本发明是一种光学玻璃元件表面增强方法及其高强度产品，涉及薄壁异型光学玻璃元件的表面强化方法。它包括离子交换表面强化方法的步骤，适用于增强各种薄壁异型光学玻璃元件表面的强度。 光学玻璃元件是一种精加工产品，要求具有精确尺寸和良好的光洁度以及一定的光学特性。但是一般的薄壁异型光学玻璃元件，脆性大、强度低、易碎、使用不安全、容易造成浪费。为此，采用各种增强方法改善玻璃元件的强度，国内外已有一定的研究，如美国专利UPS4036623公开了一种采用离子交换表面强化方法来增加其强度，从而制得小于2毫米的玻璃镜片。但是根据Z-80试验方法，其强度较低，只能抗0.56英两（约16克）轴承钢球自50英寸（约1.27米）高处自由落下的冲击力，而且这种单纯的离子交换表面强化方法，仅适用于强化钠钙硅玻璃系统的玻璃元件，适用范围很小，从而大大限制了制造高强度光学玻璃元件产品原料的利用。另一种是采用化学表面处理技术对钛系、硼系、钙系的光学玻璃元件进行强化处理，但是由于硅含量低，其表面又易产生腐蚀、划痕、起毛等缺陷，由此降低表面质量，极易导致废品产生，无法在实际工业生产中应用。还有人曾设法采用物理表面强化方法，用这种方法只适用于制造厚度大于3毫米的玻璃防护镜片。这种镜片还有轻微变形，容易改变其光学特性，而且还不能采用普通技术切割、磨边，加工比较困难，因而也难以在工业上实际推广应用。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足而提供一种新的、适用范围广的光学玻璃元件表面增强方法，以及利用该方法制造的厚度小、强度高的高强度光学玻璃元件，如各种光学仪器的高强度保护镜片、各类高强度光学玻璃眼镜片等。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：采用表面化学处理与离子交换表面强化法相结合的综合增强方法，将含碱硅盐酸玻璃系统地光学玻璃元件先在混合化学溶液中进行前期表面化学预处理，经清洗、干燥、预热后，放入混合熔盐浴中进行离子交换热处理，然后取出经徐冷、清洗、干燥后可制得高强度光学玻璃元件产品。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：混合化学溶液是一种含有硫酸和盐类的水溶液，其PH值为2～6。前期表面化学预处理时间（常温下）为0.5～5小时。离子交换热处理时的混合熔盐浴的组分是：KNO390～98WT%、H2SlO30.5～5WT%、KOH 0～1.5WT%;KAl（SO4）20.8～2WT%、K2CO30.4～1.5WT%、ZrO20.3～2WT%。其热处理时间为5～20小时，热处理温度低于玻璃元件的软化温度，为350℃～500℃。
附图说明：
图1：本发明的工艺流程图
图2：加热炉结构图
图1中：（1）光学玻璃元件 （2）前期表面化学处理
（3）清洗、干燥 （4）预热
（5）离子交换热处理 （6）出炉徐冷
（7）清洗、干燥 （8）检验包装
（9）产品
图2中：1、光学玻璃镜片 2、夹具
3、熔盐浴 4、溶盐槽
5、热源体 6、加热炉壁
7、加热炉盖 8、热电偶
本发明下面将结合实施例作一步详述：
例一：已精加工的光学玻璃镜片，其玻璃系统为含碱硅酸盐玻璃系统，其中心厚度小于2毫米，直径为60毫米。在室温下，将光学玻璃镜片放入PH值为3的混合化学溶液中进行前期表面化学预处理，处理时间为1小时，其溶液的组分为：H2SO410WT%;K2SO43.5WT%;N2SO43.5WT%;H2O 83WT%。将经过预处理的镜片取出，用清水洗净、干燥、再将其预热至400℃。保温1小时后取出，再放入装有混合熔盐浴的加热炉中（如图2所示）进行离子交换热处理，其热处理温度控制在玻璃镜片的软化温度以下，即500℃±5℃，热处理时间是6小时。混合溶盐浴的组分为：KNO395WT%、H2SlO32WT%、KOH 1WT%、KAl（SO4）21WT%、K2CO30.5WT%、ZrO20.5WT%。将经离子交换热处理后的镜片取出徐冷、清洗、干燥后，方可获得高强度的光学玻璃镜片。
例二：已精加工的，含碱硅酸盐玻璃系统的光学玻璃镜片，有一定曲率半径，其中心厚度小于1毫米，直径为70毫米。在室温下，将镜片放入PH值为5的混合化学溶液中，进行前期表面化学预处理，处理时间为1.5小时，其溶液组分为：H2SO412WT%、K2SO44.2WT%、Na2SO44.2WT%、H2O 79WT%。将经过预处理的镜片取出，用清水洗净、干燥、再将其预热至400℃，保温1小时后取出，再放入装有混合熔盐浴的加热炉中进行离子交换热处理，其热处理温度为450℃±5℃，其热处理时间为12小时，混合熔盐浴的组分为：KNO395WT%、H2SiO31.5WT%、KOH 0.4WT%、KAl（SO4）21.5WT%、K2CO30.6WT%、ZrO21.0WT%。将经离子交换热处理后的镜片取出徐冷、清洗、干燥后，可获得高强度的光学玻璃镜片。其强度可抗100～130g重的轴承钢球自1.3米高自由下落的冲击力;其维氏硬度在荷重100g时，由原来的872.8Kg/mm2，提高到1116.6Kg/mm2;其抗弯强度由原来的6.73Kg/mm2提高到24.38Kg/mm2;在90℃±1℃水中侵蚀64小时，其光学玻璃镜片原来失重2.1×10-2g/cm2降低为失重1.8×10-3g/cm2。
本发明相比已有技术具有如下优点：
1、本发明方法简单，配方合理，既可避免光学玻璃元件表面腐蚀、划痕、起毛等缺陷，又可提高离子交换的速度，提高光学玻璃元件的表面质量和强度，并且易于推广工业批量生产，其产品成品率可达95%以上。
2、本发明方法适用范围广，大大扩展了制造高强度光学玻璃元件产品的原料利用范围，可对含碱硅酸盐玻璃系统的光学玻璃元件进行表面增强。
3、利用本发明方法所制造的光学玻璃元件产品，其中心厚度可小于1毫米，抗冲击强度提高了11倍，抗弯强度提高了解4倍，表面硬度提高了80%。
4、光学玻璃元件的表面光洁度、表面加工精度及透过率、色泽等光学特性保持完好。
5、光学玻璃元件的化学稳定性有了明显提高，其中耐水性提高了10倍。
6、光学玻璃元件可用普通常规工艺磨边、切割、加工、易于商品生产。