[发明专利]一种有效改善硫系玻璃镀膜膜层牢固度问题的镀膜工艺

说明书

本发明公开了一种有效改善硫系玻璃镀膜膜层牢固度问题的镀膜工艺，采用真空室进行硫系玻璃的镀膜加工，熔料开始前真空室在120~130℃，条件下恒温不小于30min，且在进行离子源清洗硫系玻璃基底和离子源助镀过渡层薄膜时离子能量参数皆为电压240‑280V，电流7‑10A，镀膜结束后采用阶梯降温的方式冷却，在进行镀膜时，不改变薄膜膜系结构的基础上对参数的优化来解决硫系玻璃易脱膜这一问题。

技术领域

本发明涉及光学薄膜制备技术等领域，具体的说，是一种有效改善硫系玻璃镀膜膜层牢固度问题的镀膜工艺。

背景技术

随着航空航天科学技术以及红外技术应用的发展，对红外材料提出了越来越高的要求，例如红外热成像系统以及红外制导系统需要在较宽的光谱波段下工作，在众多红外光学材料中，硫系玻璃以其光学性能较优以及化学稳定性相对较好等方便备受关注：(1)透过波段宽：涵盖了1064nm激光波段以及常用的1-3μm、3-5μm和8-12μm三个重要的红外波段；(2)化学性能相对稳定，抗酸性优异；(3)温度特性优良，折射率温度系数低，适用于较宽的温度范围。

硫系玻璃相较于其他红外波段常用玻璃而言，存在转变温度低、机械强度差、脆性大等缺点，难以在恶劣的环境下稳定工作。通过在硫系玻璃表面镀膜，不仅提升了硫系玻璃的红外透过性能，而且提高了环境的适应度。

硫系玻璃材料的膨胀系数较高且本征应力大，所以硫系玻璃基底和膜层以及各膜层之间的牢固度、热膨胀系数不匹配的问题十分严重，存在界面参与应力过大的现象，容易造成脱膜或膜裂，膜基结合机理不清，而脱膜现象在蒸镀硬质防护膜上表现的尤为突出。现有解决办法一般通过在基底和膜层间加入过渡层，起到热力学参数和应力匹配的作用。

由于硫系玻璃自身的膨胀系数较高其本征应力大，所以在红外硫系玻璃镀膜中一般会在硫系玻璃基底上先镀一层过渡层，利用真空镀膜电子束蒸发技术，并配有离子源辅助沉积，依次在硫系玻璃基底上沉积ZnS、Ge、ZnS、YbF₃、ZnS，膜系为Sub丨ZnS Ge ZnS YbF₃ZnS丨Air，其中第一层ZnS为过渡层。原始离子源清洗基片参数为150V，1.2A，清洗时间为300s，离子源助镀参数为150V，1.5A，烘烤温度70℃，恒温30min，镀膜前达到的本底真空度为1.5×10^-3Pa，镀后冷却时间为15min。在这种工艺下存在的问题是用3M胶带拉扯后脱膜，薄膜从基板直接脱落。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效改善硫系玻璃镀膜膜层牢固度问题的镀膜工艺，在进行镀膜时，不改变薄膜膜系结构的基础上对参数的优化来解决硫系玻璃易脱膜这一问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种有效改善硫系玻璃镀膜膜层牢固度问题的镀膜工艺，采用真空室进行硫系玻璃的镀膜加工，熔料开始前真空室在120～130℃(优选的为130℃)，条件下恒温不小于30min(优选的为30min)，且在进行离子源清洗硫系玻璃基底和离子源助镀过渡层薄膜时离子能量参数皆为电压240-280V，电流7-10A，优选的离子能量参数皆为260V/8A，镀膜结束后采用阶梯降温的方式冷却。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述工艺方法包括下述具体步骤：

1)开始抽气后将真空室调至120～130℃(优选的为130℃)，并恒温不小于30min，优选的为30min；

2)熔料前处理及熔料；

3)经步骤2)后，在参数值电压为240-280V，电流为7-10A的条件(优选的参数值为260V/8A)下采用离子源进行硫系玻璃基底的清洗；

4)采用离子源在电压240-280V，电流7-10A的条件(优选的在260V/8A)下进行过渡层薄膜的助镀；