聚醚醚酮光学反射镜的加工方法与流程

本发明涉及光学加工、检测与光学镀膜技术领域，特别是涉及一种聚醚醚酮高精度光学反射镜的加工方法。

背景技术：

反射镜是一种重要的光学器件，应用范围极其广泛，涵盖航空航天、医疗器械及日常生活中的方方面面。目前常用的反射镜是以玻璃为基底，并在其表面镀铝或银膜，形成反射镜面。这种镜面因其易碎、运输困难、耐腐蚀性较差等缺陷在某些方面的应用有所不足。聚醚醚酮特种高分子材料作为一种工程塑料，具有耐水解、耐腐蚀、绝缘性稳定等性能特点，可以作为高精度光学反射镜的材料。但目前，聚醚醚酮镜坯材料在抛光性能方面不及传统玻璃材料，有待提高。

技术实现要素：

本发明需要解决的问题是针对聚醚醚酮镜坯材料在抛光性能上的不足，而提供一种适用于聚醚醚酮镜坯材料的高精度光学反射镜的加工方法。本发明的方法所加工的聚醚醚酮光学反射镜不仅可以达到传统玻璃光学反射镜的面形精度；并且具有聚醚醚酮材料本身的性能特点：轻便、耐磕碰、结构易加工、耐腐蚀等。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种聚醚醚酮光学反射镜的加工方法，包括聚醚醚酮反射镜基底抛光、改性层制备、改性层抛光、真空蒸镀反射膜，其特征在于，步骤如下，

其中聚醚醚酮反射镜基底抛光工艺过程包括以下：

⑴.前期准备工作，将聚醚醚酮镜坯表面清洗干净并擦干；

⑵..配制研磨液，将研磨粉与蒸馏水按照一定比例配制成研磨液；

⑶.室温下，在抛光设备上进行镜坯表面抛光处理；

⑷.待抛光过程结束后，擦拭镜面表面残留的研磨溶液，准备进行改性层制备工艺过程；

其中改性层制备工艺过程包括以下工作步骤：

⑸.将彻底清洁后的聚醚醚酮镜坯放入真空蒸镀设备；

⑹.抽真空至5×10^-4pa；

⑺.开启离子源对聚醚醚酮镜坯表面进行轰击清洗，增加表面活性；

⑻.蒸镀改性层材料，一般为硅或镍，厚度为10μm-15μm，蒸镀厚度达到后，在真空室自然冷却至室温，准备进行改性层抛光工艺过程；

其中改性层抛光工艺过程包括以下工作步骤：

⑼.配制抛光溶液，将抛光粉与蒸馏水按照一定比例配制成抛光溶液；

⑽.室温与洁净环境下，在抛光设备上对聚醚醚酮镜坯改性层进行表面抛光；

⑾..抛光过程中结合干涉仪检测表面面形，最终达到面形要求；

其中真空蒸镀反射膜工艺过程包括以下工作步骤：

⑿.将彻底清洁后的聚醚醚酮镜坯放入真空蒸镀设备；

.抽真空至5×10^-4pa；

.开启离子源对聚醚醚酮镜片表面进行轰击清洗，增加表面活性；

.蒸镀反射层材料，蒸镀结束后，在真空室自然冷却至室温，加工过程结束。

其中，所述步骤的配制研磨溶液的操作是：将不同颗粒大小的研磨粉与蒸馏水按照20g/50ml的比例混合，并用搅拌棒搅拌均匀；其中本发明所用研磨粉为氧化铝，并分为三个等级：第一等级twa12，颗粒大小为8.5微米；第二等级twa3，颗粒大小为3.5微米；第三等级twa0.5，颗粒大小为0.55微米。

所述步骤⑼的配制抛光溶液的操作是：将颗粒大小为0.5微米的抛光粉与蒸馏水按照20g/50ml的比例混合，并用搅拌棒搅拌均匀，其中本发明所用抛光粉为氧化铈或氧化硅。

由于采用了上述方案，本发明具有如下有益效果：1、经本发明处理后的聚醚醚酮光学反射镜可以达到传统光学玻璃反射镜的面形精度；2、经本发明处理后的聚醚醚酮光学反射镜可以达到传统光学玻璃反射镜的光谱反射效率；3、聚醚醚酮光学反射镜具有轻便、耐磕碰、结构易加工、耐腐蚀的性能特点。

附图说明

图1是聚醚醚酮光学反射镜加工完成的面形精度图；

图2是聚醚醚酮光学反射镜镀铝膜后的反射率曲线图。

具体实施方式

实施例1，φ150mm口径聚醚醚酮高精度平面反射镜加工。本镜坯表面加工工艺方法具体如下：1、准备工作：将聚醚醚酮镜坯表面清洗干净，按20g/50ml比例配置所需三种等级研磨液。2、镜坯表面抛光处理具体步骤：将清洗后的聚醚醚酮镜坯放置在抛光设备支架上，研磨盘采用沥青制作，并设置主轮转速20-35圈/分钟，研磨时间设定为2-4小时。先将第一等级的研磨液用毛刷每隔5-10分钟均匀涂抹在镜坯表面，待研磨时间结束后，取下镜坯，并用脱脂棉擦净表面残留的溶液，静置1-2分钟之后，然后依次用第二、第三等级的研磨溶液重复此操作。待反射镜坯表面粗糙度降低，光洁度改善后，可只使用第三等级的研磨液进行表面抛光处理，研磨6-8天后，待表面面形精度优于λ/2（rms）时，即可进入下道工艺。若面行精度不够理想，可以适当延长研磨时间。

3、镜坯制备改性层具体步骤：将彻底清洁后的φ150mm口径聚醚醚酮反射镜坯放入真空蒸镀设备，抽真空至5×10^-4pa，开启离子源采用氩离子对聚醚醚酮镜坯表面进行轰击清洗，然后开始改性层材料的蒸镀，材料为硅，蒸镀速率硅0.5nm/s，当监控厚度为10μm时停止，在真空室自然冷却至室温，准备进行改性层抛光工艺过程；

4、镜坯改性层抛光具体步骤：将颗粒大小为0.5微米的抛光粉与蒸馏水按照20g/50ml的比例混合，并用搅拌棒搅拌均匀配制成抛光溶液，在室温与洁净环境下，用抛光设备对聚醚醚酮镜坯改性层进行表面抛光，抛光过程中结合干涉仪检测表面面形，最终达到面形要求；

5、镀制反射膜具体步骤：将彻底清洁后的φ150mm口径聚醚醚酮反射镜放入真空镀膜设备，抽真空至5×10^-4pa，开启离子源对聚醚醚酮镜片表面进行轰击清洗，增加表面活性，蒸镀反射层材料，蒸镀结束后，在真空室自然冷却至室温，加工过程结束。

技术特征：

技术总结
聚醚醚酮光学反射镜的加工方法，包括聚醚醚酮反射镜基底抛光、改性层制备、改性层抛光、真空蒸镀反射膜，聚醚醚酮反射镜基底抛光包括：前期准备；配制研磨液；镜坯表面抛光处理；擦拭残留研磨液；改性层制备包括：放入真空蒸镀设备；抽真空；轰击清洗；蒸镀改性层材料；改性层抛光工艺过程包括：配制抛光溶液；镜坯改性层表面抛光；结合干涉仪检测表面面形；真空蒸镀反射膜包括：镜坯放入真空蒸镀设备；抽真空；轰击清洗；蒸镀反射层材料，在真空室自然冷却至室温。本发明可使聚醚醚酮反射镜达到传统光学玻璃反射镜的面形精度、并达到传统光学玻璃反射镜的光谱反射效率；所得聚醚醚酮反射镜轻便、耐磕碰、结构易加工、耐腐蚀。

技术研发人员：王晋峰;黄猛;王烨儒
受保护的技术使用者：中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所
技术研发日：2017.10.27
技术公布日：2018.03.20