一种塑基银膜系反射镜及其制备方法与流程

本发明属于光学镀膜，具体涉及一种塑基银膜系反射镜及其制备方法。

背景技术：

1、过去一直用于低端、一次性、非成像消费类应用的塑料光学元件(或称聚合物/有机光学元件)，已经在性能和耐用性方面获得了大幅提升，并且正在进入非传统工业、汽车和医药等行业。这些新的应用不仅对塑料光学元件本身提出了挑战，而且也对附着其上的光学镀膜提出了挑战。

2、与玻璃光学元件相比，塑料光学元件的重量要轻2-5倍，这使得它们更加适用于夜视头盔、现场便携式成像应用以及重复使用或一次性医疗器械(如腹腔镜)等领域。此外，由于塑料光学元件可以根据安装需要模塑成型，因此能大幅减少装配步骤，降低制造成本。

3、然而，尽管塑料光学元件具有诸多优点，它们的使用也会带来一些新的挑战。一些适用于玻璃光学元件的镀膜设计，可能并不适用于塑料光学元件，因为塑料光学元件具有较高的热膨胀系数，在严苛的车规级信赖性要求方面往往不占优势。因此，很有必要对塑基镀膜工艺进行研究，以克服上述问题。

4、cn209858768u公开了一种塑基镀银膜系结构的光学件，包括塑料基底，所述塑料基底上镀有内al2o3膜层、外al2o3膜层，还包括所述内al2o3膜层和外al2o3膜层之间的高反射ag膜层，所述外al2o3膜层上还镀有第一sio2膜层，在所述塑料基底和内al2o3膜层之间还镀有过渡粘合膜层。该膜系结构由于al2o3膜层与塑料基底结合力不好，因此通过过渡粘合膜层才能使上述包含ag膜的膜结构组合成与塑料基底高粘合度的银膜膜系结构。

5、综上所述，如何进一步优化塑料银膜光学元件的膜系结构，减少过渡层的使用，同时保塑料基底与反射膜层之间的结合强度，提升塑料银膜光学元件反射率成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种塑基银膜系反射镜及其制备方法，所述塑基银膜系反射镜针对现有技术中塑料基底与镀膜材料热膨胀系数不匹配，难以达到使用标准的问题，通过氧化物层与金属层的设计，有效提升了塑基银膜系反射镜的信赖性，且制备工艺简单，具有较好的应用前景。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种塑基银膜系反射镜，所述塑基银膜系反射镜包括依次层叠设置的塑料基底、第一氧化物层、ag层、第二金属层、第三氧化物层以及第四氧化物层。

4、本发明中，第一氧化物层用于承接塑料基底与ag层，使二者实现稳定结合；第二金属层、第三氧化物层以及第四氧化物层作为ag层的?；げ?，可提升整体的反射效果，使其通过严苛的汽车行业标准。

5、以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

6、作为本发明优选的技术方案，所述塑料基底包括pc、pmma、coc或zeonex中的任意一种。

7、本发明中，所述塑料基底包括但不限于上述材料。

8、作为本发明优选的技术方案，所述第一氧化物层中的氧化物包括金属氧化物。

9、优选地，所述第一氧化物层中，所述金属氧化物包括氧化锡、氧化锌、锌锡氧化物、锡铝氧化物、锌铝氧化物或锌锡铝氧化物中的任意一种或至少两种的组合。

10、优选地，所述第一氧化物层中，所述金属氧化物还包括氧化铝。

11、上述所说的“至少两种的组合”包括两种含义，一种是形成的混合材料层，例如：氧化锡和氧化锌材料的物理混合；另一种是至少两种氧化物层的单纯叠加。下面提到的材料组合亦是如此。

12、优选地，所述第一氧化物层中，金属元素为锡和锌时，以金属单质计，sn、与zn的质量比为1:(0.25-1)，例如1:0.25、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、或1:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

13、优选地，所述第一氧化物层中，金属元素为锡和铝时，以金属单质计，sn与al的质量比为1:(0-1)，例如1:0.1、1:0.2、1:0.5或1:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且al含量不包括0。

14、优选地，所述第一氧化物层中，金属元素为锌和铝时，以金属单质计，zn与al的质量比为(0.25-1):(0-10)，例如0.25:0.1、0.3:0.1、0.5:0.2、0.7:0.5或1:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且al含量不包括0。

15、优选地，所述第一氧化物层中，金属元素为锡、锌以及铝时，以金属单质计，sn、zn与al的质量比为1:(0.25-1):(0-1)，例如1:0.25:0.1、1:0.3:0.1、1:0.5:0.2、1:0.7:0.5或1:1:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且al含量不包括0。

16、优选地，所述第一氧化物层的厚度为15-30nm，例如15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm或30nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

17、本发明中，第一氧化物层其疏松的特性可较好的匹配塑料基底的热膨胀系数，同时能较好的承接主反射层——ag层，使二者实现稳定结合，实现较好的反射效果。但第一氧化物层的厚度需进行控制，若厚度过小，会导致其与ag层的结合力不够。

18、作为本发明优选的技术方案，所述ag层的厚度为80-180nm，例如80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm或180nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

19、作为本发明优选的技术方案，所述第二金属层中的金属包括zn、al或znal合金中的任意一种。

20、优选地，所述znal合金中，zn与al的质量比为(7-10):(0-3)，例如7:0.1、7.5:0.5、8:2.5、9:2.5、10:3或10:2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且al含量不为0，优选为(8-9.5):(0.5-2)。

21、优选地，所述第二金属层的厚度为2-5nm，例如2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm或5nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、本发明中，第二金属层的选择同样十分重要，其作为ag层与后面介质层的连接层，保证ag不被氧化及与后面介质层有较好的连接，优选为znal合金层。其厚度也对最终的反射效果具有重要影响，若其厚度过小，会导致ag层与后续膜层结合不够，起不到连接的作用；若其厚度过大，膜层吸收增加，会导致反射率会下降。

23、作为本发明优选的技术方案，所述第三氧化物层中的氧化物包括金属氧化物。

24、优选地，所述第三氧化物层中，所述金属氧化物包括氧化锌、氧化铝或锌铝氧化物中的任意一种或至少两种的组合，优选为锌铝氧化物。

25、优选地，所述第三氧化物层中，金属元素为锌和铝时，以金属单质计，zn和al的质量比为(7-10):(0-3)，例如7:0.1、7.5:1.5、8:2.5、9:2、10:3或10:2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且al2o3的含量不为0，优选为((8-9.5):(0.5-2)。

26、优选地，所述第三氧化物层的厚度为50-80nm，例如50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm或80nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

27、作为本发明优选的技术方案，所述第四氧化物层中，所述氧化物包括二氧化硅、氧化铝或硅铝氧化物中的任意一种或至少两种的组合。

28、优选地，所述第四氧化物层中，存在si元素和al元素时，以单质计，si和al的质量比为5:(0-1)，例如5:0.1、5:0.3、5:0.5、5:0.7或5:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且al2o3的含量不为0。

29、优选地，所述第四氧化物层的厚度为15-30nm，例如15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm或30nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

30、第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的塑基银膜系反射镜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

31、将塑料基底置于镀膜设备的工件盘或工件架，依次利用第一组镀膜材料、ag镀膜材料、第二组镀膜材料、第三组镀膜材料以及第四组镀膜材料进行镀膜，得到塑基银膜系反射镜。

32、作为本发明优选的技术方案，利用磁控溅射设备进行溅射镀膜，且所述磁控溅射设备中包括等离子体发生机构。

33、作为本发明优选的技术方案，所述塑料基底进行溅射镀膜前先进行预处理；

34、优选地，所述预处理包括依次进行的清洁和/或活化；

35、优选地，采用所述第一组镀膜材料制备得到氧化锡层、氧化锌层、锌锡氧化物层、锡铝氧化物层、锌铝氧化物层或锡铝氧化物层中的任意一种或至少两种的组合。

36、优选地，采用所述第一组镀膜材料制备得到的膜层还包括氧化铝膜层。

37、本发明中，镀制sno层的材料包括但不限于sn靶材和/或sno靶材；镀制zno层的材料包括但不限于zn靶材和/或zno靶材；镀制锌铝氧化物层包括但不限于znal合金；镀制锡铝氧化物层的材料包括但不限于snal合金；镀制锡铝氧化物层的材料包括但不限于snznal合金。

38、优选地，采用所述第二组镀膜材料制备得到zn层、al层或znal合金层中的任意一种膜层。

39、本发明中，镀制zn层的材料包括zn靶材；镀制al层的材料包括al靶材；镀制znal合金层包括znal合金靶材。

40、优选地，采用所述第三组镀膜材料制备得到氧化锌层、氧化铝层或锌铝氧化物层中的任意一种或至少两种的组合。

41、本发明中，镀制zno层的材料包括但不限于zn靶材和/或zno靶材；镀制al2o3层包括但不限于al靶材和/或al2o3靶材；镀制锌铝氧化物层的材料包括但不限于znal合金。

42、优选地，采用所述第四组镀膜材料制备得到二氧化硅层、氧化铝层或硅铝氧化物层中的任意一种或至少两种的组合。

43、本发明中，镀制sio2层的材料包括但不限于si靶材和/或sio2靶材；镀制al2o3层包括但不限于al靶材和/或al2o3靶材；镀制硅铝氧化物的材料包括但不限于alsi合金靶材。

44、上述膜层的镀制，本领域技术人员通过现有的镀膜手段和镀膜材料能实现即可，并不限定与本发明所列举的手段与材料。

45、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

46、本发明所述塑基银膜系反射镜无需设置sio2过度粘合层，直接选用特定的第一氧化物膜层，保证了塑料基底与ag膜层之间的结合强度，同时设计优化ag膜层的?；げ?，并进一步控制各膜层厚度提升了反射效果，反射率达93％以上。