CN107286853A - 一种微晶玻璃高光亮度化学抛光液及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其组成成分包括：氢氟酸、硫酸、丙三醇、盐酸；其中，氢氟酸为浓度为40％的氢氟酸溶液，硫酸为96％的浓硫酸，盐酸为36.5％的酸溶液；组分按体积份数计，氢氟酸8～14、硫酸6～12、丙三醇3～6、盐酸0～4。本发明与原抛光溶液相比，抛光表面更光亮，抛光表面更平滑，见光范围内(400nm～1000nm)透过率由33％提高到85％左右，抛光后表面粗糙度Ra由0.305μm减小到0.146μm，化抛去除量为0～200μm。化抛去除量增大缩短了抛光时间，提高抛光效率。

Description

一种微晶玻璃高光亮度化学抛光液及制备方法

技术领域

本发明属于微晶玻璃化学抛光技术领域，涉及一种微晶玻璃高光 亮度化学抛光液及制备方法。

背景技术

微晶玻璃是制作飞机控制、惯性导航、制导控制光学元件的基础 材料，微晶玻璃的军用及高质量的光学元件，由于其应用领域的特殊 性，对光学元件的表面及内部微孔的粗糙度及光洁度要求较高，凸凹 不平表面将影响元件的光学性能指标。

结构复杂、具有微孔结构的微晶玻璃精密光学元件(激光陀螺腔 体)，孔道机械加工后，孔壁会留下凸凹不平的机加破坏层，激光陀 螺要求腔体的回路为平滑的表面，以减少材料的放气，这时影响陀螺 存储寿命的关键技术之一。将光学元件回路内机加破坏层变成圆钝、 平滑的表面，用传统光学抛光的方法不能实现，这就需要对精密元件 的内部孔道、凹槽进行化学抛光，即采用化学溶液对玻璃进行侵蚀， 获得光滑而透明的玻璃表面。

高精度激光陀螺发展，要求陀螺腔体的毛细孔的平滑、光亮程度 提高。特别是微晶玻璃更换材料厂家后(德国)，微晶玻璃的组成及 微晶结构发生了很大的变化，原化学抛光液及方法不在适用，使用原 抛光液抛光后表面附着大量盐类表面无光泽，抛光表面及孔道的不够 光亮、透明，化抛后可见光范围内(400nm～1000nm)透过率仅为 33％，不能满足总体单位对高精度光学元件的高光亮度的设计及使用 要求。而且化抛去除量较小，化抛速率为仅为2～3μ//min，抛光时间 长达20～30min，抛光效率低，溶液易挥发。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：针对微晶玻璃高精度精密光学元件内部孔道、 表面平滑、光亮、透明的较高要求，提出一种微晶玻璃高光亮度化学 抛光液及制备方法，有效解决新的微晶玻璃化学抛光表面不够光亮、 透明的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种微晶玻璃高光亮度化学 抛光液，其组成成分包括：氢氟酸、硫酸、丙三醇、盐酸；其中，氢 氟酸为浓度为40％的氢氟酸溶液，硫酸为96％的浓硫酸，盐酸为36.5％ 的酸溶液；组分按体积份数计，氢氟酸8～14、硫酸6～12、丙三醇 3～6、盐酸0～4。

其中，按体积份数计，氢氟酸0.56L、硫酸0.7L、丙三醇0.21L、 盐酸0.28L。

其中，按体积份数计，氢氟酸0.4L、硫酸0.6L、丙三醇0.3L、 盐酸0.15L。

其中，按体积份数计，氢氟酸0.6L、硫酸0.6L、丙三醇0.3L、 盐酸0L。

其中，按体积份数计，氢氟酸0.7L、硫酸0.56L、丙三醇0.35L、 盐酸0.14L。

其中，按体积份数计，氢氟酸1.4L、硫酸1.0L、丙三醇0.4L、 盐酸0.2L。

本发明还提供一种微晶玻璃高光亮度化学抛光液的制备方法，其 包括以下步骤：

(1)按照预设配方，称量定量的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)称量定量的盐酸加入到化抛槽中，边加入边搅拌；

(3)量取定量的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不产生溅射为准， 将溶液混合均匀，降至室温；

(4)加入定量丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧化抛槽，密封存放，成品抛 光液静置12小时以上可使用。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的微晶玻璃高光亮度化学抛光液及制备方 法，利用酸对微晶玻璃的化学侵蚀作用，得到平滑、透明的表面，可 以实现高精度陀螺腔体的毛细孔的平滑、高光亮；抛光液中硫酸、丙 三醇的使用，可以调节化学反应生成盐类溶解度，缓冲化学反应，改 善抛光表面质量、减少过腐蚀的发生，增加表面的平滑、光亮度；同 时对酸液起了再生的作用，增强溶液的稳定性，延长溶液的使用时间； 抛光后可见光范围内(400nm～1000nm)透过率高达85％左右(化抛 前透过率为10％)抛光后表面粗糙度Ra为0.146μm～0.225μm(化抛前 Ra为1.834)。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合实施例， 对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供一种微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其组成成分包 括：氢氟酸、硫酸、丙三醇、盐酸；其中，氢氟酸为浓度为40％的氢 氟酸溶液，硫酸为96％的浓硫酸，盐酸为36.5％的酸溶液；组分按体 积份数计，氢氟酸8～14、硫酸6～12、丙三醇3～6、盐酸0～4。

本发明还提供一种高光亮度微晶玻璃化学抛光液制备方法，包括 以下步骤：

(1)称量定量的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)称量定量的盐酸加入到化抛槽中，边加入边搅拌；

(3)量取定量的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不产生溅射为准， 将溶液混合均匀，降至室温；

(4)加入定量丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧化抛槽，密封存放，成品抛 光液，需要静置12小时以上方可使用。

其中，氢氟酸为浓度为40％的氢氟酸溶液，硫酸为96％的浓硫酸， 盐酸为36.5％的酸溶液。

在上述化学抛光中，最佳的抛光条件为化学抛光温度为40℃～ 45℃，抛光时间为6min～10min。

对微晶玻璃化学抛光质量评价的主要技术指标是可见光透过率、 表面粗糙度(Ra)。各试验化抛前微晶玻璃的表面Ra均为1.834。

本发明抛光液实施例1～实施例5的成分和质量组成如表1所示。

表1实施例1～实施例5质量组成及实施效果

一.实施例1

(1)称量0.56L浓度为40％的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)称量0.28L浓度为36.5％的盐酸加入到化抛槽中，边加入 边搅拌；

(3)量取0.7L浓度为96％的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不产 生溅射为准，将溶液混合均匀，降至25℃；

(4)加入0.21L丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧抛光槽，密封存放，成品抛 光液，静置12小时以上方可使用。

实施效果分析：

将φ26mm的微晶玻璃研磨片浸泡在该抛光液中，抛光温度 45℃，抛光时间8min,零件转速80r/min,抛光后表面，可见光透过率 (400nm～1000nm)约84.7％，抛光表面粗糙度Ra＝0.183μm。

二.实施例2

(1)称量0.4L浓度为40％的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)称量0.15L浓度为36.5％的盐酸加入到化抛槽中，边加入 边搅拌；

(3)量取0.6L浓度为96％的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不产 生溅射为准，将溶液混合均匀，降至25℃；

(4)加入0.3L丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧抛光槽，密封存放，成品抛 光液，静置12小时以上方可使用。

实施效果分析：

将φ26mm的微晶玻璃研磨片浸泡在该抛光液中，抛光温度 40℃，抛光时间10min,零件转速70r/min,抛光后表面，可见光透过 率(400nm～1000nm)约85.2％，抛光表面粗糙度Ra＝0.150μm。

三.实施例3

(1)称量0.6L浓度为40％的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)量取0.6L浓度为96％的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不产 生溅射为准，将溶液混合均匀，降至25℃；

(3)加入0.3L丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧抛光槽，密封存放，成品抛 光液，静置12小时以上方可使用。

实施效果分析：

将φ26mm的微晶玻璃研磨片浸泡在该抛光液中，抛光温度 45℃，抛光时间8min,零件转速80r/min,抛光后表面，可见光透过率(400nm～1000nm)约86％，抛光表面粗糙度Ra＝0.146μm。

四.实施例4

(1)称量0.7L浓度为40％的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)称量0.14浓度为36.5％的盐酸加入到化抛槽中，边加入边 搅拌；

(3)量取0.56L浓度为96％的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不 产生溅射为准，将溶液混合均匀，降至25℃；

(4)加入0.35L丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧抛光槽，密封存放，成品抛 光液，静置12小时以上方可使用。

实施效果分析：

将φ26mm的微晶玻璃研磨片浸泡在该抛光液中，抛光温度 40℃，抛光时间6min,零件转速70r/min,抛光后表面，可见光透过率 (400nm～1000nm)约84.0％，抛光表面粗糙度Ra＝0.209μm。

五.实施例5

(1)称量1.4L的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)称量0.2L的盐酸加入到化抛槽中，边加入边搅拌；

(3)量取1.0L的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不产生溅射为准， 将溶液混合均匀，降至25℃；

(4)加入0.4L丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧抛光槽，密封存放，成品抛 光液，静置12小时以上方可使用。

实施效果分析：

将φ26mm的微晶玻璃研磨片浸泡在该抛光液中，抛光温度 42℃，抛光时间8min,零件转速70r/min,抛光后表面，可见光透过率 (400nm～1000nm)约83.2％，抛光表面粗糙度Ra＝0.225μm。

本发明与原抛光溶液相比，抛光表面更光亮，抛光表面更平滑， 见光范围内(400nm～1000nm)透过率由33％提高到85％左右，抛 光后表面粗糙度Ra由0.305μm减小到0.146μm，化抛去除量为0～ 200μm。化抛去除量增大缩短了抛光时间，提高抛光效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其特征在于，其组成成分包括：氢氟酸、硫酸、丙三醇、盐酸；其中，氢氟酸为浓度为40％的氢氟酸溶液，硫酸为96％的浓硫酸，盐酸为36.5％的酸溶液；组分按体积份数计，氢氟酸8～14、硫酸6～12、丙三醇3～6、盐酸0～4。

2.根据权利要求1所述的微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其特征在于，按体积份数计，氢氟酸0.56L、硫酸0.7L、丙三醇0.21L、盐酸0.28L。

3.根据权利要求1所述的微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其特征在于，按体积份数计，氢氟酸0.4L、硫酸0.6L、丙三醇0.3L、盐酸0.15L。

4.根据权利要求1所述的微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其特征在于，按体积份数计，氢氟酸0.6L、硫酸0.6L、丙三醇0.3L、盐酸0L。

5.根据权利要求1所述的微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其特征在于，按体积份数计，氢氟酸0.7L、硫酸0.56L、丙三醇0.35L、盐酸0.14L。

6.根据权利要求1所述的微晶玻璃高光亮度化学抛光液，其特征在于，按体积份数计，氢氟酸1.4L、硫酸1.0L、丙三醇0.4L、盐酸0.2L。

7.基于权利要求1-6中任一项微晶玻璃高光亮度化学抛光液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照预设配方，称量定量的氢氟酸加入到化抛槽中；

(2)称量定量的盐酸加入到化抛槽中，边加入边搅拌；

(3)量取定量的硫酸，缓慢地倒入化抛槽中以不产生溅射为准，将溶液混合均匀，降至室温；

(4)加入定量丙三醇，边加入边搅拌；

将化抛溶液搅拌均匀后，用盖子盖紧化抛槽，密封存放，成品抛光液静置12小时以上可使用。