CN101367185A - 光学元件的抛光模及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明光学元件的抛光模属于光学元件在抛光过程中与被抛光物表面磨擦接触的模以及制备方法，尤其是硒化锌光学元件的抛光模。抛光模：由按重量比为500份的抛光沥青，和20～200份的氧化铝粉组成；抛光沥青是55#～82#抛光沥青，抛光沥青是最佳用美国环球光学有限公司生产的914CP抛光沥青即64#抛光沥青，氧化铝粉的粒度为0.50～2.00微米。制备步骤：加热熔化抛光沥青、混均、固化、开掘储磨料槽。本发明提供的抛光模对硒化锌光学元件抛光表面光洁度可达到10/5以上，明显高于美军标40/20的精度要求。
Description
技术领域
本发明属于光学元件的抛光用的消耗性材料以及制备方法，特别是涉及抛光模，尤其是涉及可达到高精度抛光硒化锌光学元件的抛光模。
背景技术
硒化锌光学元件是一种用于红外材料领域的精密光学元件，此种精密光学元件尤其适合应用于尖端科技(如夜视、寻的、导航等)、国防领域(武器、国家安全系统等)、激光领域(大功率激光器等)等。
目前，国内加工硒化锌光学元件主要采用传统光学元件加工工艺。特别是在抛光过程中，大多数生产单位采用抛光沥青制成沥青抛光模(盘)对硒化锌光学元件进行抛光。抛光沥青的硬度直接决定抛光模的硬度，高硬度的抛光沥青制成的抛光模有较高的硬度，能够有效保证硒化锌的光学加工的面形平整；但由于硒化锌材质较软，如果用与之硬度不匹配的沥青抛光模，就会在硒化锌光学元件表面产生大量的抛光擦痕，严重影响硒化锌光学元件的光洁度等加工质量。所以现有技术用沥青抛光模对硒化锌光学元件进行抛光有技术缺陷。另外，现在有抛光玻璃用的抛光模的结合剂是聚氨酯，用聚氨酯加入固体磨料粉(常用氧化铈、氧化锆)制成复合抛光模材料，但聚氨酯加入固体磨料粉的复合抛光模材料只适合高硬度材料如玻璃等的高速抛光用。而要对材质较软的硒化锌获得高精度的光学元件，聚氨酯加入固体磨料粉的复合抛光模材料制成的抛光模达不到高精度要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种平整度高、抛光精度高、抛光速度快的抛光模，以及这种抛光模的制备方法。
光学元件的抛光模，由按重量比为500份的抛光沥青，和20～200份的氧化铝粉组成；抛光沥青是55#～82#抛光沥青，氧化铝粉的粒度为0.50～2.00微米。也就是按重量比配方为：抛光沥青500份，氧化铝粉20～200份。
优选的抛光沥青是68#～73#抛光沥青。最优选的抛光沥青是64#抛光沥青。
本发明使用的抛光沥青质量标准是：常温状态为固体，在68℃～72℃条件下开始熔化成液体。
本发明最佳使用的抛光沥青是美国环球光学有限公司生产提供的914CP抛光沥青，即64#抛光沥青。64#抛光沥青在常温下是固体，在高于熔点(68℃～72℃)条件下是液体。氧化铝粉是三氧化二铝粉。
64#抛光沥青硬度软，通过加入三氧化二铝粉作为固着磨料来调节抛光沥青的强度。加入本发明重量比例的三氧化二铝粉能够对64#抛光沥青的强度有所提高，保证64#抛光沥青制成的抛光模面形不容易改变。三氧化二铝粉固着在抛光沥青中，增强了对硒化锌光学元件的磨削作用，在不断磨削的过程中，三氧化二铝粉始终保持自锐状态，能够有效抛光硒化锌光学元件。
上述任何一种光学元件的抛光模的制备方法，其制备步骤如下：
(1)加热熔化抛光沥青：把常温状态为固体的抛光沥青置于温度为68℃～80℃条件下，把固体抛光沥青熔化成液体抛光沥青；
(2)混均：在68℃～80℃条件下，向液体抛光沥青中加入氧化铝粉，搅拌混合均匀，获得抛光沥青与氧化铝粉混合液；
(3)固化：把抛光沥青与氧化铝粉混合液倾倒在平整模板上，自然冷却固化，获得光学元件的抛光模。
为增加抛光模表面存储抛光液、抛光粉的量，还进行下述第(4)步骤：
(4)开掘储磨料槽：在已固化的抛光模表面开槽，槽深度1mm～3mm，槽宽1mm～2mm；槽用于储存抛光过程中的抛光液和抛光粉。
一般应在已固化的光学元件的抛光模表面开多条槽。多条槽可以是圆形、方形，但优选为菱形。
本发明光学元件的抛光模的优点：现用的抛光沥青制成的抛光模硬度为6(莫氏硬度)，本发明的光学元件的抛光55#～82#抛光沥青硬度为4(莫氏硬度)。抛光沥青对硒化锌光学元件进行抛光精度一般最高达到40/20，用本发明的光学元件的抛光模对硒化锌光学元件进行高精度抛光，抛光精度达到10/5以上。可见，对硒化锌光学元件进行抛光，本发明的光学元件的抛光模明显优于抛光沥青抛光模。如果仅用64#抛光沥青制备抛光模，64#抛光沥青模硬度为4(莫氏硬度)，则抛光盘的面形在加工过程中不能保持面形。在500重量份64#抛光沥青加入20～200重量份的氧化铝粉后，本发明的光学元件的抛光模面形在加工过程中能保持3λ/φ100mm(λ＝632.8nm)。而且在固化的64#抛光沥青模表面凸出的氧化铝粉一般只有该粒度氧化铝粉粒度直径的1/5到3/5，减少了对被抛光物即硒化锌光学元件磨削的磨料粒径，而固化在64#抛光沥青模表面的氧化铝粉凸出部分不会产生抛光粉游离的问题，又达到提高了抛光速度目的，产生又快又好的抛光效果。所以，在64#抛光沥青加入氧化铝粉的意义是：获得适合对硒化锌光学元件进行高精度抛光的抛光模，保持平整度可达3λ/φ100mm(λ＝632.8nm)，减少抛光模对硒化锌光学元件的不良磨损，提高抛光光洁度精度可达10/5，还明显减少抛光时间，节约生产成本。
本发明提供的光学元件的抛光模最适合用于对硒化锌光学元件进行高精度面形和高精度光洁度抛光，但不限只用于对硒化锌光学元件进行抛光，也可用于对其它光学元件进行抛光，特别是用于基本同于硒化锌光学元件硬度的其它光学元件进行高精度面形和高精度光洁度抛光。
本发明所称的抛光模与其它文献记载的抛光盘同意义。
本发明所称的抛光精度与其它文献记载的抛光精度同意义。
本发明的光学元件的抛光模，和光学元件的复配抛光粉可用于现有硒化锌光学元件抛光工艺，或其它光学元件抛光工艺。
本发明所指的64#抛光沥青可用上海元成光学辅料有限公司代理提供的64#抛光沥青，熔点68～72℃。本发明所指的64#抛光沥青最佳使用美国环球光学有限公司生产的914CP抛光沥青即64#抛光沥青，熔点68～72℃。
由于申请人提供的独特成分和配比制成的抛光模，使得抛光加工硒化锌光学元件的成效明显提高。目前，国内外用传统光学加工方法加工出的硒化锌光学元件表面光洁度最高只能达到美军标40/20的要求，而用申请人提供的独特成分和配比的抛光模以及其它技术，可使抛光硒化锌光学元件表面光洁度达到10/5以上，明显提高了加工精度。同时，也能保证硒化锌光学元件的加工精度。
具体实施方式
实施例1、第一种光学元件的抛光模以及制备方法
采用美国环球光学有限公司生产提供的914CP抛光沥青，即64#抛光沥青，软化温度68～80℃，采用氧化铝粉的粒度为0.80微米。光学元件的抛光模按重量比为500份的抛光沥青，和50份的氧化铝粉。
上述光学元件的抛光模的制备方法，其制备步骤如下：
(1)加热熔化抛光沥青：把常温状态的64#抛光沥青置于68℃～80℃条件下20分钟，恒温继续加热约10分钟，直至把固态抛光沥青熔化成液态抛光沥青；
(2)混均：在68℃～80℃条件下，液态抛光沥青中加入氧化铝粉，并用玻棒不断搅拌约5分钟直至二者混合均匀，获得抛光沥青与氧化铝粉混合液；
(3)固化：把平整基板放在水平台面上，再把抛光沥青与氧化铝粉混合液倾倒在平整基板上，自然冷却固化，获得光学元件的抛光模；抛光沥青与氧化铝粉混合液在平整平整上的厚度10mm～30mm。平整基板用铝材料制成，铝基板的外径为φ180mm，厚约15mm。抛光铝基板表面清洗干净，用宽度约40mm的厚牛皮纸沿着抛光铝基板外径方向缠绕一周，并用细铁丝固定，保证厚牛皮纸高出抛光铝垫板15～35mm；
(4)开掘储磨料槽：用齿锯在抛光模表面上开槽。槽深度1mm～3mm，宽1mm～2mm；槽用于储存抛光过程中的抛光液和抛光粉。抛光模表面上开出边长约为10mm的多个菱形槽框。槽有利于抛光模上容纳适量的抛光液和抛光粉，槽还能带走抛光过程中磨削出的材质的微粉，能够有效进行抛光模和抛光材料的散热，保证抛光过程中对加工材料的面形要求。到此，生产可使用的本发明光学元件的抛光模制备完成。
实施例2、第二种光学元件的抛光模以及制备方法
采用55#抛光沥青，软化温度50～65℃，采用氧化铝粉的粒度为0.50微米。光学元件的抛光模按重量比为500份的抛光沥青，和100份的氧化铝粉。光学元件的抛光模的制备方法同于实施例1。
实施例3、第三种光学元件的抛光模以及制备方法
采用73#抛光沥青，软化温度65～80℃，采用氧化铝粉的粒度为1.50微米。光学元件的抛光模按重量比为500份的抛光沥青，和150份的氧化铝粉。光学元件的抛光模的制备方法同于实施例1。
实施例4、第四种光学元件的抛光模以及制备方法
采用82#抛光沥青，软化温度70～85℃，采用氧化铝粉的粒度为2.00微米。光学元件的抛光模按重量比为500份的抛光沥青，和200份的氧化铝粉。光学元件的抛光模的制备方法同于实施例1。
Claims (6)
1.光学元件的抛光模，由按重量比为500份的抛光沥青，和20～200份的氧化铝粉组成；抛光沥青是55#～82#抛光沥青，氧化铝粉的粒度为0.50～2.00微米。
2.根据权利要求1所述的光学元件的抛光模，其特征在于：抛光沥青是68#～73#号抛光沥青。
3.根据权利要求2所述的光学元件的抛光模，其特征在于：抛光沥青是64#抛光沥青。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的光学元件的抛光模的制备方法，其制备步骤如下：
(1)加热熔化抛光沥青：把常温状态为固体的抛光沥青置于温度为68℃～80℃条件下，把固体抛光沥青熔化成液态抛光沥青；
(2)混均：在68℃～80℃条件下，向液态抛光沥青中加入氧化铝粉，搅拌混合均匀，获得抛光沥青与氧化铝粉混合液；
(3)固化：把抛光沥青与氧化铝粉混合液倾倒在平整基板上，自然冷却固化，获得光学元件的抛光模。
5.根据权利要求4所述的光学元件的抛光模的制备方法，其特征在于：按第(3)固化成光学元件的抛光模后，还进行下述第(4)步骤：(4)开掘储磨料槽：在已固化的抛光模表面开槽，槽深度1mm～3mm，槽宽1mm～2mm；槽用于储存抛光过程中的抛光液和抛光粉。
6.根据权利要求5所述的光学元件的抛光模的制备方法，其特征在于：在已固化的抛光模表面开多条槽。
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