專利名稱：高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法。尤其是鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡鏡坯的研磨、鍍層沉積速率控制及反射鏡鏡面光學(xué)研磨工藝。
背景技術(shù)：
鋁碳化硅復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)低、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子封裝和精密儀器關(guān)鍵部件制造。已有報(bào)道的光學(xué)反射鏡采用36%體積分?jǐn)?shù)碳化硅的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡坯化學(xué)鍍鎳磷的報(bào)道，是采用二次浸鋅、堿性化學(xué)鍍鎳后再酸性化學(xué)鍍鎳磷?；瘜W(xué)鍍鎳磷合金后，鍍層具有耐酸、耐堿、耐磨及硬度高等特點(diǎn)，但這種工藝方法較復(fù)雜。反射鏡是由低體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料加工制成的，其熱膨脹系數(shù)在10X10_6/k左右。一般的研磨方法用于鋁碳化硅復(fù)合材料鎳磷鍍層研磨，鍍層表面劃痕多，反射鏡面易產(chǎn)生光圈。其應(yīng)用范圍較小，不能適用于汽車工業(yè)和空間技術(shù)用的反射鏡面。目前汽車工業(yè)和空間技術(shù)發(fā)展迅速，迫切需要一種熱膨脹系數(shù)小于8. 5X10_6/k，反射率為96%，反射鏡面無光圈的高體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料)反射鏡。申請(qǐng)人已申請(qǐng)的中國專利申請(qǐng)?zhí)?01110101412.0公開了一種制備高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料方法以及201110259096. X公開了一種鋁碳化硅復(fù)合材料表面化學(xué)鍍鎳磷合金工藝，但是目前還沒有報(bào)導(dǎo)整個(gè)高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法。本發(fā)明的目的在于提供一種體積分?jǐn)?shù)為70%的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法。以實(shí)現(xiàn)其熱膨脹系數(shù)小于8. OX 10_6/k;能使反射鏡的面形變形極小，粗糙度低，使反射鏡的反射率為96%以上，反射鏡面無光圈；適用范圍廣，能適用于汽車工業(yè)和空間技術(shù)用的反射鏡。本發(fā)明的技術(shù)方案是包括以下步驟
(1)用體積分?jǐn)?shù)為70%的鋁碳化硅復(fù)合材料制備反射鏡鏡坯，其熱膨脹系數(shù)為 7. 5 X IO^6A ；
(2)鏡坯的粗磨在平面磨床用180目金剛石砂輪粗磨；若用高于180目金剛石砂輪粗磨，則砂輪易堵塞；低于180目金剛石砂輪粗磨，則粗糙度達(dá)不到要求，為后續(xù)精磨帶來困難；
(3)鏡坯的第一次熱處理，在溫度為300 350°C保溫60分鐘，隨爐冷卻；否則，鋁碳化硅復(fù)合材料的晶粒會(huì)長(zhǎng)大，熱膨脹系數(shù)增大；
(4)鏡坯的精磨在平面磨床用2000目金剛石砂輪精磨鏡坯的基準(zhǔn)面和另一面；
(5)鏡坯的穩(wěn)定化處理
①將鏡坯放入加熱爐內(nèi)，在150 250°C，保溫3 5小時(shí)；
②快速將鏡坯取出放入保溫桶中，加入-180 220°C液氮，并高出鏡坯頂部25 40讓，保溫1 3小時(shí)；
③取出鏡坯再放入加熱爐內(nèi)，在150 250°C，保溫3 5小時(shí)；④按照②步和③步重復(fù)操作一次，隨爐冷卻；
(6)鏡坯的再研磨用研磨機(jī)和0.5 1 μ m的Al2O3磨料對(duì)鏡坯進(jìn)行研磨，使平面度達(dá)到0. 008 0. 01 mm,表面粗糙度達(dá)到RaO. 02 μ m ；
(7)鏡坯的化學(xué)鍍鎳磷合金，控制PH為3.5 4. 0，施鍍溫度為80 85°C，鍍速為 3. 5 5. 0 μ m/hr ；達(dá)到鍍層 100 120 μ m ；
(8)第二次熱處理，在溫度350士20°C保溫60分鐘，隨爐冷卻；
(9)光學(xué)研磨采用研磨機(jī)和0.3 0. 5 μ m的Al2O3磨料對(duì)反射鏡鍍層進(jìn)行研磨，達(dá)到 RaO. 012 μ m。所述反射鏡的尺寸為150 X 150 X 10mm。本發(fā)明對(duì)體積分?jǐn)?shù)為70%的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡鏡坯進(jìn)行磨加工，熱處理， 精磨再研磨，保證反射鏡平面度和粗糙度；通過控制鍍液的PH值和施鍍溫度，達(dá)到鍍層鎳磷合金結(jié)晶細(xì)??；對(duì)鍍層熱處理增加鍍層硬度，便于光學(xué)研磨；所制備的體積分?jǐn)?shù)為70%的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡反射率達(dá)97%，反射鏡面無光圈；熱膨脹系數(shù)為7. 5X10_6/k，熱導(dǎo)率為180W/m.K。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、操作方便成本低，適用面廣，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
(1)選用體積分?jǐn)?shù)為70%的鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料制備反射鏡鏡坯鏡坯尺寸為 150X150 X IOmm ；
(2)鏡坯的粗磨在平面磨床用180目金剛石砂輪粗磨，RaO.2μπι ；
(3)第一次熱處理，在溫度300°C保溫60分鐘，隨爐冷卻；
(4)精磨再用平面磨床和2000目金剛石砂輪精磨基準(zhǔn)面和另一面，達(dá)到 RaO. 02 μ m ；
(5)鏡坯的穩(wěn)定化處理，①將鏡坯放入加熱爐內(nèi)，升溫至190°C，保溫4小時(shí)后；②快速將鏡坯取出放入保溫桶中，從保溫桶的底部加入液氮(_196°C )，液氮高出鏡坯最高點(diǎn) 30mm,在這種狀態(tài)下保2小時(shí)后；③取出鏡坯放入加熱爐內(nèi)再升溫至190°C，保溫4小時(shí)；④ 再將鏡坯取出，放入保溫桶中，按照②步和③步重復(fù)操作一次；隨爐冷卻
(6)鏡坯的再研磨用研磨機(jī)和1μ m的Al2O3磨料對(duì)鏡坯進(jìn)行研磨，使平面度達(dá)到0. 008 mm,表面粗糙度達(dá)到RaO. 02 μ m ；
(7)鏡坯的化學(xué)鍍鎳磷合金，控制PH為4.0，施鍍溫度為85°C，鍍速為3. 5 μ m/hr ；達(dá)到鍍層 120μπι;
(8)第二次熱處理，在溫度350°C保溫60分鐘，隨爐冷卻；
(9)光學(xué)研磨采用研磨機(jī)和0.5 μ m的Al2O3磨料對(duì)反射鏡鍍層進(jìn)行研磨，達(dá)到平面度為 0. 008 mm, RaO. 012 μ m。通過以上步驟制備的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡，鍍層經(jīng)400°C，保溫60分鐘后水淬，鍍層沒有脫落，也沒有產(chǎn)生裂紋和起泡；取樣測(cè)量鋁碳化硅復(fù)合材料的物理性能，熱膨脹系數(shù)為7.5X10_6/k，熱導(dǎo)率為180W/m.K。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，反射率達(dá)97%，反射鏡面無光圈。
權(quán)利要求
1.高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)用體積分?jǐn)?shù)為70%的鋁碳化硅復(fù)合材料制備反射鏡鏡坯；(2)鏡坯的粗磨在平面磨床用180目金剛石砂輪粗磨；(3)鏡坯的第一次熱處理，在溫度為300 350°C保溫60分鐘，隨爐冷卻；(4)鏡坯的精磨在平面磨床用2000目金剛石砂輪精磨鏡坯的基準(zhǔn)面和另一面；(5)鏡坯的穩(wěn)定化處理①將鏡坯放入加熱爐內(nèi)，在150 250°C，保溫3 5小時(shí)；②快速將鏡坯取出放入保溫桶中，加入-180 220°C液氮，并高出鏡坯頂部25 40讓，保溫1 3小時(shí)；③取出鏡坯再放入加熱爐內(nèi)，在150 250°C，保溫3 5小時(shí)；④按照②步和③步重復(fù)操作一次，隨爐冷卻；(6)鏡坯的再研磨用研磨機(jī)和0.5 1 μ m的Al2O3磨料對(duì)鏡坯進(jìn)行研磨，使平面度達(dá)到0. 008 0. 01 mm,表面粗糙度達(dá)到RaO. 02 μ m ；(7)鏡坯的化學(xué)鍍鎳磷合金，控制PH為3.5 4. 0，施鍍溫度為80 85°C，鍍速為 3. 5 5. 0 μ m/hr ；達(dá)到鍍層 100 120 μ m ；(8)第二次熱處理，在溫度350士20°C保溫60分鐘，隨爐冷卻；(9)光學(xué)研磨采用研磨機(jī)和0.3 0. 5 μ m的Al2O3磨料對(duì)反射鏡鍍層進(jìn)行研磨，達(dá)到 RaO. 012 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法，其特征在于，所述鏡坯的穩(wěn)定化處理包括①將鏡坯放入加熱爐內(nèi)，升溫至190°C，保溫4小時(shí)后； ②快速將鏡坯取出放入保溫桶中，從保溫桶的底部加入液氮(_196°C )，液氮高出鏡坯最高點(diǎn)30mm，在這種狀態(tài)下保2小時(shí)后；③取出鏡坯放入加熱爐內(nèi)再升溫至190°C，保溫4小時(shí)； ④再將鏡坯取出，放入保溫桶中，按照②步和③步重復(fù)操作一次；隨爐冷卻
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法，其特征在于，所述反射鏡的尺寸為150 X 150 X 10mm。
全文摘要
高體積分?jǐn)?shù)的鋁碳化硅復(fù)合材料反射鏡的制備方法。包括(1)用體積分?jǐn)?shù)為70%的鋁碳化硅復(fù)合材料制備反射鏡鏡坯；(2)在平面磨床用180目金剛石砂輪粗磨；(3)鏡坯的第一次熱處理，(4)鏡坯的精磨在平面磨床用2000目金剛石砂輪精磨鏡坯的基準(zhǔn)面和另一面；(5)進(jìn)行穩(wěn)定化處理；(6)鏡坯的再研磨(7)鏡坯的化學(xué)鍍鎳磷合金，(8)第二次熱處理，在溫度350±20℃保溫60分鐘，隨爐冷卻；(9)光學(xué)研磨到Ra0.012μm。本發(fā)明制備的反射鏡反射率達(dá)97%，反射鏡面無光圈；熱膨脹系數(shù)小于7.5×10-6/k，熱導(dǎo)率為180W/m.K。
文檔編號(hào)C22C1/10GK102508327SQ20111034254
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者萬紹平, 何芳, 劉金峰, 劉韻妍, 宋軍, 張曉武, 李彬, 海春英, 王長(zhǎng)青, 胡娟, 胡盛青, 舒陽會(huì), 蘇蓉, 譚春林 申請(qǐng)人:湖南航天誠遠(yuǎn)精密機(jī)械有限公司