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    光学玻璃的表面清洁很重要

     

            能改变光的传播方向,并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃被称之为光学玻璃。 由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。清洁程度对光学玻璃表面处理的产品质量有很大的影响。因此表面处理前的清洁处理对于后续的玻璃表面处理工艺是非常重要的。


    2 、 清洁处理方法

           清洁玻璃表面的方法很多,主要根据玻璃表面原有的污染程度、满足后续的玻璃表面处理工艺以及终产品使用的目的要求,可选其中一种清洁方法,也可采用把几种方法结合起来使用。

           玻璃表面清洁有原子级的清洁表面和工艺技术上的清洁表面两种类型。原子级清洁表面需在超真空条件下进行,是特殊科学用途所要求的。一般只需要工艺技术上的清洁表面,来满足对产品加工的要求。

    常用的清洁处理方法有:

    (1)  用溶剂清洗

    常用的溶剂有水溶液(酸或碱溶液,洗涤剂水溶液等);无水溶剂(乙醇、丙酮、乳化液等)。通常根据玻璃表面污染物的性质来选择溶剂的种类。

    ①  擦洗和浸洗

    简单的擦洗方法是用脱脂棉、镜头纸、橡皮辊或刷子,蘸水、酒精、去污粉、白垩等擦拭玻璃表面。擦洗时要防止将玻璃磨伤,同时要将表面残余的去污粉、白垩用纯水和乙醇清洗掉。

    另一种常用方法是将玻璃放在装有溶剂的容器中,进行浸泡清洗。浸泡一定时间后,用镊子或其他特制夹具,将清洗过的玻璃取出,用纯棉布擦干,此法所需设备简单,操作方便,成本也较低。

    用于清洗的有机溶剂有乙醇、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、异丙醇、甲苯等。

    除了利用溶剂溶解污物外,还可利用、溶剂和玻璃表面的化学反应,以清洗表面,如采用酸洗和碱洗。实验室常用的洗液为K 2 Cr 2 O 7 和H 2 SO 4 的混合液,能氧化玻璃表面油污,使油污从玻璃表面除去。铬离子容易吸附在玻璃表面,除去比较困难,如要防止铬离子吸附,可改用硫酸和硝酸的混合液来清洗玻璃表面。除氢氟酸外,混合酸加热到60~85℃时效果较好。如玻璃表面风化,已形成高硅层,此时需在清洗液中加人一定比例的氢氟酸,例如用硝酸和氢氟酸的混合液,可消除风化层。对中铅玻璃、高铅玻璃以及含氧化钡的玻璃,不适合采用酸清洗,以防止酸对玻璃表面的侵蚀。

    采用NaOH、Na 2 CO 3 等碱性溶液,能较好地清除玻璃表面油脂和类油脂,使这些脂类皂化成脂肪酸盐,然后再用水洗去。但浸泡时间不宜长,除去表面污染物层就终止,避免玻璃表面受碱侵蚀形成凹凸不平层。

    ②  喷射清洗

    为了提高清洗效率,生产中常用喷射清洗的方法,利用运动流体施加于玻璃表面上污染物,以剪切力来破坏污染物与玻璃表面的粘附力,污染物脱离玻璃表面再被流体带走。通常采用一种扇形喷嘴,喷嘴安装接近玻璃处,与玻璃表面之间的距离不超过喷嘴直径的100倍,喷射压力为350kPa,压力愈大,清洗效果愈好。考虑到降低成本,一般先后使用热水、含洗涤剂的水溶液、自来水、去离子水作为溶剂进行喷射清洗。

     

    (2)  加热处理

    加热处理是比较简单的表面清洁方法,可使玻璃表面粘附的有机污物和吸附的水分除去,如在真空下加热,效果更好。一般玻璃加热清洁处理的温度为100~400℃,在超真空下加热到450℃,可得到原子级的清洁表面。

    加热方法可用电阻丝式高温火焰。采用重复“闪蒸法”,即在短周期(几秒钟)加到高温,反复“闪蒸"能成功地清洁表面又避免玻璃表面一些组成的扩散和挥发。不易挥发的油污,可能受热分解而在表面残留碳粒。只有高温火焰,如氢-空气火焰,借具有高热能的气体冲击玻璃表面的油污膜,把能量传给油污分子而有效地去除油污膜。酒精焰不能使玻璃表面获得黑色呵痕,煤气和压缩空气火焰,可使玻璃表面获得痕黑色呵痕。

    (3)  有机溶剂蒸气脱脂

    用有机溶剂蒸气处理玻璃表面,在15s~15min内能清除玻璃表面的油脂膜,可作为后一道清洗工序。常用的有机化合物有乙醇、异丙醇、三氯乙烯、四氯化碳等。在异丙醇蒸气中处理过的玻璃静摩擦系数为0、5~0、64,清洁效果好。在四氯化碳、三氯乙烯蒸气中处理的玻璃静摩擦系数为0、35~0、39,但这些溶剂中氯与玻璃表面的吸附水反应生成盐酸,盐酸会沥滤玻璃表面的碱,所以用上述两种溶剂蒸气处理的玻璃表面常有白粉状的附着物。用异丙醇蒸气处理时,玻璃中碱也会与醇分子中的OH-基团迅速反应,碱被氢取代而从玻璃表面移去,玻璃表面也形成硅胶层,这是此法的缺点。当玻璃表面污染比较严重时,在有机化合物蒸汽处理前,先用去垢剂洗涤,以缩短有机溶剂蒸汽脱脂时间。此法处理后的玻璃带静电,易吸附灰尘,故必须在离子化的清洁空气中处理,以消除静电。

    (4)  超声波清洗

    超声波清洗是将玻璃放在装有清洗液的不锈钢容器中,容器底部或侧壁装有换能器将输入的电振荡换成机械振荡,玻璃在低频(20~100kHz)或高频(1MHz)的超声波振动下进行清洗。低频时,振动液中的气蚀将污浊的玻璃表面的粗粒除去。高气蚀将损坏玻璃表面,所以低频时要小心地控制输出功率。声频时清洗作用较缓和,可用较大的功率。超声波清洗每次操作时间为15秒到几分钟。此法得到静摩擦系数为0、4。

    (5)  综合清洁处理

    实际生产中,由于玻璃表面的污物不是一种类型,往往有多种组分的污物,所以一方面要根据污物的类型来选择清洗剂,另一方面要提高清洗质量和清洗效率,常常不能采用单一清洁处理方法,而是采用多种方法进行综合处理。对于生产不久,油腻、污物比较少的玻璃,可采用喷射清洗法,先喷自来水,冲洗灰尘,再喷洗涤液,清洗油污,然后再喷热水,冲去残留的洗涤液,后再用去离子水清洗。也可将喷射和擦洗结合起来,先喷自来水,冲洗浮灰,再喷洗涤液并用刷子擦洗,然后用水或热水冲洗,后再用去离子水清洗。对于油污比较多的玻璃,先用有机溶剂浸泡或用有机溶剂蒸气脱脂,然后进行喷射清洗,除去灰尘等颗粒状物,后用软化水或酒精冲洗。储存时间比较久,油污又比较多的玻璃,先要用酸浸泡,除去风化层,用水冲洗去残留酸,再用碱性溶液或洗涤剂,并配合刷洗、揩拭或超声振动,以除去油污,然后用水冲洗去残留碱性溶液,后用去离子水、软化水或酒精冲洗。


    清洗液之间往往彼此是不相容的,从一种清洗液换成另一种清洗液之前,必须用水冲洗去残留清洗液以及表面上沉淀物,酸洗后再用碱洗后,中间必须先用水将酸冲洗干净,才能再用碱洗。同时还要注意清洗液之间可溶混性,如从水洗后再用有机溶剂洗时,必须考虑两者之间能否混溶,通常由水换成有机溶剂时,中间需加一种混溶的助溶剂,如用酒精进行中间处理。


    已经清洁好的光学玻璃,应尽快进行加工处理,避免储存时产生再次污染。如必须储存,应放置在封闭容器、保洁柜、干燥箱内的架子上,防止玻璃吸附水分、灰尘和油污。
     

     

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