CN107109652A

CN107109652A - 用于对光学物品进行反射镜涂覆的方法

Info

Publication number: CN107109652A
Application number: CN201580071724.8A
Authority: CN
Inventors: W·伊格顿
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2017-08-29
Anticipated expiration: 2035-06-08
Also published as: WO2016108077A1; EP3240673A1; US20170356097A1; US10745820B2; IL253201B; IL253201A0; CN107109652B

Abstract

提供了一种用于制造光学物品的方法和系统。该方法可以包括：提供具有表面的至少一个眼科镜片基材；向该眼科镜片基材的至少一部分施加至少一个导电涂层；并且对该眼科镜片基材进行电镀以形成镀层，该镀层与该光学物品的导电涂层处于接触关系。还可以施加其他层。

Description

用于对光学物品进行反射镜涂覆的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月31日提交的美国临时申请号62/098,966的权益和优先权，该申请的披露内容通过援引以其全文并入本文。

背景

技术领域

本披露总体上涉及一种用于对光学物品进行反射镜涂覆的方法。更具体地，除其他特征之外，本披露涉及一种用于对眼科镜片进行电镀的方法。

背景技术

真空蒸发涂覆是常用于在眼科镜片上生产反射镜涂层的工艺。在这个工艺的过程中，在高真空室内，将电子束聚焦到光学澄清的材料例如硅、锆和钛的氧化物上。这些材料蒸发并且接着粘附至悬挂在涂覆室内的支架上的镜片表面上。该涂覆工艺要求使用包括超声波清洗机的多步骤过程将镜片进行细致清洗、并进行热干燥以便从这些镜片上去除任何水分。也可以使用其他昂贵的材料。并且，涂覆室大、昂贵且复杂。

这种工艺可能是不利的，因为它要求使用真空室并且使用大量昂贵材料，例如金和银。这些要求导致要使用珍贵的资源和设备。并且，在使用物理气相沉积(PVD)的标准电镀工艺中，对被涂覆物的控制可能极少。

需要一种解决了这些问题的用于对镜片进行反射镜涂覆的替代性方法。本文提出了一种对镜片进行电镀的方法，该方法不要求使用真空室并且使用较少量的昂贵材料。

电镀是使用电流来还原溶解的金属阳离子以使其在电极上形成相干金属涂层的工艺。类似的工艺被称为电沉积或脉冲电镀。有待镀覆的部件典型地是电路的阴极。在一种技术中，阳极可以由有待镀覆在部件上的金属制成。将这两个部件浸入含有一种或多种溶解的金属盐以及准许电流流动的其他离子的溶液中。电源向阳极提供直流电，从而氧化构成该阳极的金属原子并且允许它们溶解在该溶液中。在阴极处，电解质溶液中的溶解的金属离子在溶液与阴极之间的界面处被还原，使得它们“镀出”到阴极上。在电流流经电路时，阳极被溶解的速率等于阴极被镀覆的速率。以此方式，电解质浴中的离子连续地被阳极补充。其他电镀工艺可以使用非消耗性阳极，例如，铅或碳。在这些技术中，有待镀覆的金属的离子必须在浴中被周期性地补充，因为它们从该溶液中被取出。

本文所提出的电镀工艺是针对眼科镜片反射镜涂层定制的并且允许选择性地涂覆镜片基材，因此不存在材料浪费。本文所提出的工艺还允许使用较不复杂和较不昂贵的设备、并且使用较少的昂贵材料。这种工艺可以用于任何类型的眼科镜片。

本发明的其他目的、特征和优点将从下面的详细描述中变得明显。然而，应该理解详细描述和特定实例，虽然说明本发明的特定实施例，但仅是通过举例给出，因为根据这种详细描述，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员将变得明显。

发明内容

在一方面，提供了一种用于制造光学物品的方法，其中，该方法包括：提供具有表面的至少一个眼科镜片基材；向该眼科镜片基材的至少一部分施加至少一个导电涂层；并且对该眼科镜片基材进行电镀以形成镀层，该镀层与该光学物品的导电涂层处于接触关系。该方法在施加该第一导电涂层之后还可以包括以下步骤中的一个或多个步骤：将该镜片基材除油；预蚀刻该镜片基材；蚀刻该镜片基材；漂洗该镜片基材；以及施加SiO₂层。该方法还可以包括：在施加该至少一个导电涂层之后施加第二SiO₂层以便提供与随后层的改善的粘附性。随后层可以包括以下各项中的至少一项：防雾涂层、防污涂层、和基于特氟隆的涂层。

在一方面，提供了一种眼科物品，该眼科物品包括：具有表面的眼科镜片基材；在该光学基材的至少一部分上形成的第一导电层；以及第二镀层，该第二镀层形成在该基材上，使该第二镀层与该第一层具有接触关系，其中该第二镀层通过下组中的至少一项来沉积，该组包括：电镀、无电沉积、脉冲电镀、以及刷涂。该第一导电层可以是透光的。该第二镀层可以是透光的。该第一导电层可以包括至少一种过渡金属或后过渡金属。该第一导电层可以包括下组中的任一项，该组包括：铟锡氧化物(ITO)、钛、铬、铁、镍、铜、锌、铑、钯、银、钽、钨、铂、金、铝、镓、铟、锡、铊、铅、铋、及其组合。该第一导电涂层和该镀层可以包括反射镜涂层。该第一导电层可以直接在该光学基材的至少一部分上形成。

在一方面，提供了一种眼科物品，该眼科物品包括：具有表面的眼科镜片基材；被施加在该眼科镜片的该表面上的SiO₂层；在该SiO₂层上形成的第一导电层；以及第二镀层，该第二镀层形成在该第一导电层上，使得该第二镀层与该第一导电层具有接触关系，其中该第二镀层通过下组中的至少一项来沉积，该组包括：电镀、无电沉积、脉冲电镀、以及刷涂。

在一方面，提供了一种用于对眼科镜片基材进行电镀的系统，其中，该系统包括：包括至少一种电镀溶液的浸渍浴；至少一个眼科镜片基材，其中该基材被浸渍在该浸渍浴中；被配置成至少部分地浸入该浸渍浴之中的阴极；以及被配置成至少部分地浸入该浸渍浴之中并且可操作地连接至该镜片基材上的阳极。

附图说明

在考虑到现将结合附图详细描述的说明性实施例时，如在此所述的优点、性质和各种额外的特征将更加充分地显现。在附图中，贯穿这些视图类似的参考标号表示类似的部件。

图1展示了根据本披露原理配置的电镀系统。

图2展示了用于对镜片进行电镀的过程，其步骤是根据本披露原理执行的。

图3A示出了根据本披露原理配置的镜片基材以及不同层的实例。

图3B示出了根据本披露原理配置的具有不同层、但是没有镀层的镜片基材的实例。

图3C示出了根据本披露原理配置的具有不同层的镜片基材、但是在该镜片基材上没有SiO₂层的实例。

具体实施方式

除了在本披露中明确地和清楚地定义的范围之外或除非特定背景另外要求不同的含义，否则在此使用的词语或术语具有其在本披露的领域中的普通、平常的含义。

如果在本披露和可以通过引用结合的一个或多个专利或其他文件中的词语或术语的使用上存在任何冲突，则应采用与本说明书一致的定义。

不定冠词“一个(种)(a/an)”意指一个(种)或多于一个(种)的该冠词所引入的组分、零件或步骤。

每当披露具有下限和上限的程度或测量的数值范围时，还旨在具体地披露落入该范围内的任何数字和任何范围。例如，每一值范围(呈“从a至b”、或“从约a至约b”、或“从约a至b”、“从大约a至b”以及任何类似表述的形式，其中“a”和“b”表示程度或测量的数值)应被理解为阐明涵盖于更广泛的值范围内并且包括值“a”和“b”本身的每一个数字和范围。

术语如“第一”、“第二”、“第三”等可以被任意指定并且仅旨在区分以其他方式在性质、结构、功能或作用方面类似或对应的两个或更多个组分、零件或步骤。例如，词语“第一”和“第二”不用于其他目的并且不是以下名称或描述性术语的名称或描述的一部分。仅仅使用术语“第一”不要求存在任何“第二”类似的或对应的组分、零件或步骤。类似地，仅仅使用词语“第二”不要求存在任何“第一”或“第三”类似的或对应的组分、零件或步骤。此外，应理解仅仅使用术语“第一”不要求元素或步骤是任何顺序中的正好第一个，而是仅仅要求它是这些元素或步骤中的至少一个。类似地，仅仅使用术语“第一”和“第二”不一定要求任何顺序。因此，仅仅使用这类术语不排除在“第一”与“第二”元素或步骤之间的中间元素或步骤等等。

本文中，术语“镜片”指有机或无机玻璃镜片，优选地有机镜片，该镜片包括具有一个或多个表面的镜片基底(可以涂覆有一个或多个具有不同性质的涂层)。如在此使用的，“镜片毛坯”指具有已知基础曲线的透明介质(没有焦度)，被光学实验室用来生产具有处方焦度的成品眼镜镜片；它用于单光镜片、双焦点镜片和三焦点镜片、渐变多焦点镜片(PAL)。

参照图1，展示了根据本披露原理配置的电镀系统15。该电镀系统包括容器，例如像烧杯11。烧杯11含有浸渍浴3，眼科镜片基材10被浸入该浸渍浴3之中。电镀(或电沉积)系统15使用电流来还原溶解的金属阳离子以使其在眼科镜片基材10上形成相干金属涂层。

如本文所使用的，由塑料光学基底形成的光学元件、例如眼镜镜片可以用作镜片基材10。本文所使用的系统和工艺可以用于任何类型的眼科镜片，即眼镜镜片、太阳镜等。在一个展示性实施例中，可以使用例如通过将二乙二醇双烯丙基碳酸酯(例如，由PPG工业公司(PPG Industries company)以商品名出售的(来自依视路的镜片))(共)聚合、或者通过将硫代(甲基)丙烯酸类单体(例如法国专利申请FR 2734827中描述的那些)聚合而获得的基材或聚硫代氨基甲酸酯。通过将来自这些单体的混合物聚合可以获得此类基材，或者此类基材也可以包括来自这些聚合物和(共)聚物的混合物。在其他实施例中，可以使用其他类型的适合的树脂基材10。在一些实施例中，有待电镀的镜片基材10可以包括减反射(AR)涂层，该减反射涂层具有包括透明导电层的多层构型。

将镜片基材10定位成使得该镜片基材10的至少一部分基本上被镜片支撑件13接纳。将镜片定位在烧杯11内在镜片支座或定向环的顶部上。这给至少一个镜片基材10提供了搁置位置并且帮助将该至少一个镜片基材10保持在位。虽然镜片支撑件13被配置成为定向环，该定向环被定位在烧杯11的底部部分19处，但是可以设想镜片支撑件13的其他实施例，用于接收镜片基材10并且将其定位在浸渍浴3内。在如图所展示的一个实施例中，具有凹形表面和凸形表面的镜片可以相对于镜片支撑件13被定位成使得，该镜片的凸形表面面朝烧杯11的顶部部分17，并且镜片基材10的凹形表面面朝镜片支撑件13。镜片基材10相对于镜片基材13的其他构型可以是可能的。该至少一个镜片基材10的面向上朝向阴极5的这个表面不是绝缘的。

镜片基材10的定位和定向是电镀工艺的重要部分。该至少一个镜片基材10相对于阴极5的定向可以直接影响镀层到镜片基材10的表面上的量和分布。具体地，在电镀过程中该至少一个镜片基材10相对于阴极5和阳极7的定向可以影响沉积到该至少一个镜片基材10上的材料的量和分布。例如，在所展示的实施例中，阴极5可以被定位成使其在电镀工艺过程中保持在该至少一个镜片基材10上的基本上居中的位置中。在一个实施例中，可以将镜片基材10定位成与阴极5相邻。在另一个实施例中，可以将镜片基材10定位成与阴极5相邻且平行。可能影响镜片的沉积的量和图案的其他因素可以包括用于镀覆该至少一个镜片基材10的银或其他金属的量、以及镜片基材10的曲率。

电源9可操作来给阳极7供应直流电，以便氧化构成该阳极的金属原子，从而允许它们溶解在浸渍浴3中。阳极7至少部分地浸入该浸渍浴之中、并且可操作地连接至该镜片基材10上。系统15的阴极5至少部分地浸入该浸渍浴之中并且基本上居中地定位在浸渍浴3中、在该浸渍浴3中的镜片基材10上方。阴极5可以包括任何导电金属，例如但不限于：铜、金、铂、银、锡、以及铝。阳极7的至少一部分是绝缘的。如上文所描述的，阳极7被溶解的速率基本上等于阴极5被镀覆的速率。以此方式，电解质浸渍浴3中的离子连续地被阳极7补充。

参照图2，展示了将镜片基材10进行电镀的过程，其步骤是根据本披露原理执行的。在将眼科镜片基材10电镀之前，可以对眼科镜片基材10进行一个或多个预处理步骤。这些步骤涉及1)将该镜片基材除油；2)蚀刻该镜片基材；以及3)触击(striking)该镜片基材。

除油(步骤200)

在将该眼科镜片基材10电镀之前，眼科镜片基材10可以经受除油步骤。除油是指使用除油剂或类似产品来从镜片基材10的镜片表面上除去油或其他基于油的材料、例如基于油的墨水以便进行该电镀过程的任何清洗过程。清洗是指给镜片基材10除去灰尘、污垢、和其他污染物以便进行该电镀过程的任何清洗过程。在电镀之前可以使用任何镜片清洗过程。在所展示的实施例中，可以使用浸涂式(dip-line)清洗工艺，例如本领域中已知的。本领域技术人员可以设想其他清洗工艺。

预蚀刻(步骤205)

塑料基材10(例如上文所描述的这些)可能难以蚀刻，所以眼科镜片基材10可以经受预蚀刻步骤。预蚀刻该镜片基材10可以涉及使用有机溶剂或高极性溶剂(例如但不限于：二甲基亚砜)溶胀该基材10表面上的表皮层或晶体定向层。该预蚀刻处理可以增强蚀刻效果。可以用选自本领域已知的常规蚀刻方法来处理包含无机材料、玻璃纤维等的基材10。

蚀刻(步骤210)

接着，镜片基材10经受蚀刻过程以使该镜片基材10的表面变得显著粗糙。蚀刻是指涉及使用化学能、离子能或电能中的至少一者来蚀刻镜片基材10的表面以便使镜片产生小于约20nm的粗糙度的任何工艺。蚀刻工艺的目的是提供以下表面：该表面为下文所描述的触击层310提供足够的粘附和化学结合。这可以通过将镜片基材10暴露于具有腐蚀性材料(例如像按溶液体积计少于约20％的氢氧化物、氢氧化钾、漂白剂、臭氧、或强酸或碱溶液)的超声波浴中来完成。还可以将镜片基材10暴露于强氧化剂、电晕放电、无栅离子枪或此类处理的组合，或用其进行处理。该蚀刻工艺可用于对镜片基材10的表面产生电荷，这允许更好地粘附硬质涂层。虽然该电镀过程不需要施加硬质涂层，但是这样的涂层也不干扰该电镀过程。在一方面，通过电镀产生的最终产品可以包括在该至少一个镜片基材10的凹形表面上的、优选地在电镀之前施加的至少一个耐刮擦涂层。硬质涂层是指有利于获得耐刮擦性的任何有机、无机或混合的湿涂层，例如通过依视路可商购的那些。

漂洗(步骤215)

在蚀刻之后，使基材10经受漂洗过程以除去可能留在该基材10的表面上的蚀刻溶液、例如铬酸或类似物。当使用盐酸的稀释溶液或含有还原剂(例如，亚硫酸氢钠)的溶液进行清洗时，可以从镜片基材的表面上除去铬酸。

SiO₂沉积层(步骤220)

可以对基材10进行二氧化硅(SiO₂)的沉积。该沉积可以通过物理气相沉积(PVD)工艺、化学气相沉积沉积(CVD)工艺或热蒸发工艺来实现。可以形成具有从约75nm至约150nm的厚度的SiO₂层305(图3A、3B)。SiO₂的沉积优选地在约1E-2与2E-3帕斯卡之间的压力下发生。SiO₂层305充当基材10与触击层310之间的中间层，该中间层提供了触击层310的良好粘附。虽然SiO₂层305显著地改善了触击层310与基材10的粘附，但是在一些实施例中，可以省略SiO₂层。

触击层的施加(步骤225)

在镜片基材10已经被清洗并且施加了SiO₂沉积层305之后，向镜片基材10的SiO₂层施加至少一个触击层310以形成随后电镀的基础。如本文使用的，触击层310是指与基材10和一种或多种希望的镀覆材料相容的导电材料层。如本文使用的，镀层或镀覆材料是指通过或本文所描述的电镀工艺、或类似工艺(例如，脉冲电镀等)沉积的层或材料。可以施加多于一个触击层。在一些应用中，可以直接向镜片基材10施加触击层310而无需插入SiO₂层。

触击层充当镜片基材10与多个相继镀层之间的中间层。触击层310能够粘附至镜片基材10上并且帮助确保相继材料镀层与基材10的适当粘附。该触击层被设计成与基材10和电镀层具有相容性和粘附性。该触击层提供导电性以实现抗静电、电磁屏蔽和其他目的。如果某些镀覆金属与镜片基材10具有固有的差的粘附性，则可以首先在镜片基材10上沉积与镜片基材10和该镀层两者相容的触击层。例如，锌合金上的电解镍可能与镜片基材10具有差的粘附性。在这种情况下，可以向镜片基材10施加包括铜的触击层，该触击层与该镜片基材10和电镀层两者具有足够好的粘附性。

可以通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积沉积(CVD)、真空室内的溅射、浸涂、或旋涂来进行触击层310的施加。在一个实施例中，可以在3E-3帕斯卡的起始真空下沉积触击层310以在预定或希望的速率(nm/sec)下形成具有预定或希望的目标厚度的层。还可以将该触击层作为导电透明清漆来施加。用于施加导电透明触击层的又一种方法是用例如本文披露的导电材料来吸入透明涂层(“吸涨”)。

触击层310可以包括但不限于：任何过渡金属、后过渡金属、含有金属的任何固溶体(金属固溶体)、或导电的碳同素异形体。过渡金属是指元素周期表的d区中的任何元素或元素合金(第3至12族)。过渡金属可以包括但不限于：钛、铬、铁、镍、铜、锌、铑、钯、银、钽、钨、铂、以及金。后过渡金属是指第13-15族中、在过渡金属与准金属之间的元素。后过渡金属可以包括铝、镓、铟、锡、铊、铅、以及铋。金属固溶体是指在该电镀过程中使用的金属溶液。它们也可以称为镀覆溶液、金属盐、金属悬浮液、胶体和胶体金属，例如但不限于胶体银或胶体金。该触击层310可以包括下组中的任一项，该组包括：铟锡氧化物(ITO)、钛、铬、铁、镍、铜、锌、铑、钯、银、钽、钨、铂、金、铝、镓、铟、锡、铊、铅、和铋、及其组合。

导电触击层的其他实例可以是铜或镍和碳同素异形体，例如碳纳米管(CNT)。替代地可以通过形成由金、银或任何其他适合的金属制成的薄层来提供导电性。在眼镜镜片的基底的表面上形成的层(例如，减反射(AR)涂层、硬涂覆层和防污层)在许多情况下主要由基于硅的化合物或氧化物制成，并且上文所描述的金属层典型地与这些基于硅的层没有强亲合性。

在另一个展示性实施例中，可以将铝或锡作为本文描述的触击层310和/或电镀工艺来施加。铝通常在反射镜涂层中使用。铝是有利的，因为它在细粉末形式中能够保持其反射率。铝反射镜的成品在200-400nm的紫外线和3000-10000nm的红外光谱范围内具有任何金属中最高的反射率。然而，与银和锡相比，其在400-700nm的可见光范围内的反射率略低，并且当与银、金和铜相比时，其在700-3000nm的近红外范围内的反射率略低。尽管它具有优点，但是铝可能由于氧化而变得晦暗。当铝自然地与空气反应时造成铝的氧化，从而产生有效地降低标称反射率的阻挡氧化物层。为了维持本文所使用的任何铝涂层的光学完整性，可以用保护涂层对其进行处理。

在一个展示性实施例中，导电触击层310可以包括选自铟、锡、和锌的氧化物及其混合物中的金属氧化物。具体而言，导电触击层310可以由含有铟、锡、锌、和其他元素中的任一种或这些元素中的两种或更多种的无机氧化物制成。更具体地，可以使用ITO(铟锡氧化物：氧化铟和氧化锡的混合物)。例如，可以使用铟锡氧化物(In₂O₃:Sn，即掺杂锡的氧化铟)和氧化锡(In₂O₃)。ITO可以作用铟锡氧化物—氧化铟(III)(In₂O₃)和氧化锡(IV)(SnO₂)的固溶体来施加(例如，按重量计90％的In₂O₃、10％的SnO₂)，该固溶体作为薄层典型地可以是透明且无色的并且可以在电磁光谱的红外区域中用作类似于金属的反射镜。ITO由于其导电性和光学透明性是广泛使用的透明导电氧化物。ITO导电触击层是有利的，因为它提供光学透明性和抗静电特性。铟锡氧化物的薄膜最常见地通过电子束蒸发、物理气相沉积和/或一系列溅射沉积技术沉积在表面上。可以使用其他技术(例如但不限于：PVD以外的方法)来施加ITO，例如CVD或化学浸渍。

在示例性实施例中，触击层310可以小于约0.1μm厚。本领域技术人员将认识到，可以设想触击层310的其他厚度。在其他实施例中，触击层310的厚度可以从约0.1nm至约150nm、更具体地从约0.1nm至约50nm改变，这取决于该触击层的性质。当触击层310小于约0.1nm厚时，该触击层可能不具有足够的导电性。当触击层310大于150nm厚时，它典型地不能实现所要求的透明度以及低吸收特性。该导电层优选地是由导电的且高度透明的材料制成。在这种情况下，其厚度可以从约0.1nm至约30nm、更特别地从约1nm至约20nm、并且甚至更特别地从约1nm至约10nm变化。触击层310包括基本上均匀的厚度。

触击后蚀刻(步骤230)

在一个可选步骤中，至少一个镜片基材10的触击后蚀刻可以用于使触击层310变粗糙，由此允许随后的一个或多个电镀层更好地粘附至触击层310上。可以完成该触击后蚀刻过程以帮助防止对该触击层造成任何损害。在一个展示性实施例中，为了执行该过程，可以按以下设定使用如上所描述的无栅离子源(例如，离子枪)：阳极电压：约100伏特；阳极电流：约0.60安培；以及中性电流：约0.080安培。可以调整发射电流以获得正确的中性电流设定点。在此过程中，可以使用氩气作为电离气体。自动调节氩气的体积以获得正确的发射电流。该触击后蚀刻过程的这部分的处理时间可以为约两(2)分钟。

在一些实施例中，可以执行触击后蚀刻的第二步骤。这个步骤可以包括使用例如活化剂(例如但不限于：酸性或碱性溶液)持续少于约2分钟的化学蚀刻过程。在一个实施例中，可以使用浓度小于约5％的NaOH溶液持续约1分钟与约3分钟之间。可能需要这个第二化学蚀刻步骤来从该触击层上除去任何氧化的铝层。为了有效，恰在电镀开始之前进行化学蚀刻步骤。在该化学蚀刻步骤之后，执行漂洗步骤以除去污染物。

电镀(步骤250)

接着可以使镜片基材10经受电镀过程。电镀是指使用阳极、阴极、电镀材料或溶液、以及电镀材料可以粘附至其上的基材通过电流进行还原的任何工艺。如上所描述的，电沉积是电镀的另一术语。

本文所描述的电镀过程涉及：提供光学元件，例如眼科镜片基材10；将眼科镜片基材10浸入1-2L的浸渍浴3中；并且将镜片基材10电镀，使其包括希望厚度的镀层315，如上文所描述的。在此过程中，包括触击层的该至少一个镜片基材10经由绝缘电缆连接而用作阴极5。阳极7可以由与镀覆溶液相同的材料(例如，金、铑等)构成、或者可以由通常不反应的材料(例如，不锈钢、石墨或铂)制成。如本文所使用的镀覆时间是指为了在镜片基材10的至少一部分上以希望的材料厚度沉积所希望材料而需要的时间。根据该至少一个镜片基材10上所需的所希望的材料密度和厚度，镀覆时间可以采用从15秒至30分钟内的任何值。为了执行电镀程序，可以从电源9向电镀系统15施加400mA、约30V，持续约30分钟与约45分钟之间。在其他实施例中，可以向阴极5和阳极7施加在约0.10A至约4A之间的电流下从约1V至约14VDC的范围内的电压，以促进该镀覆过程。可以应用的功率与时间的其他组合可以产生电解。电解是使用电流来激发非自发反应。在电解中，电流被输送穿过电解质并且进入溶液中，以激发为了发生在其他情况下非自发反应而必需的离子流动。由于浸渍浴或镀覆浴3是水溶液，所以水的电解与氢气的析出可以在阴极处产生竞争反应。形成的氢气本身可能造成问题，例如，使沉积的金属涂层发生氢脆化或由于气泡造成对金属沉积的干扰。氢的除去，伴随着OH-离子的形成，还增大了在阴极表面附近的镀覆溶液的pH。镀层中的高pH也可能产生问题，例如在阴极表面上形成不溶性金属氢氧化物层，这也干扰携带金属的离子的输送和金属原子在表面上的沉积。

浸渍浴3可以包括包含去离子(DI)水和强电解质的电镀溶液，例如酸溶液。例如，硫酸(H₂SO₄)可以用于该镀覆溶液。DI水中存在硫酸可以有助于向镜片基材10上产生基本均匀的电镀层。在电镀过程中，烧杯或容器11中的DI水可以处于大约室温。浸渍浴可以为从约40℃至约80℃。

电镀层或镀层315可以包括任何过渡金属、后过渡金属或金属合金。例如，镀层315可以包括但不限于：金、银、铬、镍、和/或铑。

可以使用该电镀过程来向镜片基材10上沉积任何适合厚度的镀层315。最终镀层的厚度可以从一种材料到下一种材料变化。该镀层的厚度与以下公式所表示的功率有关。

电镀层或镀层315的最终厚度由法拉第定律的修改形式来定义：

其中：W＝被镀金属的重量(以克计)

I＝电流(以库伦/秒计)

T＝时间(以秒计)

A＝镀覆金属的原子量(以克/摩尔计)。

N＝溶解在溶液中的金属的化合价(以当量/摩尔计)。

F＝法拉第常数(以库伦/当量计)。F＝96,485.309库伦/当量。

可以如下将重量转换成厚度：

其中：

T＝厚度(以微米计)

Rho＝密度(以克/立方厘米计)

10,000作为将厘米转换成微米的常数

可以执行电镀工艺的变体。这样的工艺可以包括但不限于：无电沉积、脉冲电镀、以及刷涂。

脉冲电镀(步骤235)

在另一个展示性实施例中，可以使用脉冲电镀来涂覆镜片基材10，如本文所描述的。脉冲电镀是与标准浸渍电镀非常相似的工艺，用于提供镀层315，但是具有变化的电压和/或电流强度以有利于根据需要改变镀层的密度。脉冲电镀与上文所描述的浸渍电镀的不同之处在于，在该工艺过程中施加的电压或电流的强度可能在脉冲电镀工艺的不同阶段改变。与通过浸渍电镀工艺产生的镀覆相比，这是通过具有变化的密度的若干材料层来促进更强的总体镀覆来完成的。脉冲电镀可用于厚板。

无电沉积/自催化沉积(步骤240)

在又一示例性实施例中，本文所描述的该至少一个镜片基材10可以使用无电沉积工艺来涂覆。对于这个工艺，将酸加入浸渍浴3中来代替外部电源。代替于调节电压和/或电流，可以调节酸浓度以调节涂覆到该至少一个镜片基材10上的层的镀覆速度和密度。无电沉积是电镀的一种形式，用于提供镀层315，其中不是从外部电源，而是从电镀溶液中的电解质获得为了通过电流进行还原所需的能量。

刷涂/刷子沉积(步骤245)

在又一个展示性实施例中，可以使用刷子沉积来涂覆该至少一个镜片基材10。如本文所使用的，刷涂是指用于提供镀层315的电镀工艺，该工艺利用了用镀覆溶液浸泡的阴极5刷子和附接至有待涂覆的基材10上的阳极7电缆。这是用于异形基材10的常见电镀工艺。这个工艺是有利的，因为与本文所描述的其他工艺相比，它不需要浸渍浴并且可以用于一次镀覆多个较小体积的材料。在这个实施例中，如在浸渍电镀工艺中，该至少一个镜片基材10用作具有绝缘材料的阴极5。阳极7的至少一部分可以包括至少一种导电材料。阳极7在一端上还可以包括吸水泡沫，并且阳极7的另一端可以通过绝缘电缆连接至电源9。可以施加在0.10-4A的电流下的约1V至约14V DC之间的电力，同时阳极7被“刷”过镜片基材10的表面。这个工艺致使镀覆材料薄层开始粘附至镜片基材10的表面。

阳极化(步骤255)

作为代替电镀/电沉积工艺的或在此之后(硬涂覆之后)的可选步骤，可以执行阳极化。如本文使用的，阳极化是指通过其中金属形成阳极的电解工艺来用保护性氧化物层涂覆该金属的工艺。在一个实施例中，铝可以用于该阳极化工艺。阳极化层320可以基本上包括铝合金。在其他实施例中，可以在该阳极化工艺中使用钛、锌、镁、和/或钽。

代替将材料电镀至触击层310，该阳极化工艺将Al转化成Al₂O₃，这是强且耐化学腐蚀的氧化物层。换言之，触击层310是该工艺的主要金属层，如图3B所示。对于这个工艺，基材10是阳极7，并且金属容器是阴极5。浸渍浴3包含15％的H₂SO₄(硫酸)溶液并且用作导电电解质。可以跨阳极7和阴极5在约0.25安培至约2安培之间施加10-15伏特之间的电压以开始氧化反应。这个工艺致使在基本上纯Al层上形成厚且多孔的Al₂O₃层。形成的Al₂O₃层的密度和厚度通过法拉第定律来确定，如上所描述的与浸渍工艺类似，但还补偿了由于存在电解浴导致的电阻变化。

着色(步骤265)

在该阳极化步骤之后，在一个实施例中，可以执行着色步骤。如果阳极化膜的厚度和孔隙度足够高，则阳极膜(即通过阳极化处理产生的膜)非常适合于着色。该着色工艺可用于产生具有各种色彩的反射镜涂层的镜片基材10。可以制造具有各种颜色的各种各样着色镜片。例如本领域已知的和通常用于镜片基材10的着色工艺类似于可用于阳极化着色的着色工艺。可以使用有机染料和无机染料对Al₂O₃膜着色。可以使用阳极化着色染料和/或标准的BPI着色染料(例如，目前用于镜片基材的那些)来对镜片基材10着色。标准的BPI着色染料。

对于该着色工艺，将至少一个镜片基材10浸入包括至少一种希望的着色染料的经加热浴3内。浴3的温度可以在约40℃至约80℃的范围内，这取决于所用染料的类型。染色时间随着色染料的品牌和镜片基材10上所希望的最终颜色深度而变化，但典型地在约15分钟至约25分钟之间。可以改变色彩强度。为了在镜片上实现浅色彩，可能能够将镜片染色仅仅五分钟，而较深或较暗的色彩可能需要长达三十分钟。

密封(步骤270)

在执行着色步骤之后，完成密封步骤来确保该阳极化层结实并且确保着色染料恰当地被捕获在例如Al₂O₃的多孔层中。通过将该至少一个镜片基材10浸入含有密封盐(可商购的)的去离子(DI)水浴中来进行密封过程。密封盐是被加入用于该阳极化过程的密封浴中的、可商购的盐。密封盐可以包括金属乙酸盐，例如但不限于：镍、铜、钴、锌、钡、铝、以及铅。在这个密封过程中，DI水可以具有从约25℃至约100℃的温度。更具体地，DI水可以具有在约25℃至30℃之间(“低”)、在约60℃-80℃之间(“中等”)、或在约90℃至约100℃之间(“高”)的温度。随着温度增大，密封时间减少。例如，在约100℃下，密封时间可以花费约2与3分钟之间。然而，在高温下的密封过程中，在可以将Al₂O₃完全密封之前着色染料可能从Al₂O₃中沥出。中等温度下的密封可以花费约10至15分钟之间、但是较不易于沥出。低温下的密封更加依赖密封盐而不是温度，并且花费超过15分钟的时间、但与中等温度或高温下的密封相比更好地保留着色颜色。在该密封过程的每个步骤的过程中，通过Al₂O₃的水解在Al₂O₃的表面上形成勃姆石层。这种勃姆石层创建了非常光滑和耐刮擦的表面、同时还包封至少一种染料。

电解抛光(步骤275)

可选地，在使用电镀工艺或如上文所描述的其他工艺来用至少一个镀层镀覆了镜片基材10之后，可以使用电解抛光来使镀层变平滑或去毛刺。电解平滑化或去毛刺是尤其针对金属材料的常用技术。这样的工艺可以使用在甲醇中含有高氯酸(HCIO₄)、硫酸(H₂SO₄)的电解质来执行。这是通过将作为阳极7而不是阴极5的镜片以及作为阴极5的非反应性阳极7浸入浸渍浴3之中来执行。浴3可以包含温度为40℃-80℃、浓度在约5％至约15％之间的硫酸或磷酸。该电解抛光步骤可能花费不到约2分钟完成。

电镀后涂覆(步骤280)

在电镀工艺之后，可以向镜片基材10施加一个或多个电镀相容性涂层325(1-n个涂层)。在一个实例中，可以向镜片基材10施加一个或多个防雾涂层。然而，在防雾涂层之前可能需要施加SiO₂层，以使该防雾涂层充分粘附至镜片基材10的先前施加的层上。通常，在一些应用中，可以施加SiO₂层(可以是第二SiO₂层)，以便为随后的层或涂层提供足够的粘附。可以在至少一个导电层(例如，导电触击层310)之后施加该SiO₂层。可以在可选的阳极化层320之后施加该SiO₂层。因此，在用防雾涂层、防污涂层或基于特氟隆的涂层(例如，通过依视路可商购的那些)处理镜片之前，可能需要另一个PVD步骤来将具有约5nm厚度的SiO₂层添加到镜片基材10。这样的涂层325可以通过例如真空中的热蒸发、浸涂或通过手动擦拭来施加。

本文所描述的电镀工艺或类似工艺可以按比例放大和定制以用于自动大规模生产。该工艺也可以用于任何类型的眼科镜片，例如但不限于：处方镜、平光镜、太阳镜等。电镀工艺可以用于生产具有不同色彩(例如，金色、银色、蓝色和绿色)的眼科镜片。可以使用该电镀工艺、使用任何希望的色彩来对眼科镜片着色。这个工艺的主要优点在于，不需要为电镀过程使用真空室和大量昂贵的材料，从而提供了较低成本的解决方案。

图3A示出了根据本披露原理配置的具有不同层的镜片基材的实例。图3A-3C的具有不同层的示例性镜片基材可以通过上文所描述的一种或多种工艺来配置。这些不同的层可以包括透明层。在图3A中，镜片基材10可以包括SiO₂层305、触击层310、以及至少一个镀层315。可选地，可以施加阳极化层320。可选地，可以向该可选的阳极化层320或该至少一个镀层315施加一个或多个电镀相容性涂层325(例如，防雾涂层、防污涂层、基于特氟隆的涂层或第二层SiO₂涂层)。

图3B根据本披露原理配置，类似于图3A，但是没有镀层315。

图3C根据本披露原理配置，类似于图3A，但是镜片基材上没有SiO₂层。

以上披露的具体实例仅是说明性的，因为本发明可以按受益于在此传授内容的本领域技术人员显而易知的不同但是等效的方式来修改和实施。因此明显的是以上披露的具体说明性实例可以改变或修改并且所有这些变化形式被认为在本发明的范围内。

根据所披露的要素或步骤的各种要素或步骤能够以要素或步骤顺序的不同组合或子组合来有利地组合或一起实践以便增加可以从本发明获得的效率和益处。

应理解的是，除非另外明确说明，否则以上实施例中的一个或多个实施例可以与其他实施例中的一个或多个实施例组合。例如，实施例可以包括一种眼科物品，该眼科物品包括：具有表面的眼科镜片基材；被施加到该眼科镜片的表面上的SiO₂层；在该SiO₂层上形成的第一导电层；以及第二镀层，该第二镀层形成在该第一导电层上，使得该第二镀层与该第一导电层具有接触关系，其中该第二层通过下组中的至少一项来沉积，该组包括：电镀、无电沉积、脉冲电镀、以及刷涂。

作为另一个实例，可以在向镜片基材施加该第一导电层之前执行以下步骤中的多个(或全部)步骤：将该镜片基材除油；预蚀刻该镜片基材；蚀刻该镜片基材；漂洗该镜片基材；以及施加SiO₂层。此外，可以在施加该导电层之后执行以下步骤中的多个(或全部)步骤：蚀刻该镜片基材；将该镜片基材阳极化；将该镜片基材着色；密封该镜片基材；将该镜片基材电解抛光；以及向该镜片基材施加涂层。

在此适当地说明性地披露的本发明可以在缺少未具体披露或要求保护的任何要素或步骤的情况下实践。

此外，不意图限制在此所示的构造、组成、设计或步骤的细节，以下权利要求书中描述的除外。

Claims

1.一种用于制造光学物品的方法，其中，该方法包括：

提供具有表面的至少一个眼科镜片基材；

向该眼科镜片基材的至少一部分施加至少一个导电涂层；并且

对该眼科镜片基材进行电镀以形成镀层，该镀层与该光学物品的导电涂层处于接触关系。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过下组中的任一项来将该导电涂层施加到该眼科镜片基材的表面上，该组包括：物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溅射、浸涂、旋涂、和吸涨。

3.如权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括将该至少一个眼科镜片基材浸入浸渍浴中。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该至少一个眼科镜片基材用作阴极。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该至少一个眼科镜片基材用作阳极。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该电镀方法选自下组的方法中的至少一项，该组包括：无电沉积、脉冲电镀、以及刷涂沉积。

7.如权利要求1所述的方法，其中，该方法在施加该至少一个导电涂层之前还包括以下步骤中的一个或多个步骤：

将该镜片基材除油；

预蚀刻该镜片基材；

蚀刻该镜片基材；

漂洗该镜片基材；以及

施加SiO₂层。

8.如权利要求1所述的方法，其中，该方法在施加该导电涂层之后还包括以下步骤中的一个或多个步骤：

蚀刻该镜片基材；

将该镜片基材阳极化；

将该镜片基材着色；

密封该镜片基材；

将该镜片基材电解抛光；以及

向该镜片基材施加涂层。

9.一种眼科物品，包括：

具有表面的眼科镜片基材；

在该光学基材的至少一部分上形成的第一导电层；以及

第二镀层，该第二镀层形成在该基材上，使得该第二镀层与第一层具有接触关系，其中第二层通过下组中的至少一项来沉积，该组包括：电镀、无电沉积、脉冲电镀、以及刷涂。

10.如权利要求9所述的眼科物品，其中，该第一导电层是透光的。

11.如权利要求9所述的眼科物品，其中，该第二镀层是透光的。

12.如权利要求9所述的眼科物品，其中，该第一导电层包括至少一种过渡金属或后过渡金属。

13.如权利要求12所述的眼科物品，其中，该第一导电层包括下组中的任一项，该组包括：铟锡氧化物(ITO)、钛、铬、铁、镍、铜、锌、铑、钯、银、钽、钨、铂、金、铝、镓、铟、锡、铊、铅、和铋、及其组合。

14.如权利要求9所述的方法，其中，该第一导电层和该镀层包括反射镜涂层。

15.一种用于对眼科镜片基材进行电镀的系统，其中，该系统包括：

包括至少一种电镀溶液的浸渍浴；

至少一个眼科镜片基材，其中该基材被浸渍在该浸渍浴中；

被配置成至少部分地浸入该浸渍浴之中的阴极；以及

被配置成至少部分地浸入该浸渍浴之中并且可操作地连接至该镜片基材上的阳极。