,使轰击产生的耐磨基材蒸汽进入沉积腔中,沉积到预处理玻璃基材表面,从而制得耐磨光学镜片。
实施例4
本实施例提供一种耐磨光学镜片及制造方法。
耐磨光学镜片包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛28.5%;
二氧化锆10.0%;
碳化硅4.5%;
三氧化钨2.0%;
五氧化二铌1.0%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
耐磨光学镜片的制备方法,包括以下步骤。
步骤1:根据耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料置于200℃的烘箱中干燥至恒重后过400目筛,然后按照配比将各原材料装入V型混合机中混合均匀,将混合均匀的原料装入圆柱形模具中在35MPa的压力下干压成型得到干压坯体。
步骤2:将干压坯体置于气氛炉中,通入氮气流作为保护气,在1550℃的高温下烧结15h,得到烧结坯体,将烧结坯体冷却至室温后破碎并过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
步骤3:使用piranha溶液去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材。具体地,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗25min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡120s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,电子束蒸发器的内芯顶部具有坩埚,使用镊子夹取耐磨基材颗粒放入坩埚内,最后再竖直地将内芯装回到电子束蒸发器内,拧紧内芯。对沉积腔进行抽真空,控制沉积腔的压力在0.5Pa范围内,对预处理玻璃基材进行预热,预热温度为230℃。开启电子束蒸发器,以电子束轰击耐磨基材颗粒,将耐磨基材颗粒加热至2200℃左右,然后打开电子束蒸发器与沉积腔之间的通道,使轰击产生的耐磨基材蒸汽进入沉积腔中,沉积到预处理玻璃基材表面,从而制得耐磨光学镜片。
实施例5
本实施例提供一种耐磨光学镜片及制造方法。
耐磨光学镜片包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛26.0%;
二氧化锆9.0%;
碳化硅4.0%;
三氧化钨1.8%;
五氧化二铌0.7%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
耐磨光学镜片的制备方法,包括以下步骤。
步骤1:根据耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料置于200℃的烘箱中干燥至恒重后过400目筛,然后按照配比将各原材料装入V型混合机中混合均匀,将混合均匀的原料装入圆柱形模具中在30MPa的压力下干压成型得到干压坯体。
步骤2:将干压坯体置于气氛炉中,通入氮气流作为保护气,在1500℃的高温下烧结15h,得到烧结坯体,将烧结坯体冷却至室温后破碎并过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
步骤3:使用piranha溶液去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材。具体地,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗30min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡150s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,电子束蒸发器的内芯顶部具有坩埚,使用镊子夹取耐磨基材颗粒放入坩埚内,最后再竖直地将内芯装回到电子束蒸发器内,拧紧内芯。对沉积腔进行抽真空,控制沉积腔的压力在0.1Pa范围内,对预处理玻璃基材进行预热,预热温度为255℃。开启电子束蒸发器,以电子束轰击耐磨基材颗粒,将耐磨基材颗粒加热至2200℃左右,然后打开电子束蒸发器与沉积腔之间的通道,使轰击产生的耐磨基材蒸汽进入沉积腔中,沉积到预处理玻璃基材表面,从而制得耐磨光学镜片。
实施例6
本实施例提供一种耐磨光学镜片及制造方法。
耐磨光学镜片包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面。
耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛27.5%;
二氧化锆9.0%;
碳化硅4.2%;
三氧化钨1.8%;
五氧化二铌0.8%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占耐磨基材总质量不超过0.05%。
耐磨光学镜片的制备方法,包括以下步骤。
步骤1:根据耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料置于200℃的烘箱中干燥至恒重后过400目筛,然后按照配比将各原材料装入V型混合机中混合均匀,将混合均匀的原料装入圆柱形模具中在30MPa的压力下干压成型得到干压坯体。
步骤2:将干压坯体置于气氛炉中,通入氮气流作为保护气,在1500℃的高温下烧结15h,得到烧结坯体,将烧结坯体冷却至室温后破碎并过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
步骤3:使用piranha溶液去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材。具体地,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗30min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡150s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,电子束蒸发器的内芯顶部具有坩埚,使用镊子夹取耐磨基材颗粒放入坩埚内,最后再竖直地将内芯装回到电子束蒸发器内,拧紧内芯。对沉积腔进行抽真空,控制沉积腔的压力在0.1Pa范围内,对预处理玻璃基材进行预热,预热温度为255℃。开启电子束蒸发器,以电子束轰击耐磨基材颗粒,将耐磨基材颗粒加热至2200℃左右,然后打开电子束蒸发器与沉积腔之间的通道,使轰击产生的耐磨基材蒸汽进入沉积腔中,沉积到预处理玻璃基材表面,从而制得耐磨光学镜片。
对各实施例制得的耐磨光学镜片进行检测,耐磨层厚度采用光学干涉测厚仪进行测量,耐磨层硬度采用显微硬度计进行测量,显微硬度计配置金刚石显微维氏压头。测试结果如表1所示。
表1测试结果
样例 耐磨层厚度(μm) 耐磨层硬度(GPa)
实施例1 2.2 44.7
实施例2 3.8 45.1
实施例3 8.2 45.9
实施例4 14.5 46.5
实施例5 58.9 47.3
实施例6 34.8 46.9
以上实施方式是示例性的,其目的是说明本发明的技术构思及特点,以便熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐磨光学镜片,其特征在于:包括玻璃基层和镀设于玻璃基层表面的保护层,所述保护层厚度控制在2-100μm范围内;
所述保护层由耐磨基材经电子束蒸发沉积于玻璃基层表面;
所述耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛22.0-30.0%;
二氧化锆6.5-12.0%;
碳化硅3.0-5.0%;
三氧化钨1.5-3.5%;
五氧化二铌0.5-2.0%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占所述耐磨基材总质量不超过0.05%。
2.根据权利要求1所述的耐磨光学镜片,其特征在于:所述保护层厚度控制在5-15μm范围内;
所述耐磨基材按重量百分比计包含以下组分:
二氧化钛25.0-28.5%;
二氧化锆8.0-10.0%;
碳化硅3.5-4.5%;
三氧化钨1.5-2.0%;
五氧化二铌0.5-1.0%;
余量为二氧化硅和不可避免的杂质,其中,杂质占所述耐磨基材总质量不超过0.05%。
3.根据权利要求1所述的耐磨光学镜片的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:根据所述耐磨基材的组分准备各原材料,将各原材料过筛后按照配比混合均匀,然后装入模具中干压成型得到干压坯体;
步骤2:将干压坯体高温烧结得到烧结坯体,将烧结坯体破碎过筛得到耐磨基材颗粒;
步骤3:去除玻璃表面的附着物并使玻璃表面羟基化,得到预处理玻璃基材;
步骤4:将预处理玻璃基材置于气相沉积装置的沉积腔中,将耐磨基材颗粒装入气相沉积装置的电子束蒸发器中,以电子束轰击耐磨基材颗粒,轰击产生耐磨基材蒸汽沉积到预处理玻璃基材表面,制得所述耐磨光学镜片。
4.根据权利要求3所述的耐磨光学镜片的制备方法,其特征在于:步骤1中,各原材料干燥至恒重后过400目筛,然后进行混合,混合均匀后在25-40MPa的压力下干压制得干压坯体。
5.根据权利要求3所述的耐磨光学镜片的制备方法,其特征在于:步骤2中,所述干压坯体在1350-1650℃范围内并在惰性气氛中烧结12-18h,得到烧结坯体。
6.根据权利要求5所述的耐磨光学镜片的制备方法,其特征在于:步骤2中,烧结坯体冷却后进行破碎过筛,筛分选取100目至30目范围内的颗粒,即得到耐磨基材颗粒。
7.根据权利要求3所述的耐磨光学镜片的制备方法,其特征在于:步骤3中,将玻璃浸入乙醇中超声振荡清洗20-30min,用去离子水冲洗干净后置于在piranha溶液中浸泡60-250s,取出后用去离子水冲洗去除残留的piranha溶液,然后在高纯氮气流中吹干,得到预处理玻璃基材。
8.根据权利要求7所述的耐磨光学镜片的制备方法,其特征在于:步骤3中,所述piranha溶液为将30%的双氧水加入到98%的浓硫酸中现配得到的混合溶液,其中双氧水与浓硫酸的体积比为3:7。
9.根据权利要求3所述的耐磨光学镜片的制备方法,其特征在于:步骤4中,沉积腔应保持真空状态,压力控制在0.05-1.0 Pa范围内;预处理玻璃基材在进行气相沉积前预热至190-270℃。
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