光学玻璃粗磨精磨抛光培训教材 .pdfVIP

第2章粗磨精磨抛光讲授郎贤礼单位仪器科学与光电工程学院HFUTLOGO概述??光

学零件的抛光是获得光学表面的最主要工序。其目的一是去除精磨的破坏层达到规

定的表面质量要求二是精修页型达到图纸要求的光圈和局部光圈最后形成透明规则

的表面??抛光的过程十分复杂。并且对抛光机理未形成普遍的理论。??抛光机转速、

压力、抛光模和抛光剂质量等都对抛光效率和零件有重要的影响。LOGO概述??迄

今为止对抛光的本质仍然没一个统一的看法。但大致可以归纳为三种理论机械磨削

理论、化学作用理论和热的表面流动理论。??抛光机转速、压力、抛光模和抛光剂

质量等都对抛光效率和零件有重要的影响。??关于抛光的本质的三种基本假说概述

如下一.机械磨削理论??机械磨削理论认为抛光是研磨的继续其本质与研磨是相同

的都是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面进行微小切削作用的结果。由于抛光是用较细颗

粒的抛光剂所以微小的切削作用可以在分子大小范围内进行LOGO??其主要实验依

据如下??一抛光后的零件质量明显减轻–零件抛光后质量明显减轻。通过实验测得被

抛掉的玻璃颗粒尺寸平均为112nm·。??二抛光表面有起伏层和机械划痕–用氧化铈抛

光时零件表面凸凹层厚度为3090nm用氧化铁抛光凸凹层要2090nm.用电子显微镜

观察玻璃表面发现每平方厘米的抛光表面有3万至7万条深为0.008-0.070微米的微痕

约占抛光总面积的1020。综上说明抛光是机械作用的过程。??三抛光剂的粒度和硬

度对抛光效率的影响–抛光剂直接作用于玻璃表面其粒度和硬度对机械磨削作用都

有重要影响–实验表明LOGO–光粉粒度直径在一定范围内粒度愈大抛光速率愈高抛

光速率与颗粒大小成正比。抛光剂硬度愈高抛光速率愈高如目前广泛使用的氧化铈

抛光粉Ce0。比氧化铁–红粉的硬度高所以前者比后者的抛光速率高23倍。??四抛光

速率与压力、速度成线性关系–在抛光过程中压力和相对速度在一定限度内抛光速率

与压力、速度近似成线性关系。因此通过增加压力和转速可以显著提高抛光速率高

速抛光就是依此发展而来。LOGO??五磨料也能用作抛光剂–磨料很细而且加工压力

很小时也能作为抛光剂。如碳化硼B4C和刚玉Al2O3本属磨料但其粒度直径为0.5μm

左右时也能用于玻璃抛光。??综上可以说明抛光过程机械磨削作用是基本的。但抛

光的本质并不仅仅是微小切削作用其理由是??1如果抛光仅仅是机械磨削过程那么

抛光速率应与玻璃硬度有关愈软的玻璃抛光愈快反之亦然。可是这个结论不适用于

硅酸盐玻璃ZK9和所有硼酸盐玻璃仅研究18种玻璃。??2机械磨削理论尽管得到普遍

承认但它不能解释各种化学因素对抛光速率所声生的重要影响LOGO二、化学作用

理论??化学说认为抛光过程是在玻璃表层、抛光剂、抛光模和水的作用下发生错综

复杂的化学过程主要是玻璃表面发生的水解过程。??纯粹的化学理论力图把抛光过

程都归结于化学作用这当然是不全面的但水解作用确实存在于抛光过程的始终并起

重要作用。一抛光介质水对玻璃的侵蚀作用??1玻璃的亲水性光学玻璃的表面结构和

内部结构并不相同。表面结构往往处于不稳定状态这是由于表面上每个金属阳离子

所需要的氧离子数得不到满足就出现不平衡产生表面力。这个力决定了玻璃表面的

张力和吸湿性而最普遍最容易吸引的便是水。实验表明水分子与玻璃表面的亲和力

是相当大的要从玻璃表面消除水迹需要800C的高温。因此处于室温下的玻璃表面很

容易吸附空气中的水分。况且光学零件在加工过程中时刻在与水接触这更加剧了水

对玻璃的侵蚀作用——水解作用。LOGO一抛光介质水对玻璃的侵蚀作用??2玻璃·的

水解反应许多学者在研究水对玻璃的侵蚀作用时基本观点是一致的认为水与玻璃表

面的硅酸盐产生水解反应结果玻璃表面的碱金属或碱土金属溶解出来生成氢氧化物

使溶液成碱性。同时玻璃表面形成硅酸凝胶层从而减缓了水的侵蚀作用。但由于硅

胶层往往是多孔的或因龟裂而产生裂纹于是在水溶液中OH-就会进一步侵蚀玻璃的

网络内体。??硅酸凝胶层在正常情况下硅酸凝胶层能保护玻璃表面大大减缓侵蚀速

度。但在抛光粉的作用下胶层不断被刮去露出新的表面又被水解如此往复循环构成

抛光过程。因此水解作用是非常重要的。如果用其他介质代替水时抛光速度显著下

降这是由于这些介质不能进行水解反应。此外水能使抛光粉均匀分布在抛光膜的工

作表面上同时水还有良好的冷却和洗涤作用LOGO二光学玻璃化学稳定性与抛光速

度的关系??实验表明玻璃的抛光速度与玻璃的硬度和软化点