[发明专利]一种氮化铬稳定氧化锆的真空镀膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化铬稳定氧化锆真空镀膜材料及其制备方法。

背景技术

二氧化锆薄膜具有很好的热稳定性、化学稳定性和机械特性。但是二氧化锆存在多晶转变，对薄膜的 性能有很大影响。ZrO₂有三种主要晶型，即单斜、四方和立方晶型。单斜相在室温下稳定存在，加热到1170 ℃转变为四方相，在2370℃四方相转变为立方相，立方相一直稳定到氧化锆熔点2680℃，在冷却时发生 可逆相变。因为单斜和四方晶型转变之间伴随着3％-5％体积变化，这会使氧化锆材料发生破坏，所以ZrO₂薄膜在镀膜过程中发生相变产生喷溅，使蒸发束流不容易控制，很难保证镀膜过程的稳定性。同时在薄膜 中产生大量缺陷，在激光的福照下该缺陷成为吸收中心，产生热积累，在短时间内温度迅速升高使薄膜损 毁。另外氧化锆薄膜的折射率有明显的不均匀性，随着膜厚增加，折射率降低，由于氧化锆的以上缺点， 导致制备出的薄膜往往无法达到预期的光学性能和抗激光损伤性能。

在ZrO₂加入Y₂O₃作为稳定剂，由于ZrO₂中Zr⁴⁺离子半径和Y₂O₃中Y³⁺离子半径非常接近。Y³⁺置换Zr点 阵中Zr⁴⁺而形成二元固溶体，填充了晶格缺陷，抑制了结构扭变，抑制了ZrO₂相变，使ZrO₂高温相(四方 相或立方相)直接保留到室温，消除了ZrO₂的体积效应，避免了镀膜过程中相变发生而使阈值提高。Y₂O₃的加入还可以消除薄膜的非均匀性，使折射率负变小到足以忽略的程度，从而可获得折射率稳定的膜层。 ZrO₂和Y₂O₃都属于高折射率镀膜材料，在ZrO₂膜料中加入少量Y₂O₃，用这种复合膜料制备的膜层与ZrO₂相 比，折射率无明显下降，这对薄膜的光学性能不会产生影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮化铬稳定氧化锆的真空镀膜材料及其制备方法，以解决传统氧化锆镀膜材 料镀膜过程中的不稳定和折射率不均匀性问题，提高氧化锆薄膜的损伤阈值。

本发明的目的由以下技术解决方案实现：

一种氮化铬稳定氧化锆的真空镀膜材料，其特征在于该材料的成分为：原料mol％，氧化锆75～98， 氮化铬2～25，聚乙烯醇结合剂适量。

所述的氮化铬稳定氧化锆的真空镀膜材料的制备方法包括以下步骤：

①以氧化锆和氮化铬粉料为原料，按选定的摩尔百分比称量原料，混合均匀后添加聚乙烯醇结合剂使 粉料团聚，造粒成型；

②对颗粒料进行预烧，预烧温度为1200℃；

③然后在真空烧结炉中烧结，真空度为1×10^-2～1×10^-4帕，升温速率为5～10℃/分钟，烧结温度为 1700～2200℃时，保温时间为120分钟以上，然后自然冷却降温至室温。

所述的造粒成型，其颗粒大小一般为1mm，以适合于镀膜使用。本发明的优点在于：

本发明氮化铬稳定的氧化锆真空镀膜材料，由于氮化铬的加入，Y³⁺置换Zr⁴⁺，两者生成固溶体，使ZrO₂的高温相能够稳定到室温，使氧化锆不发生体积变化，从而在镀膜过程中不发生相变，增加了镀膜过程的 稳定性，这就在很大程度上减少了缺陷产生的几率，提高了材料的抗激光损伤阈值。同时加入氮化铬还可 以消除氧化锆薄膜折射率的不均匀性，从而获得折射率稳定的薄膜。

实施例

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1：