光学玻璃
生产方法:
生产光学玻璃的原料是一些氧化物、氢氧化物、硝酸盐和碳酸盐,并根据配方的要求,引入磷酸盐或氟化物。为了保证玻璃的透明度,必须严格控制着色杂质的含量,如铁、铬、铜、锰、钴、镍等。配料时要求准确称量、均匀混合。主要的生产过程是熔炼、成型、退火和检验。
①熔炼
有单坩埚间歇熔炼法和池窑连续熔炼法。单坩埚熔炼法又可分为粘土坩埚熔炼法和铂坩埚熔炼法。不论采用何种熔炼方式均需用搅拌器搅拌,并严格控制温度和搅拌,使玻璃液达到高度均匀。粘土坩埚能熔炼绝大部分冕玻璃和火石玻璃,成本低,且在玻璃的熔化温度超过铂的使用温度时采用。铂坩埚可熔炼质量较高、对粘土坩埚有严重侵蚀作用的玻璃,如重冕、重钡火石、稀土玻璃和氟磷玻璃。铂坩埚用电加热,一般采用硅碳棒或硅钼棒电炉。但制造析晶倾向大、要求迅速降温以及对气氛有一定要求的玻璃,则可采用高频加热。
②成型 光学玻璃的成型法有古典破埚法、滚压法和浇注法,但目前越来越广泛地采用漏料成型(用单坩埚或连熔流出料液),能直接拉棒或滴料压型或漏料成型大尺寸的毛坯,提高料滴利用率和成品率。
③退火 为了最大限度地消除玻璃的内应力,提高光学均匀性,必须制定严格的退火制度,进行精密退火。
④检验 测定的指标有:光学常数、光学均匀度、应力双折射、条纹、气泡等。
三、光学玻璃质量优劣的重要影响因素
光学玻璃质量的好坏受哪些因素影响呢?我们可以从光学玻璃的熔炼过程开始分析,光学玻璃熔炼后,须制成一定大小和形状的毛坯,经退火,一些品种再经显色,检验后作为成品出货。成型和显色是有色光学玻璃生产过程中重要的工序之一,成型方法和显色的技术水平高低是决定成品率高低和质量好坏的重要因素之一。
玻璃的成型:
用坩埚熔炼的有色光学玻璃,成型都采用浇注法。浇注法又可分为大粘度浇注和稀粘度浇注。黑色透紫玻璃ZWB1,ZWB3成型采用稀粘度浇注,其他品种采用大粘度浇注。
玻璃的退火:
无色光学玻璃制造的光学零件要有高度的光学均匀性,必须进行精密退火。有色光学玻璃的光学均匀性要求没有无色光学玻璃的多。它的退火要求主要是消除在成型中产生的永久应力,采用慢速退火即可。退火温度、退火温度范围内保持的时间、降温速度应根据不同品种和玻璃毛坏的尺寸,通过实验方法制订。对于有特殊光学均匀性要求的有色光学玻璃也需进行精密退火。 有些着色剂(例如Mrl,Se等)的着色状态存退火阶段中还会发生变化,对含这类着色剂的玻璃,退火温度的确定不但要考虑应力的消除,也要考虑着色状态的变化。
玻璃的显色:
所谓显色,是指退火检验后的玻璃再重新加热到一定温度,在此温度下保持一定时间(显色时间),使玻璃中的着色化合物呈现一定的光潜特性。需要一次显色的玻璃有黄色、橙色,红色和近红外截止型玻璃。 显色温度和显色时间通过实验确定。从退火后的大块玻璃中,取若干小块试样,在不同混度和不同时间下热处理。冷却后,研磨、抛光、涮定光谱特性、选定合适的温度和时间.不同炉号玻璃,由于熔炼、成型、退火时的热历史不完全相同,每个炉号玻璃的显色温度和时间都要通过实验确定。 显色玻璃的光谱特性受显色温度影响较大,为使大块玻璃的颜色达到均匀,显色应在精密退火炉内进行。精密退火炉的要求与无色光学玻璃退火用的精密退火炉相同。 对于显色温度较高的近红外截止型玻璃,显色时玻璃已接近软化,显色时放置玻璃过程中要用石棉纸把玻璃隔开.显色玻璃的条纹、气泡等质量检验应在显色前进行,因为显色后由于玻璃颜色深,难以检验。
因此,光学玻璃质量的优劣,主要受成型方法和显色的技术水平高低,玻璃的退火等诸多因素影响!
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