[发明专利]硫系玻璃精密模压成形的方法

说明书

本发明是关于一种硫系玻璃精密模压成形的方法，其包括：将模仁和硫系玻璃预制件加热至预热温度，上模仁位于第一位置；升温至第一成形温度,上模仁移动至第二位置，开始施加第一压力；施加第二压力，降温至第二成形温度；施加第三压力，降温至第三成形温度；施加第四压力，降温至第四成形温度；停止施压，降温至出料温度，得到硫系玻璃。本发明具有良好的可操作性，可以获得机械性能好，透光性能优异、环境性能友好的高精度硫系玻璃透镜。

技术领域

本发明涉及一种非金属氧化物玻璃高精密成形加工领域，特别是涉及一种硫系玻璃精密模压成形的方法。

背景技术

硫系玻璃是具有优良的红外透过性能的特种玻璃材料，相比于单晶锗、多晶硒化锌等晶体类红外材料，具有热差系数低、光学均匀性好、易于制备等特点，视为新一代温度自适应红外光学系统核心透镜材料，可广泛应用于军用(夜视枪瞄、红外肩扛导弹、战机夜视巡航等)和民用(汽车夜视、安防监控等)红外系统中，其市场前景巨大。Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀硫系玻璃突出的优点是属于一种环境友好性材料，对外源杂质不敏感、不易析晶、硬度高，使用温度范围宽，是目前应用最广泛的硫系玻璃之一。在实际应用中，为了减少Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀硫系玻璃自身色散影响，提高系统成像质量，需将玻璃制备成形面复杂的元件，如球面或衍射非球面等。但是和目前多数常用的硫系玻璃体系来讲，Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀硫系玻璃转变温度高(Tg＝285℃±5℃)，相对于其他体系硫系玻璃来讲，压制获得光学元件的难度更大。因此，在此背景条件下，为了解决实际工业应用需求，本发明意义在于将有效解决硫系玻璃Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀高精度、型面复杂的成形和加工技术。

精密模压是最为先进的、可批量生产高精度、复杂形面的高精度光学元件的技术之一，可直接转印模具面型制备获得高面型精度的元件，该技术在许多国家已进入实用阶段，硫系玻璃自身性能完全满足精密模压制备技术的要求，并且精密模压制备复杂形面镜头的生产过程经济，可以显著减少资本投入。因此，该技术完全满足制备成本低廉、性能优异的热成像用硫系玻璃镜头的要求。而高精度、复杂形面硫系玻璃光学元件的批量制备，可促进红外光学器件向低成本、小尺寸以及轻质方向发展，为开拓硫系玻璃高端红外应用领域奠定坚实的基础。但是受硫系玻璃军事应用的敏感性的影响，国外对硫系玻璃研制和技术开发一直处于对外保密状态，从有限的公开报道中可以获知仅有法国、美国等为数不多的几个发达国家开展了硫系玻璃精密模压成形研究，并已经能够批量供应市场。

国内对硫系玻璃性能优点和红外应用等方面的认识较晚，2010年之前仅有少许几个单位开展过相关方面的基础研究，近几年随着红外探测器发展成熟，红外热成像市场呈现井喷式的增长势头，因此国内对硫系玻璃应用需求快速增加。相对于已经相对成熟的制备技术而言，高面形精度硫系玻璃镜头的深加工技术一直沿用传统磨抛技术，未取得与制备、应用等方面相匹配的进步。

目前市场主推的硫系玻璃产品主要由两个体系构成，一个是含砷体系，另一个是不含砷体系，出于对环境安全性的考虑，前者的市场应用面受到很大的限制，后者的市场应用越来越多。不含砷体系的硫系玻璃中Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀是其中佼佼者。因此，为得到面型复杂、面型精度高、批次稳定的Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀硫系玻璃透镜，迫切需要进行精密模压成形技术研究。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型的硫系玻璃精密模压成形的方法，所要解决的技术问题是使其得到面型复杂、面型精度高、批次稳定的硫系玻璃透镜，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种硫系玻璃精密模压成形的方法，其包括：