隨著紅外空空導(dǎo)彈的發(fā)展,紅外光學(xué)材料單晶硅得到了廣泛的應(yīng)用。介紹了單晶硅材料加工透鏡的工藝過程,著重研究了硅透鏡的拋光技術(shù),通過受用不同的拋光??以及拋光模層材料,找到了加工硅透鏡的*佳工藝匹配條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:使用sio2膠體配制的拋光液(PH10-11)及用拋光布之稱的拋光模,采用機(jī)械化學(xué)方法拋光出的零件表面疵病達(dá)到III級(jí)(GB1185-74),并能夠通過修改拋光??刂乒馊σ约肮馊Φ恼`差,加工出的硅透鏡滿足導(dǎo)彈光學(xué)系統(tǒng)的要求。
隨著先進(jìn)紅外空空導(dǎo)彈的發(fā)展,各種晶體材料得到了廣泛的應(yīng)用,目前應(yīng)用*多的紅外光學(xué)材料當(dāng)數(shù)硅(Si)和鍺(Ge),它們具有金屬光澤、質(zhì)硬易脆,折射率高、色散小,在可見光波段不透光,但在紅外波段(3~5微米)具有良好的透過率,廣泛用于紅外導(dǎo)彈光學(xué)系統(tǒng)。
硅單晶的物理性能
純凈的單晶硅呈淺灰色,是一種略具有金屬性質(zhì)的材料。其熔點(diǎn)為1417℃,相當(dāng)硬且脆。它在許多方面表現(xiàn)為金屬,但在有些方面則介于金屬(導(dǎo)體)與非金屬(絕緣體)之間。
硅透鏡加工的難點(diǎn)
⑴精磨工序
精磨是拋光前的一項(xiàng)重要工序,其目的是使零件達(dá)到拋光所需的尺寸精度和表面質(zhì)量。直接影響精磨工序質(zhì)量的因素有加工設(shè)備、模具以及精磨磨料。
①光圈的控制
模具與零件膠盤的相對(duì)尺寸要恰當(dāng),模具的矢高偏差要在一兩微米之內(nèi)。機(jī)床速度與壓力要匹配,保證精磨出的零件光圈是低7~8道。304#砂面均勻一致,特別是靠近邊緣處容易塌邊。
②精磨表面的質(zhì)量控制
精磨過程容易產(chǎn)生麻點(diǎn)和劃痕。麻點(diǎn)產(chǎn)生的主要原因是精磨時(shí)間不夠或磨削量不足;劃痕產(chǎn)生的主要原因是模具表面鈍化、硬度或粒度不合適、冷卻液不干凈等。
⑵拋光工序
拋光的目的一是消除精磨后凹凸不平的毛面以及殘余破壞層,保證達(dá)到規(guī)定的表面疵病等級(jí);二是精修面形,以實(shí)現(xiàn)所要求的光圈和光圈誤差。拋光過程是將拋光劑和拋光模與零件表面之間,借助二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使零件逐漸拋光成具有一定面形精度和表面質(zhì)量的光學(xué)表面。
晶體拋光時(shí),要求工房溫度在24℃以上,相對(duì)濕度小于60%,工房?jī)?nèi)嚴(yán)格防塵,以免劃傷零件表面。
① 拋光模及拋光液
光學(xué)加工中各工序必須嚴(yán)格分開,以避免磨料相互污染,尤其在初拋光和精拋光之間更應(yīng)注意避免空氣中傳播的懸浮微粒污染。在初拋光后將膠盤好人零件上散落的磨料**干凈,避免拋光過程中零件表面受損,可在流水下清刷膠盤去除散落的磨料。
② 拋光劑和拋光模的作用
在拋光過程中,拋光劑對(duì)零件表面起著磨削作用,借助拋光劑與零件表面的摩擦,將零件表面的砂眼磨掉,逐漸形成光滑平整的光學(xué)表面。選用的拋光粉顆粒要均勻,拋光效率要高;拋光模質(zhì)量的優(yōu)劣,對(duì)零件表面質(zhì)量有直???影響。因此要求拋光模硬度合適,表面平整,拋光過程不損傷零件表面;從微觀上講,硅透鏡的拋光實(shí)際上是一種更精細(xì)的研磨。在拋光過程中有兩種作用存在于零件表面,這就是機(jī)械和化學(xué)作用,當(dāng)這兩種作用保持平衡時(shí),拋光出的零件表面質(zhì)量*好。
隨著紅外空空導(dǎo)彈的發(fā)展,紅外光學(xué)材料單晶硅得到了廣泛的應(yīng)用。介紹了單晶硅材料加工透鏡的工藝過程,著重研究了硅透鏡的拋光技術(shù),通過受用不同的拋光粉以及拋光模層材料,找到了加工硅透鏡的*佳工藝匹配條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:使用sio2膠體配制的拋光液(PH10-11)及用拋光布之稱的拋光模,采用機(jī)械化學(xué)方法拋光出的零件表面疵病達(dá)到III級(jí)(GB1185-74),并能夠通過修改拋光模控制光圈以及光圈的誤差,加工出的硅透鏡滿足導(dǎo)彈光學(xué)系統(tǒng)的要求。
隨著先進(jìn)紅外空空導(dǎo)彈的發(fā)展,各種晶體材料得到了廣泛的應(yīng)用,目前應(yīng)用*多的紅外光學(xué)材料當(dāng)數(shù)硅(Si)和鍺(Ge),它們具有金屬光澤、質(zhì)硬易脆,折射率高、色散小,在可見光波段不透光,但在紅外波段(3~5微米)具有良好的透過率,廣泛用于紅外導(dǎo)彈光學(xué)系統(tǒng)。
硅單晶的物理性能
純凈的單晶硅呈淺灰色,是一種略具有金屬性質(zhì)的材料。其熔點(diǎn)為1417℃,相當(dāng)硬且脆。它在許多方面表現(xiàn)為金屬,但在有些方面則介于金屬(導(dǎo)體)與非金屬(絕緣體)之間。
硅透鏡加工的難點(diǎn)
⑴精磨工序
精磨是拋光前的一項(xiàng)重要工序,其目的是使零件達(dá)到拋光所需的尺寸精度和表面質(zhì)量。直接影響精磨工序質(zhì)量的因素有加工設(shè)備、模具以及精磨磨料。
①光圈的控制
模具與零件膠盤的相對(duì)尺寸要恰當(dāng),模具的矢高偏差要在一兩微米之內(nèi)。機(jī)床速度與壓力要匹配,保證精磨出的零件光圈是低7~8道。304#砂面均勻一致,特別是靠近邊緣處容易塌邊。
②精磨表面的質(zhì)量控制
精磨過程容易產(chǎn)生麻點(diǎn)和劃痕。麻點(diǎn)產(chǎn)生的主要原因是精磨時(shí)間不夠或磨削量不足;劃痕產(chǎn)生的主要原因是模具表面鈍化、硬度或粒度不合適、冷卻液不干凈等。
⑵拋光工序
拋光的目的一是消除精磨后凹凸不平的毛面以及殘余破壞層,保證達(dá)到規(guī)定的表面疵病等級(jí);二是精修面形,以實(shí)現(xiàn)所要求的光圈和光圈誤差。拋光過程是將拋光劑和拋光模與零件表面之間,借助二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使零件逐漸拋光成具有一定面形精度和表面質(zhì)量的光學(xué)表面。
晶體拋光時(shí),要求工房溫度在24℃以上,相對(duì)濕度小于60%,工房?jī)?nèi)嚴(yán)格防塵,以免劃傷零件表面。
① 拋光模及拋光液
光學(xué)加工中各工序必須嚴(yán)格分開,以避免磨料相互污染,尤其在初拋光和精拋光之間更應(yīng)注意避免空氣中傳播的懸浮微粒污染。在初拋光后將膠盤好人零件上散落的磨料**干凈,避免拋光過程中零件表面受損,可在流水下清刷膠盤去除散落的磨料。
② 拋光劑和拋光模的作用
在拋光過程中,拋光劑對(duì)零件表面起著磨削作用,借助拋光劑與零件表面的摩擦,將零件表面的砂眼磨掉,逐漸形成光滑平整的光學(xué)表面。選用的拋光粉顆粒要均勻,拋光效率要高;拋光模質(zhì)量的優(yōu)劣,對(duì)零件表面質(zhì)量有直接影響。因此要求拋光模硬度合適,表面平整,拋光過程不損傷零件表面;從微觀上講,硅透鏡的拋光實(shí)際上是一種更精細(xì)的研磨。在拋光過程中有兩種作用存在于零件表面,這就是機(jī)械和化學(xué)作用,當(dāng)這兩種作用保持平衡時(shí),拋光出的零件表面質(zhì)量*好。
上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件?的高科技企業(yè),公司成立2005年,專業(yè)的光電鍍膜公司,公司產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。采用德國(guó)薄膜制備工藝,形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系,能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜,包括紅外薄膜、增透膜,ARcoating, 激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜,應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、紅外制導(dǎo)、面部識(shí)別、VR/AR應(yīng)用,博物館,低反射櫥窗玻璃,畫框等。