一种复合型轻量化反射镜镜坯的制备方法及复合型轻量化反射镜镜坯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于反射镜技术领域，具体设及一种复合型轻量化反射镜镜巧的制备方 法，同时还设及一种采用该制备方法制备而成的复合型轻量化反射镜镜巧。
【背景技术】
[0002] 轻量化反射镜广泛应用于光电雷达、遥感侦察相机、坦克火控瞄准系统、侦查吊舱 等光电设备的光学快扫跟踪系统中。轻量化反射镜的种类繁多，目前主要有五类:玻璃基反 射镜、SiC基反射镜、SiC复合材料基反射镜、金属基反射镜和复合型反射镜。就研究和应用 而言，运些轻量化反射镜都有较好的发展前景，但每种轻量化反射镜都存在缺点和不足。改 善轻量化反射镜的制备方法，发展轻量化反射镜制备的新方法，是当今反射镜研究者所面 临的重要课题，也是未来轻量化反射镜技术的主要研究方向。
[0003] 复合型轻量化反射镜是由被、侣合金或铁合金等轻质材料与玻璃烧结制成，其目 前主要制备工艺为：利用玻璃与金属通过烧结进行封接，然后通过机械加工、热处理、光学 加工制成。其主要优点是:热导性好、变形小、耐冲击，可机""件"加工一体化，容易夹持 固定，提高了反射面的精度，对产品减小质量缩小体积十分有利，减小了惯性力矩，提高了 系统的瞄准精度。
[0004] 现有技术中，CN1317699A公开了一种轻质反光镜，其烧结工艺为:选用铁TAUTA2、 TC2、TC4、T巧、TC6其中一种，将其烧结面加工后，与粗磨后的K9玻璃一起清洗干净，使K9玻 璃与铁金属的烧结面贴放在一起，共同放入空气加入炉中，随炉升溫至700-800°C，保溫20-60分钟关掉电源，使铁金属与玻璃一起随炉降溫，当溫度达到小于等于60°C时出炉。该方法 是直接将铁合金和玻璃贴合，放进箱式空气电阻炉，铁合金表面氧化和烧结过程同时进行； 然而，利用此方法制备的反射镜成品率很低，铁合金和玻璃结合强度不够，很难满足实际应 用。
[0005] CN100420966C公开了一种轻质表面玻璃化铁金属平面反射镜，由铁金属基底、特 种玻璃层和反射膜层构成，所述铁金属基底为纯铁TA1、TA2或TA3，或铁合金TC1、TC2、TC3、 TC4或TC6;铁基底为平板或微具有轻量化设计的蜂窝状结构。该反射镜的制备方法为:将玻 璃与金属基底进行表面处理并经特殊高溫工艺烙合，烧结后玻璃与金属基底紧密连接成一 体，再将玻璃层研磨至0.2-2.5mm并抛光，最后在真空锻膜机中锻高反射金属膜。该方法制 备了特种玻璃，W实现与铁金属基体的热膨胀系数等性能的匹配，然而此专利制备工艺还 是沿用CN1317699A公开的方法，存在一样的缺点。
[0006] CN102495438B公开了一种轻质反射镜镜巧的制备方法，包括下列步骤：（1)用砂纸 对丫-TiAl合金基底表面进行打磨，选择厚度为300WI1的TC4锥材作为中间过渡层;将TC4锥 纸置于γ -TiAl合金基底上，整体置于真空热压烧结炉中，进行扩散连接，得到TiAl/TC4连 接件;将制备好的TiAl/TC4连接件放入箱式电阻炉中，加热到550°C保溫比，得到均匀的TC4 表面氧化层;将K9玻璃放在氧化后的TiAl/TC4连接件上，置于TC4表面氧化层一面，整体置 入箱式电阻炉中加热，并施加恒定压力ο . 15MPa，热压工艺参数为溫度680°C，保溫1.化，然 后随炉冷却到室溫，最终得到镜巧。该方法采用轻质高溫结构材料TiAl合金作为反射镜镜 体，有效减少了镜体质量;然而该制备方法还是沿用CN1317699A公开的方法，同样存在成品 率很低，合金基底和玻璃结合强度不够，很难满足实际应用的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种复合型轻量化反射镜镜巧的制备方法。
[0008] 本发明的第二个目的是提供一种采用上述制备方法制备而成的复合型轻量化反 射镜镜巧。
[0009] 为了实现W上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0010] -种复合型轻量化反射镜镜巧的制备方法，包括下列步骤：
[0011] 1)酸洗活化:将铁基体置于酸洗液中进行酸洗活化，得活化基体；
[0012] 2)电化学氧化:采用电化学氧化在活化基体的连接面形成铁氧化层，得氧化基体；
[0013] 3)扩散连接:将玻璃的连接面与氧化基体的氧化层紧密贴合，经热压扩散连接或 场致扩散连接，即得所述反射镜镜巧。
[0014] 所述铁基体为纯铁或铁合金，优选的，所述铁基体为工业纯铁TA1、TA2,或铁合金 TC4。所述铁基体与其连接面相对的背部结构为平板或蜂窝状。所述玻璃为光学玻璃;优选 的，所述玻璃为K9玻璃为浮法玻璃。
[0015] 步骤1)中，所述酸洗液是由氨氣酸、硝酸与水按照体积比为10:50:200的比例混合 制成的。酸洗的时间为30~90s。酸洗去除铁基体表面的氧化膜，使铁基体活化。其中，所述 氨氣酸的质量浓度为40%，所述硝酸的质量浓度为65%~68%。
[0016] 步骤2)中，所述电化学氧化为阳极氧化或微弧氧化。与传统的高溫空气氧化方法 不同，本发明采用电化学氧化的方法使铁基体表面形成铁氧化层;所述电化学氧化在室溫 或低溫(不超过40°C)条件下进行，条件溫和，铁氧化层的化学组成、膜层厚度及致密性更均 匀可控，提高了后续铁基体与玻璃的连接强度。
[0017] 采用阳极氧化在活化基体的连接面形成铁氧化层的方法为：W活化基体为阳极， 与直流电源的正极相连；W不诱钢为阴极，与直流电源的负极相连;将阳极、阴极置于硫酸 中进行阳极氧化；阳极氧化的电压为5~80V，时间为3~30min;阳极氧化完成后进行冲洗， 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体的连接面形成铁氧化层的方法为:将活化基体置于碱性 娃酸盐电解液或碱性侣酸盐电解液中，通入直流电，恒电流进行微弧氧化;微弧氧化的电流 密度为1~15AAlm 2,通电时间为5~90min;微弧氧化完成后进行冲洗、干燥，即得。
[0019] 其中，所述碱性娃酸盐电解液中，化2Si〇3的浓度为50g/L。所述碱性侣酸盐电解液， NaAl〇2的浓度为lOg/L。
[0020] 阳极氧化过程中，所述硫酸的浓度为0.5mol/L。配制硫酸时所用的水为去离子水。 阳极氧化完成后，用去离子水进行冲洗，冲洗时间为至少lOmin;封孔时间为至少30min，封 孔所用的水为去离子水;干燥的溫度为80°C，时间为30min。
[0021] 微弧氧化过程中，碱性娃酸盐电解液、碱性侣酸盐电解液的溫度低于40°C。微弧氧 化完成后，用去离子水进行冲洗，冲洗时间为至少lOmin;干燥的溫度为80°C，时间为30min。
[0022] 通过阳极氧化或微弧氧化，在铁基体表面形成一层致密均匀的铁的低价氧化物薄 膜，即为铁氧化层。阳极氧化或微弧氧化形成的铁氧化层具有合适的化学组成、膜层厚度及 良好的致密性，提高了最终产品镜巧中铁基体和玻璃的连接强度。
[0023] 步骤3)中，所述热压扩散连接为:将紧密贴合的玻璃和氧化基体在惰性气氛下进 行扩散连接;扩散连接的气体压力为5~30MPa，溫度为700~820°C，时间为20~70min;后冷 却至室溫。所述惰性气氛为氮气或氣气。
[0024] 步骤3)中，所述场致扩散连接为:将紧密贴合的玻璃和氧化基体置于正负极之间， 氧化基体连接正极，玻璃连接负极，通电进行扩散连接，直流电压为400~800V;扩散连接的 压力为0.5~lOMPa，溫度为250~400°C，时间为10~30min;后冷却至室溫。
[0025] 所述的复合型轻量化反射镜镜巧的制备方法中，铁基体在酸洗活化之前还进行依 次经过了打磨抛光、碱洗除油的前