CN112642800A - 一种防止超光滑镜片表面结雾的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：S1，用热去离子水对超光滑镜片进行超声清洗后，离心脱水；S2，在超净间中，将所述超光滑镜片放置在带新风功能的洁净台上，用新风吹扫，白炽灯烘烤。本发明操作简单、成本低廉，有效抑制了超光滑镜片在加工的存放过程中表面结雾。本发明与超光滑镜片加工过程有机结合，紧密衔接了抛光、清洗、镀膜过程，又不会在操作过程中引入新的污染，非常适用于精度、洁净度要求高的超光滑镜片加工，工艺可控制性好。

Description

一种防止超光滑镜片表面结雾的方法

技术领域

本发明涉及超光滑镜片加工技术领域，具体涉及一种防止超光滑镜片表面结雾的方法。

背景技术

超光滑镜片一般是指经过抛光加工后表面粗糙度在1nmRa以下的镜片。因为优良的光学性能，超光滑镜片在高能激光反射镜、激光陀螺反射镜、光纤通信、光学窗口等现代光学和光电子领域应用广泛。

由于在垂直表面方向的位置弛豫效应而形成的再构表面和超结构，超光滑镜片具有很高的表面能，表面极不稳定，亲水性好。暴露于空气中，很容易吸附空气中的水分子，以降低表面能量，达到稳定状态，造成表面结雾。

超光滑镜片生产过程一般包括镜面抛光、清洗、镀膜这几个过程。抛光过程使抛光面会附着大量污染物，一般先进行有机液体进行清洗，再用去离子水清洗，清洗后的超光滑镜片经干燥后进行镀膜。但是由于超光滑镜片在清洗工序与镀膜工序间存在一段或长或短的存放过程，而超光滑镜片极高的表面能，使其在存放过程中表面易产生结雾。表面结雾对于超光滑镜片的危害较大，可能造成超光滑镜片表面腐蚀，需要重新抛光，甚至造成零件报废。

目前防止镜片表面结雾的方法主要有两类，一种从改变材料表面的润湿性能出发，如改变材料表面的化学成分或微观结构，调控玻璃、塑料材料表面与水的接触角，让其或者高度疏水，使水滴不易粘附；或者高度亲水，水滴能在材料表面迅速铺展形成水膜。然而，这类方法不但实现起来技术难度较大，而且会对超光滑镜片造成新的污染。另一种方法旨在破坏材料表面结雾条件，如汽车行业广泛采用的吹热风或通电加热，但因为元件多、方法复杂、成本较高，应用受限，在超光滑镜片这种精度、洁净度要求极高的领域更是难以实现。

现有技术中，还没有较好的防止超光滑镜片表面结雾的方法，一般任由超光滑镜片在存放过程中表面结雾，再在镀膜过程中，通过镀膜机对超光滑镜片表面进行刻蚀，去除表面的结雾，这种方法一方面会对镀膜机造成污染，另一方面该去除表面结雾的工序也降低了生产效率和成品率。

发明内容

基于此，本发明提供了一种防止超光滑镜片在存放过程中表面结雾的方法，该方法工艺简单，防结雾效果好，且能与超光滑镜片加工过程的其它工序对接，无需增加新的工序。

本发明的技术方案为：提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：

S1，用热去离子水对超光滑镜片进行超声清洗后，离心脱水；

S2，在超净间中，将所述超光滑镜片放置在带新风功能的洁净台上，用新风吹扫，用白炽灯烘烤。

由于超光滑镜片是高精密的光学元件，既要求其表面有极高的光滑度，也要求有极高的洁净度，这些都为防止其表面结雾造成了很大的困难。普通镜面的表面防结雾方法难以转用到该技术领域。

发明人经过大量研究，将该方法与超光滑镜片原有的清洗过程相结合，仅对原有的清洗步骤的工序进行了改进，不增加新的工序，不降低生产效率和成品率。

由于采用热去离子水进行清洗，使脱水后的超光滑镜片的温度高于室温，使空气中的水蒸气不能在表面结雾。随即转至洁净台上用新风吹扫，白炽灯烘烤，使超光滑镜片表面残留的水分有效挥发，也保证了镜片温度高于室温，破坏了结雾条件。

在一些实施例中，所述步骤S1中，去离子水温度为80±5℃，超声清洗3次。离心速度为4000～6000rpm，处理时间1～2min。

在一些实施例中，所述步骤S2中，超净间的温度为22±2℃，湿度小于50％。

进一步，所述白炽灯功率为40～100W，白炽灯距超光滑镜片距离为15～40cm，照射时间大于30min。

由于超光滑镜片的特殊要求，发明人对去离子水的温度和离心脱水的参数、白炽灯烘烤工艺参数、操作环境都需要进行慎重的选择，经过大量研究发现，在上述工艺参数下，用该方法可保证超光滑镜片的洁净度、表面光滑度的前提下，防止表面结雾。

在一些实施例中，所述防止超光滑镜片表面结雾的方法还包括步骤S3，将超光滑镜片转移至湿度不大于25％的环境中保存。

当超光滑镜片清洗工序和镀膜工序间的时间间隔较长时，可将超光滑镜片转移至湿度不大于25％的环境中保存，可保证超光滑镜片经过数月存放也不会结雾。

优选的，将超光滑镜片转入自封袋中，放入氮气柜中保存。

步骤S3是使洁净干燥的镜片处于相对湿度小于25％的环境中，从而防止在存放过程中结雾。只要能满足相对湿度和洁净度，也可以存放在室温下的干燥器中、干燥箱中。

在一些实施例中，所述步骤S2和S3中，将超光滑镜片放置在工装中进行。即将步骤S2中，是将超光滑镜片放置在工装中进行吹扫和烘烤的，在步骤S3中，也是将超光滑镜片放置在工装中转移至自封袋中的。

所述工装为现有技术，是一种放置超光滑镜片的装置，将超光滑镜片放置在该装置上，加工面处于悬空状态，降低了镜片表面与其它物体接触而被污染的风险。

有益效果：

(1)本发明操作简单、成本低廉，有效抑制了超光滑镜片在加工的存放过程中表面结雾。

(2)本发明与超光滑镜片加工过程有机结合，紧密衔接了抛光、清洗、镀膜过程，又不会在操作过程中引入新的污染，非常适用于精度、洁净度要求高的超光滑镜片加工，工艺可控制性好。

附图说明

图1-6分别为经实施例1-3、对比例1-3工艺处理后，并存放三个月后的超光滑镜片ZYGO白光干涉图。

具体实施方式

本发明中所采用的设备均为本领域的常规设备。

本发明的实施例和对比例中采用的超光滑镜片为石英镜片，直径为Φ20mm，厚度为5mm。

实施例1

本实施例提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：

S1，向超光滑镜片中加入温度为85℃的去离子水，超声清洗3次，每次8min。采用离心甩干机对超光滑镜片进行脱水处理，离心机甩干速度为6000rpm，甩干时间为1min。

S2，在超净间中，将镜片存放在工装中，并放置于开启吹风状态的洁净台上，打开40W白炽灯照射镜片，白炽灯距镜片距离约为15㎝，照射时间为60min。

S3，将镜片连同存放工装一起，放入自封袋中，转移至事先开启的氮气保管柜中存放，柜内温度为22℃，相对湿度设置为15％。

实施例2

本实施例提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：

S1，向超光滑镜片中加入温度为75℃的去离子水，超声清洗3次，每次8min。采用离心甩干机对超光滑镜片进行脱水处理，离心机甩干速度为4000rpm，甩干时间为2min。

S2，在超净间中，将镜片存放在工装中，并放置于开启吹风状态的洁净台上，打开100W白炽灯照射镜片，白炽灯距镜片距离约为40㎝，照射时间为30min。

S3，将镜片连同存放工装一起，放入自封袋中，转移至事先开启的氮气保管柜中存放，柜内温度为22℃，相对湿度设置为25％。

实施例3

本实施例提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：

S1，向超光滑镜片中加入温度为75℃的去离子水，超声清洗3次，每次8min。采用离心甩干机对超光滑镜片进行脱水处理，离心机甩干速度为5000rpm，甩干时间为1min。

S2，在超净间中，将镜片存放在工装中，并放置于开启吹风状态的洁净台上，打开60W白炽灯照射镜片，白炽灯距镜片距离约为20㎝，照射时间为60min。

S3，将镜片连同存放工装一起，放入自封袋中，转移至事先开启的氮气保管柜中存放，柜内温度为22℃，相对湿度设置为20％。

对比例1

本对比例提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：

S1，向超光滑镜片中加入温度为60℃的去离子水，超声清洗3次，每次8min。采用离心甩干机对超光滑镜片进行脱水处理，离心机甩干速度为3000rpm，甩干时间为5min。

S2，在超净间中，将镜片存放在工装中，并放置于开启吹风状态的洁净台上，打开30W白炽灯照射镜片，白炽灯距镜片距离约为50㎝，照射时间为30min。

S3，将镜片连同存放工装一起，放入自封袋中，转移至事先开启的氮气保管柜中存放，柜内温度为22℃，相对湿度设置为20％。

对比例2

本对比例提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：

S1，向超光滑镜片中加入温度为100℃的去离子水，超声清洗3次，每次8min。采用离心甩干机对超光滑镜片进行脱水处理，离心机甩干速度为8000rpm，甩干时间为5min。

S2，在超净间中，将镜片存放在工装中，并放置于开启吹风状态的洁净台上，打开150W白炽灯照射镜片，白炽灯距镜片距离约为10㎝，照射时间为60min。

S3，将镜片连同存放工装一起，放入自封袋中，转移至事先开启的氮气保管柜中存放，柜内温度为22℃，相对湿度设置为20％。

对比例3

本对比例提供了一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，包括以下步骤：

S1，向超光滑镜片中加入温度为75℃的去离子水，超声清洗3次，每次8min。采用离心甩干机对超光滑镜片进行脱水处理，离心机甩干速度为5000rpm，甩干时间为1min。

S2，在超净间中，将镜片存放在工装中，用纯度为99.9％的氮气进行吹扫，打开150W白炽灯照射镜片，白炽灯距镜片距离约为20㎝，照射时间为60min。

S3，将镜片连同存放工装一起，放入自封袋中，转移至事先开启的氮气保管柜中存放，柜内温度为22℃，相对湿度设置为20％。

实验例1

对实施例和对比例处理的超光滑镜片存放了三个月后，进行表面测试，测试方法如下：

利用ZYGO白光干涉仪(放大倍数≥500X)，从镜片表面工作区域中随机挑选3个点，每个点检测范围为0.14×0.11mm，用于表征镜片表面是否洁净，是否有雾点。

当表面未发现残留污染或结雾点，同时表面粗糙度小于Ra1nm、PV值小于10nm，镜片表面质量合格，不影响下一步镀膜过程，视为对超光滑镜片进行了有效的防结雾处理。所述PV值主要表征的是表面的不平整度，PV值越大，越不平整。具体到本发明中，PV值可以表征超光滑镜片表面的结雾或洁净度情况，PV值越大，说明镜片结雾或污染越严重。

图1至图6分别为经实施例1-3、对比例1-3处理后，存放了三个月的镜片的ZYGO白光干涉仪图。每张图中包含了四张小图，左上图片是在超光滑镜片上随机选择的扫描区域的扫描图；左下是在扫描区域中随机选择一条线性区域，测量出的线性区域的轮廓图；右上是扫描区域的三维图；右下是扫描区域的亮度图。亮度图是测量信号强度和噪声共同拟合出来的，如果有个划痕或脏点，亮度图里面也会有相应的呈现。通过ZYGO白光干涉仪，还能测出具体的PV值和粗糙度值，测试结果见表1。

表1实施例1～3和对比例1～3的检测结果

从表1中可以看出，经实施例1～3处理后的超光滑镜片Ra和PV值均在合格范围内，而对比例1-3处理后的超光滑镜片的PV值显著增大。从图中可以看出，图1至图3中的三维图较平整，线性区域轮廓图也未出现明显的峰，亮度图中未显示出雾点或污染物。图4的三维图中出现了较多明显的凸起，在左上的扫描图和右下的亮度图中出现了大量圆点，为结雾点。图5的扫描图图中出现了线状曲线，在线性区域轮廓图中，也出现了明显峰值，显示出干结后的“水渍”。图6与图5相似，但PV值显著高于图5，说明镜片上的不是结雾点，可能是高纯氮气中带来的污染物，因为高纯氮气远不如经纳米级过滤的去离子水干净。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防止超光滑镜片表面结雾的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，用热去离子水对超光滑镜片进行超声清洗后，离心脱水；

S2，在超净间中，将所述超光滑镜片放置在带新风功能的洁净台上，用新风吹扫，白炽灯烘烤。

2.根据权利要求1所述的防止超光滑镜片表面结雾的方法，所述步骤S1中，去离子水温度为80±5℃，超声清洗3次。

3.根据权利要求2所述的防止超光滑镜片表面结雾的方法，其特征在于，所述步骤S1中，离心速度为4000～6000rpm，处理时间1～2min。

4.根据权利要求1所述的防止超光滑镜片表面结雾的方法，其特征在于，所述步骤S2中，超净间的温度为22±2℃，湿度小于50％。

5.根据权利要求1所述的防止超光滑镜片表面结雾的方法，其特征在于，所述白炽灯功率为40～100W，白炽灯距超光滑镜片距离为15～40cm，照射时间大于30min。

6.根据权利要求1-5任一项所述的防止超光滑镜片表面结雾的方法，其特征在于，还包括步骤S3，将超光滑镜片转移至湿度不大于25％的环境中保存。

7.根据权利要求6所述的防止超光滑镜片表面结雾的方法，其特征在于，所述步骤S3中，将超光滑镜片转入自封袋中，放入氮气柜中保存。

8.根据权利要求7所述的防止超光滑镜片表面结雾的方法，其特征在于，所述氮气柜中温度为22±2℃。

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