浅谈光学玻璃

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  光学镜片制造基本介绍
光学镜片的制造工艺流程如下：
1.冷加工工序
第1道：铣磨,是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质,(约0.05-0.08)起到成型作用。
第2道就是精磨工序,是将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉,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表面的抛光粉清洗干净.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表面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。

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  玻璃镜片抛光工艺
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,否则抛光粉会固化在玻璃上,会留有痕迹的.

1.抛光粉的材 料
抛光粉通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬等组份组成，不同的 材料的硬度不同，在水中的化学性质也不同，因此使用场合各不相同。氧化铝和氧化铬 的莫氏硬度为9，氧化铈和氧化锆为7，氧化铁更低。    为了增加氧化铈的抛光速度，通常在氧化铈抛光粉加入氟以增加磨削率。铈含量较低的 混合稀土抛光粉通常掺有3－8的氧化铈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。
氟；纯氧化铈抛光粉通常不掺氟。 对ZF或F系列的玻璃来说，因为本身硬度较小，而且材料本身的氟含量较高，因此应选用不含氟的抛光粉为好。




2.氧化铈的颗粒度
粒度越大的氧化铈，磨削力越大，越适合于较硬的材料，ZF玻璃应该用偏细的抛光粉。 要注意的是，所有的氧化铈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材料有关，如氧化铈的硬度就是莫氏硬度7左右，各种氧化铈都差 不多。但不同的氧化铈体给人感觉硬度不同，是因为氧化铈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材料，表现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 ，浆料浓度应该适当调低。

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镜片抛光
  光学镜片经过研磨液细磨后，其表面尚有厚约 2–3 m 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) 不同，抛光所使用的材料有绒布 (cloth)、抛光皮 (polyurethane) 及沥青 (pitch)，通常要达到高精度的抛光面，最常使用的材料为高级抛光沥青。利用沥青来抛光，是藉由沥青细致的表面，带动抛光液研磨镜片表面生热，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铈 (CeO2) 为主，抛光液调配的比例依镜片抛光时期不同而有所不同，一般抛光初期与和抛光模合时使用浓度较高的抛光液，镜片表面光亮后，则改用浓度较稀的抛光液，以避免镜面产生橘皮现象 (镜片表面雾化)。
  1.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不一样外，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：
  2. 抛光沥青的表面与抛光液中不可有杂质，不然会造成镜面刮伤。
  3.抛光沥青表面要与镜片表面吻合，否则抛光时会产生跳动，因而咬持抛光粉而刮伤镜片表面。
  4.抛光前必须确定镜片表面是否有研磨后所留下的刮伤或刺孔。
  5.抛光工具的大小与材质是否适当。
  6.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表面的状况及精度检查。透镜表面瑕疵的检查，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标准样版，以确保检验的正确性。

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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材料稍硬；  
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  
常用的抛光粉有氧化铈（CeO2）和氧化铁（FeO3）。　  
  a.氧化铈抛光粉　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7.3。由于制造工艺和氧化铈含量的不同，氧化铈抛光粉有白色（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5.2。颜色有从黄红色到深红色若干种。  
  综上所述，氧化铈比红粉具有更高的抛光效率，但是对表面光洁度要求高的零件，还是使用红粉抛光效果较好。

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2.抛光模层（下垫）材料 )_常用的抛光模层材料有抛光胶和纤维材料。

2.1 抛光胶  
抛光胶又名抛光柏油，是由松香、沥青以不同的组成比例配制而成，用于光学零件的精密抛光。　
2.2 纤维材料  
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，长采用呢绒、毛毡及其它纤维物质作为抛光模层的材料。　
3.　 常用测试仪器  
    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测量。常用的仪器有：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。太少了参与作用能够的抛光粉颗粒减少，降低抛光效率。太多了，有些抛光粉颗粒并不参与工作，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，参与工作的抛光粉颗粒减少并使玻璃表面温度降低，因此降低抛光效率。浓度太高，即水分带少，影响抛光压力，抛光粉不能迅速散步均匀，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，抛光过程中产生的碎屑也不能顺利排除，使工件表面粗糙。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，否则玻璃表面会被腐蚀，影响表面光洁度。

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  在抛光过程中检查光圈（条纹）时，如不合格，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，能增加边缘部位与上模接触区域的抛光强度。经验证明，若速度过高，抛光表面温度升高，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，也将使抛光表面的温度升高，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缘部位同时得到修整。　
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缘部位加速抛光。　
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表面的曲率。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，工作场地应保持较为稳定的温度（25°C左右）和湿度（相对湿度为60～70%）。

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  模具机械抛光基本程序（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表面状况，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 经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35 000—40 000 rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径Φ3mm、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 ~ #1000。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表面烧伤。
    （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9μm（#1800）~ 6μm（#3000）~3μm（#8000）。9μm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1μm（#14000）~ 1/2μm（#60000）~1/4μm（#100000）。
  精度要求在1μm以上（包括1μm）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需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表面。

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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表面不留任何油污，污迹，表面光滑，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）玻璃本身的质量及被污染的情况，主要为：表面有霉点，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不一；
（2）清洗剂的选择（其能动、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；我们采用非ODS的水类碱性清洗剂，主要由水，碱，表面活性剂，防锈材料组成，化学式C3H8，具有侧链的环状烯烃，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，侧表面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，超过15%，清洗效果不好，不易漂洗，而浓度约为4%-7%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表面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：
  应尽量保证玻璃垂直，可在玻璃下垫陶瓷柱，避免烘干后玻璃下沿有水印；烘箱温度控制在70摄氏度左右，时间在20分钟左右。若温度过高，会在玻璃边角上产生花纹。

ljx007

这已经不浅了

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kermityang 发表于 2023-8-27 21:13
能否辛苦楼主兄将您的文章做成一个整篇？这样以便我等收藏学习？ 谢谢您

资料比较散，我不知道什么时候才能完成整理。看到多少就发多少吧。

磨砂工

哇！这些资料让我想起，几十年前刚刚到光学冷加工车间时，人手一份的工艺基础简介我在这用的昵称 就是我开始从事光学加工的第一个岗位
楼主这些都是从哪找来的，挺好的，可以让爱好者对光学部件多一些了解！

高寒

终于知道有人用氧化铈给汽车挡风玻璃去除油膜的出处了。