一种陶瓷基反射镜的复合镜坯的制备方法技术

本发明专利技术涉及光学技术领域，尤其涉及一种陶瓷基反射镜的复合镜坯的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：陶瓷坯体配料：配置陶瓷基料粉，所述陶瓷基粉料包括氧化铝，YSZ，以及MgO；制作陶瓷坯体：将陶瓷基粉料混合后，通过凝胶注模、流延成型和静压成型的方法制成陶瓷生坯，再通过排胶、烧结工艺，得到致密的陶瓷坯体；介质层配料：配置玻璃粉料，并将玻璃粉料研磨至预设目数；制备复合镜坯：将介质层均匀覆盖于陶瓷坯体表面，升温至700~1000C，使介质层处于熔融状态，得到介质层的高温熔体，高温熔体在陶瓷坯体的表面流平，退火降温，析出微晶后，降温至室温，即得到透明的无气孔、无应力的复合镜坯。本发明专利技术通过对介质层配方及复合工艺的改进，不仅实现了低温复合，还有效地降低了复合镜坯材料的加工成本和损耗率。了复合镜坯材料的加工成本和损耗率。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基反射镜的复合镜坯的制备方法


[0001]本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种陶瓷基反射镜的复合镜坯的制备方法。

技术介绍

[0002]反射望远镜是用反射镜作物镜的望远镜，其在光学性能方面的优点尤其表现为没有色差。其他像差在理论上虽然可以得到消除，但往往会伴随产生工艺复杂的缺陷，鉴于此，实用的反射望远镜为了避免像差通常具有较小的视场，之所以采用这样的构造方式，是因为可以通过像场改正透镜、扩大视场。其中，反射镜的材料要求具有膨胀系数小、应力较小的结构属性以及便于磨制（研磨加工至镜面）的工艺属性。反射镜的镜面通常镀设有铝层，以便反射镜能够在红外区及紫外区均能得到较好抑或说期望的反射率。
[0003]由于微晶玻璃具有前述的热膨胀系数小以及好研磨的优点，因此，当前商业化的反射镜的坯体材料（下文称作镜坯）绝大多数都采用微晶玻璃以保证反射镜的光学效果。不过，由于微晶玻璃还具有强度低、模量低的属性，因此，同时结合反射镜在结构和受力等角度的考虑，往往需要较厚的镜坯方可保证反射镜能够可靠地实现其作为反射望远镜的物镜的功能。这样一来，对于超大口径的反射望远镜来说，需要较大的厚度方可维持作为反射望远镜的物镜所必须具备的刚性。伴随性地，便会出现反射望远镜的自重普遍偏大甚至过大的问题，相应地，机械台阶及传动部件的负载量级也会增加，增加了反射望远镜的操作难度甚至因此导致难以操作。这样一来，反射镜的轻量化便成为亟待解决的问题。
[0004]为了实现反射望远镜的轻量化，传统的改进思路是：采用碳化硅代替微晶玻璃作为前述的镜坯，不过，采用碳化硅的方案存在加工难度高以及成本极其昂贵的明显的缺陷。
[0005]作为一种改进，中国专利技术专利（授权公告号为CN107935567B）公开了一种陶瓷基空间反射镜用复合镜坯材料，其包括有氧化铝陶瓷和玻璃釉面；氧化铝陶瓷为Al2O3≥99.0%的刚玉陶瓷；玻璃釉面熔封于氧化铝陶瓷的表面；玻璃釉面为硼硅玻璃；硼硅玻璃的膨胀系数低于氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷与所述硼硅玻璃在20
‑
400℃范围内的膨胀系数之差Δα≤
±
0.5
×
10
‑
6/K。
[0006]可以看出，该文献是采用氧化铝陶瓷做基体并通过将硼硅玻璃以熔融的形式施加在基体的表面的方式形成复合镜坯。基于该文献的方案虽然在一定程度上实现了反射望远镜的轻量化，但是其仍存在如下的问题：热膨胀系数较大，因此光学效果会受到一定的影响。如对于直径32m级超大尺寸的反射望远镜而言，反射望远镜的镜片在
‑
10
‑
80℃的温度波动范围内变形较大，因此会加大调焦的工作量；在以近乎单纯的氧化铝（Al2O3≥99.0%）作为基体的情形下，氧化铝陶瓷的强度约为300
‑
350MPa，大致为一个适中的水平，因此可以认为轻量化的效果不显著抑或说仍然存在一定的提升空间；且硼硅玻璃体系的热膨胀系数过高，不利于铝膜的粘结；另外，熔融这一工艺的选用需要极高的处理温度，因此在制得复合镜坯的过程中需要向玻璃施加的温度太高，这将可能导致氧化铝陶瓷的坯体出现碎裂的现象。并且，制得的复合镜坯需要较大的
后加工工作量，导致加工成本上升，不利于产品的规模化量产。

技术实现思路

[0007]本专利技术的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本专利技术而学习。
[0008]为克服现有技术的问题，本专利技术提供了一种陶瓷基反射镜的复合镜坯的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：陶瓷坯体配料：配置陶瓷基料粉，所述陶瓷基粉料包括氧化铝，YSZ，以及MgO；制作陶瓷坯体：将陶瓷基粉料混合后，通过凝胶注模、流延成型和静压成型的方法制成陶瓷生坯，再通过排胶、烧结工艺，得到致密的陶瓷坯体；介质层配料：配置玻璃粉料，并将玻璃粉料研磨至预设目数；制备复合镜坯：将介质层均匀覆盖于陶瓷坯体表面，升温至700~1000C，使介质层处于熔融状态，得到介质层的高温熔体，高温熔体在陶瓷坯体的表面流平，退火降温，析出微晶后，降温至室温，即得到透明的无气孔、无应力的复合镜坯；其中，所述陶瓷基粉料中YSZ和MgO的重量份数为：YSZ：0.1
‑
20份；MgO：0.1
‑
0.5份；所述玻璃粉料的各组分按照如下重量份数配比混合而成：SiO2：51.5
‑
64份；P2O5：6.8
‑
11份；Li2O：0.5
‑
5.2份；MgO：0.5
‑
2.2份；ZnO：0.4
‑
2.1份；CaO：0.2
‑
2.5份；BaO：0.5
‑
4.5份；SrO：0.2
‑
3份；Sb2O3：0.6
‑
2份；所述玻璃粉料还包括Al2O3、TiO2和ZrO2，其中，Al2O3和SiO2的重量份数之和为75
‑
84份；TiO2和ZrO2的重量份数之和为3.5
‑
5份。
[0009]优选的，所述介质层以热弯熔接的方式熔覆于陶瓷坯体表面。
[0010]优选的，热弯熔接的粘结剂为熔点低于玻璃粉料的软化点温度10
‑
50℃的玻璃。
[0011]优选的，将所述介质层均匀覆盖于陶瓷坯体表面可采用如下方式中的一种：直接将玻璃粉料平铺于陶瓷坯体上；将玻璃粉料制成浆料涂刷于陶瓷坯体表面；将熔融的玻璃粉料铺展在陶瓷坯体表面；将玻璃粉料以熔融喷涂的方式喷涂在陶瓷坯体的表面。
[0012]优选的，所述陶瓷基粉料还包括磷酸锆和/或钛酸铝；所述磷酸锆和/或钛酸铝的重量份数为0.1
‑
10份。
[0013]优选的，所述YSZ为3mol% Y2O3稳定的ZrO
2。
[0014]优选的，所述陶瓷坯体的热膨胀系数的可调范围为3*10
‑6‑
9*10
‑6/K；和/或，所述介质层的热膨胀系数的可调范围为3*10
‑6‑
7*10
‑6/K。
[0015]本专利技术的有益效果：本申请通过对陶瓷基反射镜的复合镜坯的材料及工艺参数的改进，使镜坯可实现薄型化和轻量化，相比同等力学性能的微晶力学镜坯，减重比例可达30
‑
50%；通过YSZ的引入，达到了增强、增韧的效果，进而可使得陶瓷坯体在具有较小厚度、较大面积的规格下，仍能保持好的刚性，减小变形量；同时通过对介质层配方及复合工艺的改进，不仅实现了低温复合，还有效地降低了复合镜坯材料的加工成本和损耗率。
具体实施方式
[0016]下面结合陶瓷镜坯来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的
是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。
[0017]另外，为了更好地说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节，本领域技术人员应当理解，没本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基反射镜的复合镜坯的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：陶瓷坯体配料：配置陶瓷基料粉，所述陶瓷基粉料包括氧化铝，YSZ，以及MgO；制作陶瓷坯体：将陶瓷基粉料混合后，通过凝胶注模、流延成型和静压成型的方法制成陶瓷生坯，再通过排胶、烧结工艺，得到致密的陶瓷坯体；介质层配料：配置玻璃粉料，并将玻璃粉料研磨至预设目数；制备复合镜坯：将介质层均匀覆盖于陶瓷坯体表面，升温至700~1000C，使介质层处于熔融状态，得到介质层的高温熔体，高温熔体在陶瓷坯体的表面流平，退火降温，析出微晶后，降温至室温，即得到透明的无气孔、无应力的复合镜坯；其中，所述陶瓷基粉料中YSZ和MgO的重量份数为：YSZ：0.1
‑
20份；MgO：0.1
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0.5份；所述玻璃粉料的各组分按照如下重量份数配比混合而成：SiO2：51.5
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64份；P2O5：6.8
‑
11份；Li2O：0.5
‑
5.2份；MgO：0.5
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2.2份；ZnO：0.4
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2.1份；CaO：0.2
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2.5份；BaO：0.5
‑
4.5份；SrO：0.2
‑
3份；Sb2O3：0.6
‑
2份；所述玻璃粉料还包括Al2O3、TiO2和ZrO2，其中，Al2O3和SiO2的重量份数之和为75
‑
84份；T...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智谋，宋俊，刘永红，张志刚，
申请(专利权)人：云南雷迅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：