[发明专利]空间材料反射镜坯表面的改性处理方法

说明书

本发明公开一种空间材料反射镜坯表面的改性处理方法。包括S1、镜坯预处理：使用浸锌溶液处理空间材料反射镜坯的改性面，在空间材料反射镜坯的改性面生成过渡层；S2、改性处理：将经过预处理的空间材料反射镜坯使用改性处理溶液处理，在空间材料反射镜坯的改性面沉积镍‑磷合金改性层。利用本发明提供的空间材料反射镜坯表面的改性处理方法能够通过化学沉积的方法在反射镜坯的表面沉积出显微硬度为HV400～780，熔点不低于890℃，热膨胀系数为(7.8～9.4)×10^‑6/℃，孔隙率低于5％的镍‑磷合金改性层，镍‑磷合金改性层的表面疵病等级为Ⅳ级，适合于光学超精密加工，可以通过光学精密抛光获得均方根值0.049λ、粗糙度优于2nm、表面疵病等级为Ⅳ级的超光滑表面。

技术领域

本发明涉及光学加工探测技术领域，特别涉及一种通过沉积含镍(75％～95％)、磷(5％～15％)合金的改性层对铝合金、铍合金、铍铝合金、铝～碳化硅等空间材料反射镜坯表面进行改性处理的方法。

背景技术

高精度光学制造技术和空间光学系统中对空间材料的超光滑表面的要求是先进光学系统研制的瓶颈技术，在很大程度上制约着空间对地观测、地面跟瞄、空间探测、天文及高端民用光学产品的技术发展。其中光学成像系统的轻量化和成像质量是两个急需解决的焦点问题。同时还要求光学系统能够经受空间强辐射、冷热冲击导致的应力变化。铝及铝合金、铍及铍合金材料以其较高的弹性模量，适中的密度，较小的热膨胀系数，较高的导热系数，耐热冲击性，高的比刚度和高度的尺寸稳定性等一系列优秀的物理性质，被公认为当前综合性能较为优异的反射镜材料。

目前反射镜镜坯的加工方法主要以锻造成型后经过超精车为主。但镜坯原始表面的面形误差较大，一般在毫米量级，而且易在表面附着一层极其粗糙的加工硬化层，后续加工通常以车削成形的方式将硬化层除去。但成型后的反射镜面形误差仍然很大，一般在20微米左右。一方面是由车削成型过程中的加工误差造成的；另一方面是由在非球面加工中设计车削成型球面与非球面之间的理论偏差造成的。为达到高精度面形精度的最终要求，如此之大的面形偏差量的修正，必须通过研磨和抛光的一系列光学加工过程来实现。

超精车加工可在镜坯上获得超光光滑表面，但车削加工使得镜坯的残余应力较大并难以消除，对面形精度要求较高的反射镜是不利的。而且超精车技术所用设备的建造技术及组成十分复杂，对设备的稳定性、控制精度等要求很高，设备制造需要较高成本。

为解决上述问题，对镜坯进行表面改性，制备一层易加工且成本低的改性层是一种行之有效的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决采用机械加工或光学抛光反射镜坯不易得到高精度、超光滑表面的问题，提出了一种在镜坯表面沉积出均匀、致密、结合力良好且适用于光学加工的镍-磷合金改性层的处理方法，实现对反射镜表面的改性，提高后期光学精密抛光的效率。

本发明提供的空间材料反射镜坯表面的改性处理方法，包括以下步骤：

S1、镜坯预处理：使用浸锌溶液处理空间材料反射镜坯的改性面，在空间材料反射镜坯的改性面生成过渡层；

S2、改性处理：将经过预处理的空间材料反射镜坯使用改性处理溶液处理，在空间材料反射镜坯的改性面沉积镍-磷合金改性层。

优选地，步骤S1之前还包括如下步骤：S0、前处理：除去空间材料反射镜坯表面的杂物，直至空间材料反射镜坯表面形成连续水膜为止。

优选地，杂物包括残留的前道工序残余物和油污。

优选地，油污采用化学除油溶液浸泡去除。

优选地，化学除油溶液成分包括：氢氧化钠15～30g/L、硅酸钠10～20g/L、碳酸钠10～30g/L、磷酸钠15～20g/L；

工作条件为：工作温度50～60℃。