光学镜片加工工艺-抛光

目录之宇文皓月创作

光学冷加工工序---------------------------------------------2

玻璃镜片抛光工艺-------------------------------------------3

镜片抛光----------------------------------------------------4

光学冷加工工艺资料的详细描述-----------------------------5

模具机械抛光基本程序（对比）-----------------------------7

金冈1砂-----------------------------------------------------8

光学清洗工艺----------------------------------------------10

镀膜过程中喷点、潮斑（花斑）的成因及消除方法-------------

12

光学镜片的超声波清洗技术---------------------------------14

研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响--------------------------17

抛光罕见疵病发生原因及克服方法--------------------------23

光学冷却液在光学加工中的作用----------------------------25

光学冷加工工序

第1道：铳磨，是去除镜片概况凹凸不服的气泡和杂质，（约

0.05-0.08）起到成型作用.

第2道就是精磨工序，是将钱磨出来的镜片将真的破坏层给消除

掉，固定R值.

第3道就是抛光工序，是将精磨镜片再一次抛光，这道工序主要

是把外观做的更好。

第4道就是清洗,是将抛光过后的镜片将其概况的抛光粉清洗干

净.防止压克.

第5道就是磨边，是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。

第6道就是镀膜，是将有需要镀膜镜片概况镀上一层或多层的有

色膜或其他膜

第7道就是涂墨，是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑

墨.

第8道就是胶合,是将有2个R值相反大小和外径材质一样的镜

片用胶将其联合.

特殊工序：多片加工（成盘加工）和小球面加工（20跟轴）线切割

根据分歧的生产工艺，工序也会稍有出入，如涂墨和胶合的先

后次序。

玻璃镜片抛光工艺

用抛光机和抛光粉或抛光液一起下进行抛光要设定抛光时间，压

力等参数.抛光后要立即进行清洗可浸泡，否则抛光粉会固亿在

玻璃上，会留有痕迹的.

1.抛光粉的资料

抛光粉通常由氧化钝、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化错、氧化铭等组份

组成，分歧的资料的硬度分歧，在水中的化学性质也分歧，因此使用场合各不

相同。氧化铝和氧化辂的莫氏硬度为9,氧化钝和氧化帝为7,氧化铁更低，氧

化锦与硅酸盐玻璃的化学活性较高，硬度也相当，因此广泛用于玻璃的抛光。

为了增加氧化铀的抛光速度，通常在氧化铀抛光粉加入氟以增加磨削率。

铀含量较低的混合稀土抛光粉通常掺有3—8的氟；纯氧化锌抛光粉通常不掺

氟。

对ZF或F系列的玻璃来说，因为自己硬度较小，而且资料自己的氟含量较

高，因此应选用不含氟的抛光粉为好。

2.氧化钝的颗粒度

粒度越大的氧化铀，磨削力越大，越适合于较硬的资料，ZF玻璃应该用偏

细的抛光粉。要注意的是，所有的氧化铀的颗粒度都有一个分布问题，平均粒

径或中位径D50的大小只决定了抛光速度的快慢，而最大粒径Dmax决定了抛光

精度的高低。因此，要得到高精度要求，必须控制抛光粉的最大颗粒。

3.抛光粉的硬度

抛光粉的真实硬度与资料有关，如氧化铀的硬度就是莫氏硬度7左右，各种

氧化铀都差未几。但分歧的氧化铀•体给人感觉硬度分歧，是因为氧化铀抛光粉

通常为团聚体。当然，有的抛光粉中加入氧化铝等较硬的资料，表示出来

的磨削率和耐磨性都会提高。

4.抛光浆料的浓度

抛光过程中浆料的浓度决定了抛光速度，浓度越大抛光速度越高。使用小颗粒抛

光粉时，浆料浓度因适当调低。

镜片抛光

光学镜片经过研磨液细磨后，其概况尚有厚约2-3m的裂痕

层，要消除此裂痕层的方法即为抛光。抛光与研磨的机制一

样，唯其所使用的工具材质与抛光液(slurry)分歧，抛光所

使用的资料有绒布(cloth)、抛光皮(polyurethane)及沥青

(pitch),通常要达到高精度的抛光面，最常使用的资料为高级

抛光沥青。利用沥青来抛光，是藉由沥青细致的概况，带动抛

光液研磨镜片概况生热，使玻璃熔化流动，熔去粗糙的顶点并

填平裂痕的谷底，逐渐把裂痕层除去。

目前抛光玻璃镜片所使用的抛光粉以氧化铺(Ce02)为主，抛

光液调配的比例依镜片抛光时期分歧而有所分歧，一般抛光初

期与和抛光模合时使用浓度较高的抛光液，镜片概况光亮后，

则改用浓度较稀的抛光液，以防止镜面发生橘皮现象（镜片概

况雾化）。

抛光与研磨所用的运动机构相同，除了抛光的工具与工作液体

纷歧样外，抛光时所需环境条件亦较研磨时严苛。一般抛光时

要注意的事项如下：

抛光沥青的概况与抛光液中不成有杂质，否则会造成镜面刮

伤。

抛光沥青概况要与镜片概况吻合，否则抛光时会发生跳动，因

而咬持抛光粉而刮伤镜片概况。

抛光前必须确定镜片概况是否有研磨后所留下的刮伤或刺孔。

抛光工具的大小与材质是否适当。

沥青的软硬度与厚度是否适当。

抛光的过程中必须随时注意镜片概况的状况及精度检查。透镜

概况瑕疵的检查，因为检测的过程是凭个人视觉及方法来判

断，所以检验者应对刮伤及砂孔的规范有深刻的认知，要经常

比对刮伤与砂孔的尺度样版，以确保检验的正确性。

光学冷加工工艺资料的详细描述（工艺过程老化）

1.抛光粉

1.1对抛光粉的要求

a.颗粒度应均匀，硬度一般应比被抛光资料稍硬；

b.抛光粉应纯洁，不含有可能引起划痕的杂质；

c.应具有一定的晶格形态和缺陷，并有适当的自锐性；

d.应具有良好的分散性和吸附性；

e.化学稳定性好，不致腐蚀工件。

1.2抛光粉的种类和性能

经常使用的抛光粉有氧化锌（Ce02）和氧化铁（FeO3）。

a.氧化铺抛光粉颗粒呈多边形，棱角明显，平均直径约2

微米，莫氏硬度7-8级，比重约为7.3o由于制造工艺和氧

化铺含量的分歧，氧化锌抛光粉有白色（含量达到98%以

上）、淡黄色、棕黄色等。

b.氧化铁抛光粉俗称红粉，颗粒呈球形，颗粒大小约为

0.5-1微米，莫氏硬度4-7级，比重约为5.2O颜色有从黄

红色到深红色若干种。

综上所述，氧化锦比红粉具有更高的抛光效率，但是对概

况光洁度要求高的零件，还是使用红粉抛光效果较好。

2.抛光模层（下垫）资料）经常使用的抛光模层资料有抛光

胶和纤维资料。

2.1抛光胶

抛光胶又名抛光柏油，是由松香、沥青以分歧的组成比例

配制而成，用于光学零件的精密抛光。

2.2纤维资料

在光学工件的抛光中，若对抛光面的面形精度（光圈）要

求不高时，长采取呢绒、毛毡及其它纤维物质作为抛光模层的

资料。

3.经常使用测试仪器

光学零件的某些质量指标，如透镜的曲率半径、棱镜的角

度，需要用专门的测试仪器来丈量。经常使用的仪器有：光学

比较侧角仪、激光平面干涉仪、球径仪和刀口仪等。

4.抛光

在抛光过程中添加抛光液要适当。太少了介入作用能够的

抛光粉颗粒减少，降低抛光效率。太多了，有些抛光粉颗粒其

实不介入工作，同时也带来大量液体使玻璃边面的温度下降，

影响抛光效率。抛光液的浓度也要适当，浓度太低，即水分太

多，介入工作的抛光粉颗粒减少并使玻璃概况温度降低，因此

降低抛光效率。浓度太高，即水分带少，影响抛光压力，抛光

粉不克不及迅速散步均匀，导致各部压力不等，造成局部多

磨，对抛光的光圈（条纹）质量有影响。而且单位面积压力减

少，效率降低，抛光过程中发生的碎屑也不克不及顺利排除，

使工件概况粗糙c一般是开始抛光时抛光液稍浓些，快完工

时，抛光液淡些，添加次数少些，这有利于提高抛光效率和光

洁度。另外，一般认为抛光液的酸度（pH值）应控制在6〜8

之间，否则玻璃概况会被腐蚀，影响概况光洁度。

在抛光过程中检查光圈（条纹）时，如分歧格，可以通过

调整抛光机的转速和压力、工件与模具（抛光机下盘）的相对

速度、相对位移、摆速和羞怯抛光模层等方法进行修改。

a.提高主轴转速，能增加边沿部位与上模接触区域的抛光强

度。经验证明，若速度过高，抛光概况温度升高，从而使抛光

模层硬度降低，影响修改光圈（条纹）的效果。

b.增加荷重以加大压力时，可提高整个抛光模和工件间接触

区域的抛光强度，也将使抛光概况的温度升高，降低抛光模层

的硬度。

c.加大铁笔（上盘主轴）的位移量，可使上盘的中间部位和

下盘的边沿部位同时得到修整。

d.加大摆幅长度，增加摆轴速度会使上盘的中间部位和下盘

的边沿部位加速抛光。

e.刮槽是减少开槽部分的压力承受面和摩擦面，因此抛光下

盘在开槽部分的抛光效力降低。反之，未开槽部分的抛光效力

有所增大。均匀开槽时，能使抛光下盘的流动性适合与工件概

况的曲率。同时，既能使抛光液含量增加，容易渗入抛光下盘

面而增加抛光效力，又能减轻抛光机传动负荷。

综上所述，为了控制和稳定抛光条件，工作场地应坚持较

为稳定的温度（25°C左右）和湿度（相对湿度为60〜70%）o

模具机械抛光基木程序（对比）

模具要想获得高质量的抛光效果，最重要的是要具备有高

质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具和辅助品。而抛光

程序的选择取决于前期加工后的概况状况，如机械加工、电火

花加工，磨加工等等。机械抛光的一般过程如下：

(1)粗抛经铳、电火花、磨等工艺后的概况可以选择转

速在35000—40000rpm的旋转概况抛光机或超声波研磨机进

行抛光。经常使用的方法有利用直径63mm、WA#400的轮子

去除白色电火花层。然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作

为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为#180~#240~#320~

#400~#600~#800~#1000o许多模具制造商为了节约时间

而选择从#400开始。

(2)半精抛半精抛主要使用砂纸和煤油。砂纸的号数依

次为：#400~#600~#800~#1000~#1200~#1500。实际

上#1500砂纸只用适于淬硬的模具钢(52HRC以上),而不适用

于预硬钢，因为这样可能会导致预硬钢件概况烧伤。

(3)精抛精抛主要使用钻石研磨膏。若用抛光布轮混合

钻石研磨粉或研磨膏进行研磨的话，则通常的研磨顺序是9Hm

(#1800)~6"m(#3000)~3Hm(#8000)09Hm的钻石研磨

膏和抛光布轮可用来去除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨

痕。接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光，顺序为1口m

(#14000)~1/2(#60000)1/4um(#100000)。

精度要求在1pm以上(包含111n1)的抛光工艺在模具加

工车间中一个清洁的抛光室内即可进行。若进行更加精密的抛

光则必须一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾，头皮屑和口水沫

都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光概况。

金冈1砂

1891年，美国人阿切逊将粘土和焦炭混合后放在一个铁钵

中，企图用电弧将碳转化为金刚石。但结果是，在电极附近发

现了闪闪发光的六方形晶体，它与天然金刚石的立方八面体分

歧。阿切逊认为这可能是碳和粘土中的氧化铝反应而生成的新

化合物。由于自然界中有一种氧化铝矿物称为刚玉，于是他把

碳和刚玉两个英文单词连起来作为这一新化合物的名称，中国

学者将其译成“金刚砂”。后来人们知道这种化合物是由粘土

中的二氧化硅与碳在高温下反应生成的碳化硅。

晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有4个C原子4个Si原子。

与金刚石结构类似。

碳化硅硬度仅次于金刚石、碳化硼和立方氮化硼，在无机

资料中排行第四。目前已能通过热压烧结法制得高致密度的碳

化硅。它具有很高的强度及良好的抗氧化性能，在高温下不变

形，可作为高温燃气轮机上的涡轮叶片，也可作耐磨的密封资

料，还可作火箭尾喷管的喷嘴及轻质的防弹用品等。

金刚砂，SiC,学名碳化硅。纯的是无色晶体。密度3.06-

3.20o硬度很大，大约是莫氏9度。一般的是无色粉状颗粒。

磨碎以后，可以作研磨粉，可制擦光纸，又可制磨轮和砥石的

摩擦概况。由砂和适量的碳放在电炉中加强热制得。

天然金刚砂又名石榴子石，系硅酸盐类矿物。经过水力分

选，机械加工，筛选分级等方法制成的研磨资料。生产使用历

史悠久，古代我国就有使用金刚砂研磨水晶玻璃，各种玉石的

史例。十九世纪四十年代又远销东洋。分粗目，中目，细目三

大类。其中粗目为黑红色，中目为淡红色，细目为红白色，各

种目数粒度均匀，颗粒形状均一，成棱叫角晶体，有锋利的边

沿，磨削力高。供石材类工业研磨大理石及其它软质资料。玻

璃类工业研磨玻璃毛边，电视机显像管，光学器械，镜片，棱

镜，钟表用玻璃等。金属类工业喷砂，除锈，研磨。印刷工业

研磨胶版，以及轻工业加工塑样，皮革，砂纸等用途。

用途：

(1)对硅片、光学镜头、精密仪器仪表、抛光玻壳、玻璃器

皿、陶瓷石料、皮革、塑料、金属机件能提高光洁度

(2)可喷砂切割，是制造砂轮、油石、砂布、砂的必须原料

(3)可作为修筑高速公路路面、飞机跑道、研磨橡胶、工业地

坪.防滑油漆等尚佳的耐磨资料

(4)可作化工、石油、制药、水处理过滤的介质和钻井泥浆加

重剂。

(5)对电镀、核污染的防护具有良好的效果

(6)是水洗厂牛仔服喷砂车间用砂.水切割行业优质的配砂

天然金刚砂的磨削力略低于电炉白刚玉，但其任性强，具

有介壳状段口之特性，其优点是磨件的光洁度高，砂痕少而

浅。磨面细而均匀，可提高产品质量，为本品的独特之处。天

然金刚砂的研磨时间短，效益高，价格低廉，可弥补寿命短的

缺乏。

测定矿物的硬度，通常是把两种矿物对划，看那种矿物被

划伤，以此来确定矿物的硬度。具体做法是选择10种“尺度矿

物”，先用互相刻划的方法分别确定出1〜10个硬度等级，以后

使用这些尺度矿物来刻划待测矿物，通过比较来确定后者的硬

度。硬度1为最软，硬度10为最硬。用这种方法测定的硬度，依

照提出此方法的科学家的姓氏，叫做“莫氏硬度”。如果没有

特别说明，谈到硬度，多半指的就是“莫氏硬度”。

另外也有用绝对尺度来测定矿物的绝对硬度的方法，例如

“努普硬度”。这种方法是在尖形金刚石的上方加上重量，用

尖头挤压待测矿物，然后丈量在矿物概况所形成的压痕的大小

和所施加的压力（单位为千克/毫米-2,通常暗示为“HK”）o

由于这种方法测出的是绝对硬度，所得的数值增加一倍，硬度

也增加一倍。不过，这种测定硬度的方法对所测矿物有较大损

伤，一般不大使用。

钻石的硬度为10~

光学清洗工艺

影响清洗的因素：

A,清洗工艺的技术关键：光学玻璃经过清洗后能否达到概况不留任何油污，污

迹，概况光滑，水膜完好！

B,影响清洗后玻璃质量的因素及相应的解决方法：

（1）玻璃自己的质量及被污染的情况，主要为：概况有霉点，气泡，划伤等，

在机械处理中，如：研磨，搽试，测应力时，人为导致的污染情况纷歧；

（2）清洗剂的选择其能动及温度，水质；

国际上应用最广的清洗剂为CFC-113,四氯化炭，1-1-1三氯乙烷（简称ODS）

等，此类清

洗剂对臭氧层有破坏，属于非环保性清洗剂；我们采取非ODS的水类碱性清洗

剂，主要由

水，碱，概况活性剂，防锈资料组成，化学式C3H8,具有侧链的环状烯妙，具

有较强的

溶油能力；特点：低毒，不燃，清洗成本低等特点；

（3）溶液的浓度直接影响清洗度的大小；

通常清洗液的PH值一般在8.5-12之间，若PH值大于10,侧概况活性物质作用要

削弱，当PH

值大于12时，侧清洁度下降。在实际使用中发现当溶液浓度过大，超出15%,清

洗效果欠好

,不容易漂洗，而浓度约为427%时，侧清洗效果较佳。

（4）溶液温度及浸泡时间也同样影响去污效率；

当温度上升，溶液的反应速度也上升，污染物的粘度下降，便于污染物脱离，

但溶液的稳定

度下降。实际发现溶液温度50度，浸泡30分钟后，清洗效果最好！

（5）在清洗过程中，还应注意必须使用纯水或去离子水，若使用自来水等硬水

侧很难除去玻璃上的油污，且水中所含的Ca,Na离子等杂质会在烘干后的玻璃概

况形成一层白色雾状膜，污染玻璃；

（6）玻璃经清洗后需漂洗，漂洗后的清洁度，除与清洁剂的漂洗性和清洗液中

的清洁剂浓度有关外，还与漂洗工序的多少，漂洗供水量的大小，温度及循环

使用的纯水是否干净有关；

（7）清洗环境的清洁程度；

（8）清洗后的干燥工艺及温度：

应尽量包管玻璃垂直，可在玻璃下垫陶瓷柱，防止烘干后玻璃下沿有水印；烘

箱温度控制在70度左右，时间在20分钟左右。若温度过高，会在玻璃边角上发

生花纹。

镀膜过程中喷点、潮斑（花斑）的成因及消除方法

真空镀膜的过程中有时会发生喷点及潮斑（花斑），这些喷

点、潮斑（花斑）极大的影响了薄膜的品质，降低产品的合格

率。本文将对喷点、潮斑（花斑）的形成原因以及消除方法作一

探讨。

一.喷点形成的原因

镀膜过程中发生喷点主要有以下几种原因：

1.镀膜资料纯度不高，含杂质较多，预熔过程中无法将这些杂

质去除，蒸镀过程中杂质溅上工件概况形成喷点。

2.资料较为湿润，预熔时电子枪光斑不克不及将概况的资料全

部熔化，在蒸镀过程中也容易发生喷点（这种情况在用国产电

子枪镀制MgF2及一些直接升华的资料时较易发生）o

3.镀膜前对资料进行预熔时不敷充分，蒸镀过程中资料里的细

小颗粒溅上工件概况形成喷点。

4.镀膜过程中，电子枪束流过大引起的资料飞溅发生的喷点。

二.潮斑形成的原因：

1.清洗液配比欠好，含有较多水份，清洗后工件概况留有残迹，

镀膜后形成花斑。

2.镀制两个面以上的工件时，一面镀制完成，清洗第二面时，镀

制完的一面受到污染，在第二面镀膜后形成花斑。

3.工件自己含有的水份（工件白片制作过程细解），在蒸镀前

的烘烤过程中逸出，蒸镀后形成潮斑。

4.镀膜夹具在烘烤过程中会有水汽以及其它废气排出，蒸镀后

在工件概况形成潮斑且对镀膜后的光学特性发生影响。

针对以上喷点、潮斑（花斑）的成因，在生产中采纳了以下一些措

施以消除喷点、潮斑（花斑）：

1.选择可靠的资料供应商，并对购买的每批资料在投入使用前

先做一测试，判定资料的可靠性。

2.规范资料的领用、保管，（干燥缸，干燥剂）包管资料不受潮，

资料性质无变更。

3.规范镀膜操纵，严格执行预熔、蒸镀的操纵规程。蒸镀前的

资料预熔一定要完全，镀制某些较厚的膜层时可以采取多次

预熔的方法消除喷点。

4.规范清洗操纵，加强清洗后的检查，提高清洗质量，消除因清

洗而发生的潮斑（花斑）O

5.调整烘烤温度，消除烘烤原因发生的潮斑。

6.规范镀膜夹具的管理。每次投入使用前，夹具需要先经过清

洗、烘烤（300度,3小时以上）才干投入生产。

7.设计镀膜夹具时，尽量采取在真空室内放气量小的资料，同时

可采纳夹具概况镀Ni的方法降低夹具的放气量，消除由此发

生的潮斑（花斑）。

通过以上这些措施，镀膜过程中发生的喷点、潮斑（花斑）可

以得到非常有效的控制。

光学镜片的超声波清洗技术

在光学冷加工中，镜片的清洗主要是指镜片抛光后残存抛

光液、黏结剂、呵护性资料的清洗；镜片磨边后磨边油、玻璃

粉的清洗；镜片镀膜前手指印、口水圈以及各种附着物的清

洗。传统的清洗方法是利用擦拭资料（纱布、无尘纸）配合化

学试剂（汽油、乙醇、丙酮、乙醛）采纳浸泡、擦拭等手段进

行手工清擦。这种方法费时费力，清洁度差，显然不适应现代

规模化的光学冷加工行业。这迫使人们寻找一种机械化的清洗

手段来代替。于是超声波清洗技术逐步进入光学冷加工行业并

大显身手，进一步推动了光学冷加工业的发展。

超声波清洗技术的基来源根基理，大致可以认为是利用超

声场发生的巨大作用力，在洗涤介质的配合下，促使物质发生

一系列物理、化学变更以达到清洗目的的方法。

当高于音波（28〜40khz）的高频振动传给清洗介质后，液

体介质在高频振动下发生近乎真空的空腔泡，空腔泡在相互间

的碰撞、合并、消亡的过程中，可使液体局部瞬间发生几千大

气压的压强，如此大的压强使得周围的物质发生一系列物理、

化学变更。这种作用称为“空化作用”：

1.空化作用可使物质分子的化池键断裂，引起各种物理变更

（溶解、吸附、乳化、分散）和化学变更（氧化、还原、分

解、化合）等。

2.当空腔泡的固有频率和超声频率相等时，可发生共振，共振

的空腔泡内聚集了大量的热能，这种热能足以使周围物质化学

键断裂而引起物理、化学变更。

3.当空腔泡形成时，两泡壁间因发生极大的电位差而引起放

电，致使腔内气泡活化进而引起周围物质的活化，从而使物质

发生物理、化学变更。

超声场为清洗提供了巨大的能量，但还需化学洗剂作为介质。

一般将化学洗剂分为两类，一类是有机溶剂，主要是根据相似

相溶的化学原理，对有机物如：黏结剂（沥青、松香等）、呵

护性资料（沥青、树脂等）、磨边润滑油进行溶解。在光学洗

净中，最初用三氯乙饰、芳香烧、氟里昂等作为清洗剂，这类

物质虽然溶解性强，但有的易挥发，毒性大，有的对大气臭氧

层有破坏作用，被逐步禁用。现国内多采取一些上述物质的改

进产品或某些碳氢化合物做溶剂。目前使用较多的另一类清洗

剂是以概况活性剂为主要成分的水基清洗剂，其清洗原理简单

地说是由于概况活性剂的分子结构中同时含有亲油基的亲水

基，具有极性和结构分歧错误称的特点。正是这种特点使得它

能极大降低水溶液的概况张力，使物体概况易于润湿，概况污

物易于被溶解，分散在清洗液中而达到洗涤的目的。

超声波清洗就是在液体清洗介质中，利用超声场发生的巨

大能量，通过物理、化学的综合作用而达到洗净目的的一种洗

净手段。

那么，在光学冷加工中，超声波清洗是如何实现洗净目的

的呢？一般来说，清洗工艺主要以干燥的方式命名，如ipa工

艺，是指利用ipa（异丙醇）蒸汽进行脱水干燥的清洗工艺，

纯水工艺是指利用热纯水慢提拉或冷绝水甩干的方式进行干燥

的清洗工艺。当然，还有其他的命名方式。经过不竭的变更、

发展，光学冷加工中的清洗工艺主要以ipa工艺和纯水工艺为

主。

ipa工艺包含四个流程：洗涤、漂洗、脱水、干燥。

因为洗涤过程分溶剂清洗和水基清洗，所以有分歧的工

艺：有先进行溶剂清洗、溶剂蒸汽干燥再进行水基清洗；也有

先进行溶剂清洗，再用乳化剂溶解溶剂，再进行水基清洗的。

显然，后者在流程上更流畅、紧凑，对设备要求也简单。经过

洗涤后的镜片概况不会有结合牢固的污垢，仅可能有一些清洗

剂和松散污垢的混合物。

我们知道，无机光学玻璃是一种过冷的熔融态物质，没有

固定的分子结构，它的结构式可描述为二氧化硅和某些金属氧

化物形成的网状结构。其骨架结构为键能很大的硅氧共价键，

外围是键能小、易断裂的氧与金属离子形成的离子键。在洗涤

时，由于超声场和化学洗剂的共同作用，某些硅氧键含量少或

者外围键能特别小的的资料易于在清洗过程中发生变更而导致

洗涤效果不良。所以，选择性能温和的洗剂、合适的洗剂浓

度、温度、超声功率、洗涤时间对包管镜片的清洗质量十分重

要。

利用流水将洗涤后镜片概况的洗剂和污物溶解、排除的过

程称为漂洗。影响漂洗效果的因素有以下几个：洗剂的漂清性

能，漂洗水的纯度、温度以及流动性、超声波频率等。一般在

40khz时，在常温下，电导率为0.1^s/m的纯水可以包管漂洗

的要求。

经过漂洗后的镜片概况的洁净度应和漂洗水洁净度一致。

当它进入ipa后，虽然ipa能和纯水进行无限度的相混溶，但

在超声波的作用下，这种混溶能进行得更快速、完全，从而使

得镜片概况的状态和混溶后ipa相同。这一过程称为脱水。所

以影响脱水的主要因素是ipa的纯度、超声波频率、脱水时

间。一般ipa的最低浓度要高于97%。

脱水后的镜片进入ipa蒸汽槽干燥。蒸汽槽的结构大体如

下：槽体下部为ipa液体，四周是高沸点油加热腔，上部是由

若干圈冷凝管围绕成的冷凝区，冷凝管内是由冷水机提供的循

环冷水，镜片由链条驱动的托架带动在干燥槽内运行。干燥的

原理及过程如下：蒸汽槽ipa在高温油的加热下沸腾，蒸汽向

上进入冷凝区，在冷凝区形成浓度、温度相对稳定的蒸汽区，

脱水后概况附有液体ipa的镜片进入蒸汽区时，蒸汽区的蒸汽

在低温的镜片概况冷凝液化，冲刷镜片概况，如同“淋浴”，当

镜片概况温度和蒸汽温度相同时，已不再附有液态ipa,而全

转化为ipao此时，镜片在托架的带动下上升回到冷凝区，在

这一过程中，由于温度的渐低，镜片概况ipa蒸汽冷凝液化，

液化的ipa一部分在概况张力和重力的作用下离开镜片，一部

分在夹具散热时挥发离开镜片概况，经以上过程后，镜片概况

得到干燥。由此可见，影响干燥的因素很多：ipa的纯度、干

燥位置、链条的提升速度、冷水机的水温、冷凝行程的长短、

干燥时间、夹具资料、形状的选用等等。

以上是ipa工艺的四个流程简介，纯水工艺由三个流程组

成：洗涤、漂洗、干燥。洗涤和漂洗与ipa工艺相同，不再重

复。区别在于干燥。干燥分两种情况，热纯水慢提拉和冷纯水

甩干。

电阻率大于15m3-m纯水在某一高温下，概况张力能达到最

大，漂洗后的镜片浸入其中，概况不被润湿，在倾斜慢提拉离

开时，由于极大的概况张力。纯水迅速在概况收缩成球形离开

镜片，脱水后的镜片在过滤的热风下而达到干燥。所以，水的

纯度、温度、慢提拉速度、工件的倾斜度、热风的洁净度对干

燥的影响非常大。

冷纯水甩干的工艺很简单：经过纯水漂洗后的镜片放入离

心甩干机中，在工件取得平衡时，启动甩干机，利用离心分离

的原理将镜片概况的纯水分离达到干燥，对要求不高的镜片能

取得满意效果，且能节省ipa和场地。但对甩干机的平衡性能

要求很高。

以上是对光学冷加工中超声波清洗工艺的一些简介，实现工艺

的载体是设备，一台设计合理、性能稳定的超声波清洗机能充

分发挥超声波清洗工艺的特长。

研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响

光学玻璃腐蚀是陪伴着光学玻璃抛光及抛光下盘以后的全

过程，它受抛光粉及抛光用水的酸碱度以及抛光液使用时间延续

趋于呈碱性及周围环境中湿润空气、酸性气体等因素影响而发

生的一种化学腐蚀。因此，可以认为光学玻璃腐蚀是一个化学过

程，如果仅仅停留在抛光下盘以后，采取若干防护措施，显然是不

敷的。应在抛光过程中就采纳需要的防护措施。

ZF、ZBaF>LaK等光学玻璃在抛光过程中及抛光

下盘以后的腐蚀问题，长期以来一直影响着这些光学玻璃零件的

加工质量和生产效率。通过对光学玻璃在抛光过程中稳定性课

题的研究和生产实验，研制并筛选出比较理想的光学玻璃抛光添

加剂；即在这些化学稳定性差的光学玻璃抛光液中，添加适当的

pH值调节剂及概况稳定剂］,减少了ZK、ZF、ZBaF、L

aK等系列化学稳定性差的光学玻璃在抛光过程中的腐蚀问题，

显著提高了抛光概况质量和合格率，并进一步提高了光学玻璃零

件加工的效率和效益及其工艺技术水平.

一、引言

光学玻璃腐蚀是陪伴着光学玻璃抛光及抛光下盘以后的全过程,

它受抛光粉及抛光用水的酸碱度以及抛光液使用时间延续趋于

呈碱性及周围环境中湿润空气、酸性气体等因素影响而发生的

一种化学腐蚀。因此，可以认为光学玻璃腐蚀是一个化学过程，

如果仅仅停留在抛光下盘以后，采取若干防护措施，显然是不敷

的。应在抛光过程中就采纳需要的防护措施。随着中高档光学

仪器需求量的增加，ZK、ZF、ZBaF、LaK等化学稳

定性差的光学玻璃应用比较普遍，因此，光学玻璃在加工过程中

的腐蚀问题，显得更为突出。光学玻璃的腐蚀是一个化学过程。

依照光学玻璃在抛光过程中的化学作用这一基本思路，除选择合

理的工艺参数外，对光学玻璃在抛光过程中发生腐蚀问题采纳积

极的防护措施：即在抛光液中添加适当的pH值调节剂和概况稳

定剂，为光学玻璃抛光创造一个良好的工艺条件；再在抛光下盘

以后，采纳若干防护措施，提高化学稳定性差的光学玻璃防腐蚀

的可靠性，基本上可解决与光学玻璃加工相伴而行的化学腐蚀问

题，取得较好的效果。

二、光学玻璃腐蚀及其表象光学玻璃的耐水性及耐周围环境

酸、碱等分歧介质的侵蚀，主要取决于光学玻璃化学稳定性，这

与分歧光学玻璃组成结构及Si02的含量有关。但在光学玻

璃抛光过程中的腐蚀，更直接原因则是受抛光液的酸、碱性的影

响；抛光下盘以后，则是受周围湿润空气及带酸性气体等因素的

影响。玻璃的水解作用，可以看成是水与玻璃概况硅酸盐发生水

合和水解作用反应，使玻璃概况碱金属或碱土金属离子置换出来,

结果在玻璃概况形成硅酸凝胶、氢氧化物、碳酸盐等。即Na2

SiO3+2H2O=H2siO3+2Na0H

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

BaSiO3+2H2O=H2siO3+Ba(O

H)2

溶液呈现碱性时形成的硅酸凝胶薄膜减缓水的侵蚀作用。

但硅酸凝胶薄膜往往呈多孔状或因龟裂而发生裂纹，于是富集在

溶液中的碱就会进一步侵蚀玻璃的网络体，使玻璃结构遭到破

坏。如果Si02含量高，形成的硅氧四面体［Si04］相互连

接程度大，键数多，键能强，网络结构坚固，不容易被水侵蚀。因

此，Si02含量高的光学玻璃化学稳定性就好；反之Si02含

量低，而碱金属或碱土金属氧化物含量高的光学玻璃化学稳定性

就差，极易被腐蚀。腐蚀的结果：轻则改变玻璃概况组成，发生氢

氧化物、硅酸凝胶，甚至碳酸盐的覆盖物；重则玻璃的网络结构

遭到腐蚀破坏。这里以腐蚀现象严重的ZF6、ZBaF3等光

学玻璃为例：ZF6、ZBaF3这两种光学玻璃Si02的含

量均在30%左右，同时耐水性差Pb0、Ba。的含量大大超出

一般光学玻璃，它自己的组成结构就决定其化学稳定性差。ZF

6光学玻璃的Pb。含量高达65%以上，玻璃的耐水性显著降低,

这就可能在抛光过程中受水或抛光下盘以后受湿润空气侵蚀，其

概况则有Pb(0H)2生成。即

PbSiO3+H2O=Pb(0H)2+H2Si03

Pb(OH)2是一个很弱的碱，或者说是一个两性化合物，

在水中溶解度极小，属微溶性化合物，水解溶液中OH-离子很

少。因此，ZF玻璃遇水后腐蚀缓慢，情况其实不严重；但受还原

性物质NaSi03的影响，这类高铅玻璃概况出现“铅膜”,

玻璃概况呈昏暗的雾状膜.ZBaF3光学玻璃的Ba0含量高

达46%以上，ZK11光学玻璃的Ba。含量高达489%,这些玻

璃的耐水性显著降低，这就可能在抛光过程中受水或抛光下盘以

后吸收带有酸性气体的湿润空气而受到侵蚀，使Ba++离子发生

易溶于水或酸性的物质；这类玻璃水解时有Ba(OH)2生成。

BaSi03+2H2O=Ba(0H)2+H2Si03

Ba(OH)2+H2CO3(H2O+C02)=BaC03+2H2O

Ba(OH)2是一个比Ca(OH)2更强的碱，在水中溶解

度也比Ca(OH)2较大，这就意味着ZK、LaK的玻璃水

解溶液中有大量的OH-离子存在，而0H-离子对玻璃网络体中

的Si-0键进行亲核Si6+06-OH-进攻，使Si。键断

裂。同时，玻璃水解后氢氧化物吸收空气中或水中的C02,则生

成碳酸盐2Na0H+C02=NaCO3+H20这时NaOH和

NaC03溶液也构成对玻璃的腐蚀，特别是由于NaC03的

反常现象，对玻璃的腐蚀更为严重，并破坏玻璃立体的网络结

构。同时，在抛光过程中由于玻璃的不竭水解，发生出来的碱使

抛光液的pH值不竭上升，化学稳定性差的光学玻璃使抛光液的

pH值上升更快，有时甚至达到pH值85~9的平衡值。抛光

液呈碱性后有大量的OH-离子存在，也就发生前述的OH-离子

对玻璃网络结构中的Si-O键的亲核进攻，使Si0键断裂，玻

璃主体的网络结构受到破坏，造成玻璃的严重腐蚀。如前所述，

水对玻璃的腐蚀过程中把玻璃中的碱金属或碱土金属离子置换

出来，在生成氢氧化物的同时玻璃概况也生成硅酸凝胶或碳酸盐

等。它们在玻璃概况形成不规则的厚薄不均的干涉薄膜或斑痕，

在反射光下有的形状与颜色像飘浮在水面上的“油斑”，有的似

天空中灰薄云层的“暗斑”“水印”或“灰路子”“白斑”等

等。这些薄膜或斑痕表象各异，叫法分歧，但都是光学玻璃抛光

概况受水、酸、碱等介质分歧程度侵蚀的结果。据认为：青色黑

点是基于玻璃概况各种金属离子（如K+、Na+、Ca++等）的

逸出而形成不规则的多孔性的硅酸薄膜，有时也有极小量的各种

金属离子盐类的微晶。由于概况厚度的不均匀性发生分歧的干

涉颜色，甚至呈现彩虹色膜。而白色黑点则是基于玻璃概况各种

金属离子（如K+、Na+、Ca++、Ba++、Pb++等）逸出形

成硅酸薄膜的同时，还有大量的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等微

小结晶生成。当把玻璃概况的白斑去掉以后，它下面则又可以看

到青斑了。可以认为：光学玻璃在抛光过程中或抛光下盘以后，

在它概况出现的油膜或黑点是由于玻璃受水或其它介质侵蚀而

在玻璃概况发生的硅酸凝胶、氢氧化物、碳酸盐等的覆盖物。

就其实质而言，这是一种化学腐蚀现象。

三、光学玻璃在抛光过程中的防护措施根据以上讨论，光学玻璃

受腐蚀的程度，可以归结为：光学玻璃的组成结构，构成玻璃资料

自己的化学稳定性及当时所处的环境，即接触的水、酸、碱等介

质这两个主要因素。而要改变光学玻璃组成结构，以改善其物理

化学性能，势必影响其光学性能，这就失去采取此类玻璃的实际

意义了。只有在加工过程中改善其外部条件才是可行的。在抛

光过程中由于抛光液的酸碱性或抛光液使用时间的延续抛光液

呈碱性等情况，都是可能的。依照光学玻璃在抛光过程的化学作

用的基本观点，认为抛光液的pH值呈现弱酸性和中性对玻璃的

腐蚀甚小，有利于提高抛光速率和概况粗糙度；但随着抛光过程

的延续，抛光液连续使用时间过长，其抛光液的pH值呈上升趋

势，即呈现碱性。这是因为玻璃中的碱金属或碱土金属离子不羯

溶入抛光液。高速抛光的抛光液循环使用比较明显。即使古典

法抛光、用毛笔蘸点抛光液后的残液不竭带进抛光液中，其抛光

液的pH值也是上升趋势。抛光液pH值的变更，特别是抛光液

pH值的升高对玻璃抛光是十分晦气的。实际生产中通常选用

的抛光液pH值在6-7之间，有利于玻璃的水解，有较高的抛

光速率；但也因光学玻璃的材质而有所分歧。因此，选择合适的

抛光液添加剂，使抛光液的pH值在较长时间里维持在适当的范

围内，以包管光学玻璃抛光的正常进行是防止光学玻璃在抛光过

程中受腐蚀的一个重要措施。为了包管光学零件抛光概况的质

量，对那些耐酸性差的光学玻璃，把抛光液的pH值调节在7~8

之间。如