CN112518566A - 一种加工硫系玻璃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种加工硫系玻璃的方法，属于红外光学领域。本发明依次对硫系玻璃进行研磨、粗抛、使用沥青模精抛和使用阻尼布精抛，其中沥青模中的沥青由质量比0～1:16的55#沥青和64#沥青组成，其软硬度与硫系玻璃的硬度匹配，能够解决因沥青模过软或过硬导致的刮盘问题，大幅度地避免产品表面被划伤，提高产品的面型精度和稳定性；采用阻尼布进行精抛，能提高产品的表面精度，在该精抛过程中使用重铬酸铵溶液，能避免硫系玻璃表面发白或去除硫系玻璃表面白雾，提高硫系玻璃的表面质量。另外，本发明步骤简单，化学品种类较少，更加安全。

Description

一种加工硫系玻璃的方法
技术领域
本发明属于红外光学领域，具体涉及一种加工硫系玻璃的方法。
背景技术
硫系玻璃具有透过率高、化学稳定性高、制备简单易于成型的优点，因此是一种性能优秀的热门红外材料。目前多采用冷加工方法对硫系玻璃进行加工。如目前使用古典抛光法加工硫系玻璃的工艺是对硫系玻璃先进行研磨，用280#砂和钢盘粗磨修整面型，再分别用粒度W28和W10的碳化硅研磨液和钢盘进行两道精磨，其中第二道精磨需要添加PH值＝9的NaOH溶液作为抛光液，修整面型降低表面粗糙度；然后分别用粒度W2.5和W1.0粒度的氧化铝抛光液和沥青抛光模进行逐道粗抛，之后使用化学机械抛光液和64#沥青抛光模进行精抛，化学机械抛光液组分为W0.3氧化铝抛光粉、10wt％H2O2、pH值＝2的H2SO4和六偏磷酸钠。
上述现有加工硫系玻璃的方法存在的问题是：步骤相对繁琐，使用的辅料种类多，成本较高；使用的化学品种类多，危险性较高；使用沥青模在加工硫系玻璃的过程中，由于硫系玻璃材质软，极易产生刮盘的情况，导致硫系玻璃表面易被划伤；同时在加工过程中不一定能够解决表面腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种加工硫系玻璃的方法，不仅能解决使用沥青模加工过程中，出现刮盘而导致产品表面被划伤的问题，而且步骤简单，化学品种类较少，更加安全。
为实现上述目的，本发明提供了一种加工硫系玻璃的方法，包括以下步骤：
(1)对硫系玻璃进行研磨；
(2)采用抛光粉对所述硫系玻璃进行粗抛；
(3)使用沥青模和抛光粉对所述硫系玻璃进行第一道精抛，所述沥青模中的沥青由55#沥青和64#沥青组成，所述55#沥青和所述64#沥青的质量比为55#沥青：64#沥青＝0～1:16；
(4)以阻尼布为抛光垫，使用抛光粉对所述硫系玻璃进行第二道精抛。
优选地，所述55#沥青和所述64#沥青的质量比为55#沥青：64#沥青＝1:16。
硫系玻璃的硬度与由55#沥青和64#沥青按55#沥青：64#沥青＝0～1:16(即也包括不含55#沥青的情况)的质量比组成的沥青的软硬度相当。根据硫系玻璃的材质，将沥青模中的55#沥青和64#沥青在上述比例范围内进行调整，以使沥青模的软硬度与硫系玻璃的硬度匹配，从而解决沥青模过软或过硬导致的刮盘问题，大幅度地避免产品表面被划伤，提高产品的面型精度和稳定性。通常硫系玻璃的硬度与由55#沥青和64#沥青按55#沥青：64#沥青＝1:16的质量比组成的沥青软硬度相当。
粗抛往往会出现塌边问题，上述方法采用沥青模对硫系玻璃进行精抛能够解决上述塌边问题。同时，上述方法采用阻尼布进行第二道精抛，能提高产品的表面精度。
通常进行逐级抛光处理时，所用抛光粉的粒度都不大于上一步抛光所用抛光粉的粒度，以逐步提高产品的表面性能。
优选地，所述步骤(4)中，进行第二道精抛时还使用重铬酸铵溶液。过阻尼布过程中，硫系玻璃表面可能会产生白雾。在该过程中使用重铬酸铵溶液，能避免硫系玻璃表面白雾生成或解决白雾生成的问题，提高硫系玻璃的表面质量。
重铬酸铵溶液浓度没有限制，如可以选择质量浓度为0.04g/mL-0.05g/mL。
优选地，所述步骤(4)中，抛光粉为多晶钻石微粉。相比氧化铝等抛光粉，多晶钻石微粉的抛光效果更好，能使产品的表面精度更高。
更优选地，所述步骤(4)中，抛光粉为粒度W0.25～1.0的多晶钻石微粉。
优选地，所述步骤(4)中，第二道精抛的压力为0～0.2kgf/cm2，主轴转速为70～80RPM，摆轴转速为30～40RPM，时长15～20min。
优选地，所述步骤(3)中，抛光粉为氧化铝抛光粉。考虑到抛光粉的价格，为节约成本，选择氧化铝抛光粉进行第一道抛光。
更优选地，所述步骤(3)中，抛光粉为粒度W1.0～2.0的氧化铝抛光粉。
优选地，所述步骤(3)中，第一道精抛的压力为0～0.2kgf/cm2，主轴和摆轴转速为13～25RPM，时长1.5～2.5h。
优选地，所述步骤(2)中，抛光粉为氧化铝抛光粉。
更优选地，所述步骤(2)中，抛光粉为粒度W2.0～3.0的氧化铝抛光粉。
优选地，所述步骤(2)中，粗抛的压力为1～2kgf/cm2，主轴转速为95～110RPM，摆轴转速为55～60RPM，时长2～2.5h。
优选地，所述步骤(1)中，使用K9玻璃、铸铁或黄铜材质的研磨盘，使用粒度W5～10(如W5、W7或W10)的金刚砂进行研磨。K9玻璃、铸铁或黄铜材质的研磨盘有足够的硬度又不像钢硬到很难修改面型。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明在进行第一道精抛时，所采用的沥青模的软硬度与硫系玻璃的硬度匹配，能够解决由于沥青模过软或过硬导致的刮盘问题，大幅地避免产品表面被划伤，提高产品的面型精度和稳定性，同时还能解决粗抛过程中出现的塌边等问题。
(2)本发明采用阻尼布进行第二道精抛，以达到更好的表面精度，另外在该过程中使用重铬酸铵溶液，能避免硫系玻璃表面产生白雾或去除白雾，提高硫系玻璃的表面质量；
(3)本发明步骤简单，化学品种类较少，更加安全。
附图说明
图1为实施例1～3中加工硫系玻璃的工艺流程图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种加工硫系玻璃的方法。本实施例加工硫系玻璃的方法包括以下步骤：
(1)使用黄铜材质的研磨盘以及粒度W10的金刚砂对硫系玻璃(规格：D40mm*2.4mm球面；组成As40Se60)进行研磨，以去除刀痕、崩边等瑕疵，同时保证硫系玻璃厚度达到研磨步骤的要求；
(2)使用聚氨酯模以及粒度W3.0的氧化铝抛光粉对步骤(1)得到的硫系玻璃进行粗抛，压力为2kgf/cm2，主轴转速为100RPM，摆轴转速为60RPM，时长2h，以去除砂眼；
(3)使用沥青模以及粒度W1.0的氧化铝抛光粉对步骤(2)得到的硫系玻璃进行第一道精抛，其中沥青模的沥青由55#沥青和64#沥青(质量比55#沥青：64#沥青＝1:16)组成，压力为0.2kgf/cm2，主轴和摆轴转速为20RPM，时长2h，使硫系玻璃达到面型要求N5、ΔN1，过阻尼布前的表面精度无深划痕，无亮点；
(4)使用阻尼布、粒度W1.0的多晶钻石微粉和质量浓度0.04g/mL重铬酸铵溶液对步骤(3)得到的硫系玻璃进行第二道精抛，压力为0kgf/cm2，主轴转速为80RPM，摆轴转速为40RPM，时长15min，以去除硫系玻璃表面的细密划痕，达到表面精度80/50。
经检测，所得硫系玻璃表面无白雾，面型精度达到N5、ΔN1，表面精度80/50，面型精度及表面精度均达到要求。
实施例2
本实施例提供了一种加工硫系玻璃的方法。本实施例加工硫系玻璃的方法包括以下步骤：
(1)使用铸铁材质的研磨盘以及粒度W10的金刚砂对硫系玻璃(规格：D103mm*14.85mm球面；组成As40Se60)进行研磨，以去除刀痕、崩边等瑕疵，同时保证硫系玻璃厚度达到研磨步骤的要求；
(2)使用聚氨酯模以及粒度W3.0的氧化铝抛光粉对步骤(1)得到的硫系玻璃进行粗抛，压力为2kgf/cm2，主轴转速为100RPM，摆轴转速为55RPM，时长2.5h，以去除砂眼；
(3)使用沥青模以及粒度W1.0的氧化铝抛光粉对步骤(2)得到的硫系玻璃进行第一道精抛，其中沥青模的沥青由55#沥青和64#沥青(质量比55#沥青：64#沥青＝1:16)组成，压力为0.1kgf/cm2，主轴和摆轴转速为25RPM，时长2.5h，使硫系玻璃达到面型要求N4、ΔN0.5，过阻尼布前的表面精度无深划痕，无亮点；
(4)使用阻尼布、粒度W1.0的多晶钻石微粉和质量浓度0.045g/mL重铬酸铵溶液对步骤(3)得到的硫系玻璃进行第二道精抛，压力为0kgf/cm2，主轴转速为80RPM，摆轴转速为40RPM，时长20min，以去除硫系玻璃表面的细密划痕，达到表面精度80/50。
经检测，所得硫系玻璃表面无白雾，面型精度达到N5、ΔN1，表面精度80/50，面型精度及表面精度均达到要求。
实施例3
本实施例提供了一种加工硫系玻璃的方法。本实施例加工硫系玻璃的方法包括以下步骤：
(1)使用铸铁材质的研磨盘以及粒度W7的金刚砂对硫系玻璃(规格：D25.4mm*4mm楔形片；组成Ge10As40Se50)进行研磨，以去除刀痕、崩边等瑕疵，同时保证硫系玻璃厚度达到研磨步骤的要求；
(2)使用聚氨酯模以及粒度W2.0的氧化铝抛光粉对步骤(1)得到的硫系玻璃进行粗抛，压力为1kgf/cm2，主轴转速为95RPM，摆轴转速为55RPM，时长2h，以去除砂眼；
(3)使用沥青模以及粒度W1.0的氧化铝抛光粉对步骤(2)得到的硫系玻璃进行第一道精抛，其中沥青模的沥青为型号64#的沥青，压力为0.2kgf/cm2，主轴和摆轴转速为20RPM，时长2h，使硫系玻璃达到面型要求N3、ΔN1，过阻尼布前的表面精度无深划痕、无亮点；
(4)使用阻尼布、粒度W0.5的多晶钻石微粉和质量浓度0.05g/mL重铬酸铵溶液对步骤(3)得到的硫系玻璃进行第二道精抛，压力为0kgf/cm2，主轴转速为78RPM，摆轴转速为38RPM，时长15min，以去除硫系玻璃表面的细密划痕，达到表面精度60/40。
经检测，所得硫系玻璃表面无白雾，面型精度达到N5、ΔN1，表面精度60/40，面型精度及表面精度均达到要求。
对比例1
本对比例提供了一种加工硫系玻璃的方法。本对比例加工硫系玻璃的方法除步骤(3)中55#沥青和64#沥青的质量比为＝1:12外，其他均与实施例1相同。在整个对比例试验中，第一道精抛出现刮盘掉沥青现象，而极易出现新的深划痕且第一道精抛不能在2.5h内达到要求面型(N5、ΔN1)。
对比例2
本对比例提供了一种加工硫系玻璃的方法。本对比例加工硫系玻璃的方法除步骤(3)中55#沥青和64#沥青的质量比为＝1:20外，其他均与实施例1相同。在整个对比试验中，第一道精抛留存的亮点使得表面精度很勉强，反复出现面型精度与表面精度不能同时达标的现象，使得第一道精抛时间延长至8h。经检测，所得硫系玻璃表面无腐蚀，面型精度达到N5、ΔN1，表面精度80/50，面型精度及表面精度均达到要求。
对比例3
本对比例提供了一种加工硫系玻璃的方法。本对比例加工硫系玻璃的方法除步骤(4)中不使用重铬酸铵溶液外，其他均与实施例1相同。在整个对比试验中，第二道精抛出现产品表面发白现象，且时间越长白雾越明显。经检验，所得硫系玻璃表面有白雾，表面精度达不到要求(80/50)，面型精度达到要求(N5、ΔN1)。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种加工硫系玻璃的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对硫系玻璃进行研磨；
(2)采用抛光粉对所述硫系玻璃进行粗抛；
(3)使用沥青模和抛光粉对所述硫系玻璃进行第一道精抛，所述沥青模中的沥青由55#沥青和64#沥青组成，所述55#沥青和所述64#沥青的质量比为55#沥青：64#沥青＝0～1:16；
(4)以阻尼布为抛光垫，使用抛光粉对所述硫系玻璃进行第二道精抛。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述55#沥青和所述64#沥青的质量比为55#沥青：64#沥青＝1:16。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，进行第二道精抛时还使用重铬酸铵溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，抛光粉为粒度W0.25～1.0的多晶钻石微粉。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，第二道精抛的压力为0～0.2kgf/cm2，主轴转速为70～80RPM，摆轴转速为30～40RPM，时长15～20min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，抛光粉为粒度W1.0～2.0的氧化铝抛光粉。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，第一道精抛的压力为0～0.2kgf/cm2，主轴和摆轴转速为13～25RPM，时长1.5～2.5h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用聚氨酯模和粒度W2.0～3.0的氧化铝抛光粉进行粗抛。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，粗抛的压力为1～2kgf/cm2，主轴转速为95～110RPM，摆轴转速为55～60RPM，时长2～2.5h。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，使用铸铁、黄铜或K9玻璃材质的研磨盘以及粒度W5～10的金刚砂进行研磨。
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