紅外材料硅透鏡

日期：2025-09-20 03:35

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摘要：紅外材料硅透鏡

隨著紅外空空導彈的發展，紅外光學材料單晶硅得到了廣泛的應用。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，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。實驗結果表明：使用sio2膠體配制的拋光液（PH10-11）及用拋光布之稱的拋光模，采用機械化學方法拋光出的零件表面疵病達到III級（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彈光學系統的要求。

隨著先進紅外空空導彈的發展，各種晶體材料得到了廣泛的應用，目前應用*多的紅外光學材料當數硅（Si）和鍺（Ge），它們具有金屬光澤、質硬易脆，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，廣泛用于紅外導彈光學系統。

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的材料。其熔點為1417℃，相當硬且脆。它在許多方面表現為金屬，但在有些方面則介于金屬（導體）與非金屬(絕緣體)之間。

硅透鏡加工的難點

⑴精磨工序

精磨是拋光前的一項重要工序，其目的是使零件達到拋光所需的尺寸精度和表面質量。直接影響精磨工序質量的因素有加工設備、模具以及精磨磨料。

①光圈的控制

模具與零件膠盤的相對尺寸要恰當，模具的矢高偏差要在一兩微米之內。機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精磨表面的質量控制

精磨過程容易產生麻點和劃痕。麻點產生的主要原因是精磨時間不夠或磨削量不足；劃痕產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，保證達到規定的表面疵病等級；二是精修面形，以實現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，借助二者的相對運動，使零件逐漸拋光成具有一定面形精度和表面質量的光學表面。

晶體拋光時，要求工房溫度在24℃以上，相對濕度小于60%，工房內嚴格防塵，以免劃傷零件表面。

① 拋光模及拋光液

光學加工中各工序必須嚴格分開，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表面。選用的拋光粉顆粒要均勻，拋光效率要高；拋光模質量的優劣，對零件表面質量有直接影響。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，硅透鏡的拋光實際上是一種更精細的研磨。在拋光過程中有兩種作用存在于零件表面，這就是機械和化學作用，當這兩種作用保持平衡時，拋光出的零件表面質量*好。