一種復(fù)合型輕量化反射鏡鏡坯的制備方法及復(fù)合型輕量化反射鏡鏡坯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于反射鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種復(fù)合型輕量化反射鏡鏡巧的制備方 法，同時還設(shè)及一種采用該制備方法制備而成的復(fù)合型輕量化反射鏡鏡巧。
【背景技術(shù)】
[0002] 輕量化反射鏡廣泛應(yīng)用于光電雷達(dá)、遙感偵察相機(jī)、坦克火控瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、偵查吊艙 等光電設(shè)備的光學(xué)快掃跟蹤系統(tǒng)中。輕量化反射鏡的種類繁多，目前主要有五類:玻璃基反 射鏡、SiC基反射鏡、SiC復(fù)合材料基反射鏡、金屬基反射鏡和復(fù)合型反射鏡。就研究和應(yīng)用 而言，運(yùn)些輕量化反射鏡都有較好的發(fā)展前景，但每種輕量化反射鏡都存在缺點(diǎn)和不足。改 善輕量化反射鏡的制備方法，發(fā)展輕量化反射鏡制備的新方法，是當(dāng)今反射鏡研究者所面 臨的重要課題，也是未來輕量化反射鏡技術(shù)的主要研究方向。
[0003] 復(fù)合型輕量化反射鏡是由被、侶合金或鐵合金等輕質(zhì)材料與玻璃燒結(jié)制成，其目 前主要制備工藝為：利用玻璃與金屬通過燒結(jié)進(jìn)行封接，然后通過機(jī)械加工、熱處理、光學(xué) 加工制成。其主要優(yōu)點(diǎn)是:熱導(dǎo)性好、變形小、耐沖擊，可機(jī)""件"加工一體化，容易夾持 固定，提高了反射面的精度，對產(chǎn)品減小質(zhì)量縮小體積十分有利，減小了慣性力矩，提高了 系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)精度。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，CN1317699A公開了一種輕質(zhì)反光鏡，其燒結(jié)工藝為:選用鐵TAUTA2、 TC2、TC4、T巧、TC6其中一種，將其燒結(jié)面加工后，與粗磨后的K9玻璃一起清洗干凈，使K9玻 璃與鐵金屬的燒結(jié)面貼放在一起，共同放入空氣加入爐中，隨爐升溫至700-800°C，保溫20-60分鐘關(guān)掉電源，使鐵金屬與玻璃一起隨爐降溫，當(dāng)溫度達(dá)到小于等于60°C時出爐。該方法 是直接將鐵合金和玻璃貼合，放進(jìn)箱式空氣電阻爐，鐵合金表面氧化和燒結(jié)過程同時進(jìn)行； 然而，利用此方法制備的反射鏡成品率很低，鐵合金和玻璃結(jié)合強(qiáng)度不夠，很難滿足實(shí)際應(yīng) 用。
[0005] CN100420966C公開了一種輕質(zhì)表面玻璃化鐵金屬平面反射鏡，由鐵金屬基底、特 種玻璃層和反射膜層構(gòu)成，所述鐵金屬基底為純鐵TA1、TA2或TA3，或鐵合金TC1、TC2、TC3、 TC4或TC6;鐵基底為平板或微具有輕量化設(shè)計的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。該反射鏡的制備方法為:將玻 璃與金屬基底進(jìn)行表面處理并經(jīng)特殊高溫工藝?yán)雍希瑹Y(jié)后玻璃與金屬基底緊密連接成一 體，再將玻璃層研磨至0.2-2.5mm并拋光，最后在真空鍛膜機(jī)中鍛高反射金屬膜。該方法制 備了特種玻璃，W實(shí)現(xiàn)與鐵金屬基體的熱膨脹系數(shù)等性能的匹配，然而此專利制備工藝還 是沿用CN1317699A公開的方法，存在一樣的缺點(diǎn)。
[0006] CN102495438B公開了一種輕質(zhì)反射鏡鏡巧的制備方法，包括下列步驟：（1)用砂紙 對丫-TiAl合金基底表面進(jìn)行打磨，選擇厚度為300WI1的TC4錐材作為中間過渡層;將TC4錐 紙置于γ -TiAl合金基底上，整體置于真空熱壓燒結(jié)爐中，進(jìn)行擴(kuò)散連接，得到TiAl/TC4連 接件;將制備好的TiAl/TC4連接件放入箱式電阻爐中，加熱到550°C保溫比，得到均勻的TC4 表面氧化層;將K9玻璃放在氧化后的TiAl/TC4連接件上，置于TC4表面氧化層一面，整體置 入箱式電阻爐中加熱，并施加恒定壓力ο . 15MPa，熱壓工藝參數(shù)為溫度680°C，保溫1.化，然 后隨爐冷卻到室溫，最終得到鏡巧。該方法采用輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料TiAl合金作為反射鏡鏡 體，有效減少了鏡體質(zhì)量;然而該制備方法還是沿用CN1317699A公開的方法，同樣存在成品 率很低，合金基底和玻璃結(jié)合強(qiáng)度不夠，很難滿足實(shí)際應(yīng)用的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合型輕量化反射鏡鏡巧的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種采用上述制備方法制備而成的復(fù)合型輕量化反 射鏡鏡巧。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)W上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0010] -種復(fù)合型輕量化反射鏡鏡巧的制備方法，包括下列步驟：
[0011] 1)酸洗活化:將鐵基體置于酸洗液中進(jìn)行酸洗活化，得活化基體；
[0012] 2)電化學(xué)氧化:采用電化學(xué)氧化在活化基體的連接面形成鐵氧化層，得氧化基體；
[0013] 3)擴(kuò)散連接:將玻璃的連接面與氧化基體的氧化層緊密貼合，經(jīng)熱壓擴(kuò)散連接或 場致擴(kuò)散連接，即得所述反射鏡鏡巧。
[0014] 所述鐵基體為純鐵或鐵合金，優(yōu)選的，所述鐵基體為工業(yè)純鐵TA1、TA2,或鐵合金 TC4。所述鐵基體與其連接面相對的背部結(jié)構(gòu)為平板或蜂窩狀。所述玻璃為光學(xué)玻璃;優(yōu)選 的，所述玻璃為K9玻璃為浮法玻璃。
[0015] 步驟1)中，所述酸洗液是由氨氣酸、硝酸與水按照體積比為10:50:200的比例混合 制成的。酸洗的時間為30~90s。酸洗去除鐵基體表面的氧化膜，使鐵基體活化。其中，所述 氨氣酸的質(zhì)量濃度為40%，所述硝酸的質(zhì)量濃度為65%~68%。
[0016] 步驟2)中，所述電化學(xué)氧化為陽極氧化或微弧氧化。與傳統(tǒng)的高溫空氣氧化方法 不同，本發(fā)明采用電化學(xué)氧化的方法使鐵基體表面形成鐵氧化層;所述電化學(xué)氧化在室溫 或低溫(不超過40°C)條件下進(jìn)行，條件溫和，鐵氧化層的化學(xué)組成、膜層厚度及致密性更均 勻可控，提高了后續(xù)鐵基體與玻璃的連接強(qiáng)度。
[0017] 采用陽極氧化在活化基體的連接面形成鐵氧化層的方法為：W活化基體為陽極， 與直流電源的正極相連；W不誘鋼為陰極，與直流電源的負(fù)極相連;將陽極、陰極置于硫酸 中進(jìn)行陽極氧化；陽極氧化的電壓為5~80V，時間為3~30min;陽極氧化完成后進(jìn)行沖洗， 采用1 〇〇°C的水封孔，后干燥，即得；
[0018] 采用微弧氧化在活化基體的連接面形成鐵氧化層的方法為:將活化基體置于堿性 娃酸鹽電解液或堿性侶酸鹽電解液中，通入直流電，恒電流進(jìn)行微弧氧化;微弧氧化的電流 密度為1~15AAlm 2,通電時間為5~90min;微弧氧化完成后進(jìn)行沖洗、干燥，即得。
[0019] 其中，所述堿性娃酸鹽電解液中，化2Si〇3的濃度為50g/L。所述堿性侶酸鹽電解液， NaAl〇2的濃度為lOg/L。
[0020] 陽極氧化過程中，所述硫酸的濃度為0.5mol/L。配制硫酸時所用的水為去離子水。 陽極氧化完成后，用去離子水進(jìn)行沖洗，沖洗時間為至少lOmin;封孔時間為至少30min，封 孔所用的水為去離子水;干燥的溫度為80°C，時間為30min。
[0021] 微弧氧化過程中，堿性娃酸鹽電解液、堿性侶酸鹽電解液的溫度低于40°C。微弧氧 化完成后，用去離子水進(jìn)行沖洗，沖洗時間為至少lOmin;干燥的溫度為80°C，時間為30min。
[0022] 通過陽極氧化或微弧氧化，在鐵基體表面形成一層致密均勻的鐵的低價氧化物薄 膜，即為鐵氧化層。陽極氧化或微弧氧化形成的鐵氧化層具有合適的化學(xué)組成、膜層厚度及 良好的致密性，提高了最終產(chǎn)品鏡巧中鐵基體和玻璃的連接強(qiáng)度。
[0023] 步驟3)中，所述熱壓擴(kuò)散連接為:將緊密貼合的玻璃和氧化基體在惰性氣氛下進(jìn) 行擴(kuò)散連接;擴(kuò)散連接的氣體壓力為5~30MPa，溫度為700~820°C，時間為20~70min;后冷 卻至室溫。所述惰性氣氛為氮?dú)饣驓鈿狻?br>[0024] 步驟3)中，所述場致擴(kuò)散連接為:將緊密貼合的玻璃和氧化基體置于正負(fù)極之間， 氧化基體連接正極，玻璃連接負(fù)極，通電進(jìn)行擴(kuò)散連接，直流電壓為400~800V;擴(kuò)散連接的 壓力為0.5~lOMPa，溫度為250~400°C，時間為10~30min;后冷卻至室溫。
[0025] 所述的復(fù)合型輕量化反射鏡鏡巧的制備方法中，鐵基體在酸洗活化之前還進(jìn)行依 次經(jīng)過了打磨拋光、堿洗除油的前