光學(xué)玻璃
生產(chǎn)方法:
生產(chǎn)光學(xué)玻璃的原料是一些氧化物、氫氧化物、硝酸鹽和碳酸鹽,并根據(jù)配方的要求,引入磷酸鹽或氟化物。為了保證玻璃的透明度,必須嚴(yán)格控制著色雜質(zhì)的含量,如鐵、鉻、銅、錳、鈷、鎳等。配料時要求準(zhǔn)確稱量、均勻混合。主要的生產(chǎn)過程是熔煉、成型、退火和檢驗。
①熔煉
有單坩堝間歇熔煉法和池窯連續(xù)熔煉法。單坩堝熔煉法又可分為粘土坩堝熔煉法和鉑坩堝熔煉法。不論采用何種熔煉方式均需用攪拌器攪拌,并嚴(yán)格控制溫度和攪拌,使玻璃液達(dá)到高度均勻。粘土坩堝能熔煉絕大部分冕玻璃和火石玻璃,成本低,且在玻璃的熔化溫度超過鉑的使用溫度時采用。鉑坩堝可熔煉質(zhì)量較高、對粘土坩堝有嚴(yán)重侵蝕作用的玻璃,如重冕、重鋇火石、稀土玻璃和氟磷玻璃。鉑坩堝用電加熱,一般采用硅碳棒或硅鉬棒電爐。但制造析晶傾向大、要求迅速降溫以及對氣氛有一定要求的玻璃,則可采用高頻加熱。
②成型 光學(xué)玻璃的成型法有古典破堝法、滾壓法和澆注法,但目前越來越廣泛地采用漏料成型(用單坩堝或連熔流出料液),能直接拉棒或滴料壓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 為了最大限度地消除玻璃的內(nèi)應(yīng)力,提高光學(xué)均勻性,必須制定嚴(yán)格的退火制度,進(jìn)行精密退火。
④檢驗 測定的指標(biāo)有:光學(xué)常數(shù)、光學(xué)均勻度、應(yīng)力雙折射、條紋、氣泡等。
三、光學(xué)玻璃質(zhì)量優(yōu)劣的重要影響因素
光學(xué)玻璃質(zhì)量的好壞受哪些因素影響呢?我們可以從光學(xué)玻璃的熔煉過程開始分析,光學(xué)玻璃熔煉后,須制成一定大小和形狀的毛坯,經(jīng)退火,一些品種再經(jīng)顯色,檢驗后作為成品出貨。成型和顯色是有色光學(xué)玻璃生產(chǎn)過程中重要的工序之一,成型方法和顯色的技術(shù)水平高低是決定成品率高低和質(zhì)量好壞的重要因素之一。
玻璃的成型:
用坩堝熔煉的有色光學(xué)玻璃,成型都采用澆注法。澆注法又可分為大粘度澆注和稀粘度澆注。黑色透紫玻璃ZWB1,ZWB3成型采用稀粘度澆注,其他品種采用大粘度澆注。
玻璃的退火:
無色光學(xué)玻璃制造的光學(xué)零件要有高度的光學(xué)均勻性,必須進(jìn)行精密退火。有色光學(xué)玻璃的光學(xué)均勻性要求沒有無色光學(xué)玻璃的多。它的退火要求主要是消除在成型中產(chǎn)生的永久應(yīng)力,采用慢速退火即可。退火溫度、退火溫度范圍內(nèi)保持的時間、降溫速度應(yīng)根據(jù)不同品種和玻璃毛壞的尺寸,通過實驗方法制訂。對于有特殊光學(xué)均勻性要求的有色光學(xué)玻璃也需進(jìn)行精密退火。 有些著色劑(例如Mrl,Se等)的著色狀態(tài)存退火階段中還會發(fā)生變化,對含這類著色劑的玻璃,退火溫度的確定不但要考慮應(yīng)力的消除,也要考慮著色狀態(tài)的變化。
玻璃的顯色:
所謂顯色,是指退火檢驗后的玻璃再重新加熱到一定溫度,在此溫度下保持一定時間(顯色時間),使玻璃中的著色化合物呈現(xiàn)一定的光潛特性。需要一次顯色的玻璃有黃色、橙色,紅色和近紅外截止型玻璃。 顯色溫度和顯色時間通過實驗確定。從退火后的大塊玻璃中,取若干小塊試樣,在不同混度和不同時間下熱處理。冷卻后,研磨、拋光、涮定光譜特性、選定合適的溫度和時間.不同爐號玻璃,由于熔煉、成型、退火時的熱歷史不完全相同,每個爐號玻璃的顯色溫度和時間都要通過實驗確定。 顯色玻璃的光譜特性受顯色溫度影響較大,為使大塊玻璃的顏色達(dá)到均勻,顯色應(yīng)在精密退火爐內(nèi)進(jìn)行。精密退火爐的要求與無色光學(xué)玻璃退火用的精密退火爐相同。 對于顯色溫度較高的近紅外截止型玻璃,顯色時玻璃已接近軟化,顯色時放置玻璃過程中要用石棉紙把玻璃隔開.顯色玻璃的條紋、氣泡等質(zhì)量檢驗應(yīng)在顯色前進(jìn)行,因為顯色后由于玻璃顏色深,難以檢驗。
因此,光學(xué)玻璃質(zhì)量的優(yōu)劣,主要受成型方法和顯色的技術(shù)水平高低,玻璃的退火等諸多因素影響!
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