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红外硅透镜

随着红外空空导弹的发展，红外光学材料单晶硅得到了广泛的应用。

介绍了单晶硅材料加工透镜的工艺过程，着重研究了硅透镜的抛光技术，通过受用不同的抛光粉以及抛光模层材料，找到了加工硅透镜的最佳工艺匹配条件。

实验结果表明：使用sio2胶体配制的抛光液（PH10-11）及用抛光布之称的抛光模，采用机械化学方法抛光出的零件表面疵病达到III级（GB1185-74），

并能够通过修改抛光模控制光圈以及光圈的误差，加工出的硅透镜满足导弹光学系统的要求。

随着先进红外空空导弹的发展，各种晶体材料得到了广泛的应用，

目前应用最多的红外光学材料当数硅（Si）和锗（Ge），它们具有金属光泽、质硬易脆，折射率高、色散小，在可见光波段不透光，但在红外波段（3~5微米）具有良好的透过率，广泛用于红外导弹光学系统。

硅单晶的物理性能

纯净的单晶硅呈浅灰色，是一种略具有金属性质的材料。其熔点为1417℃，相当硬且脆。它在许多方面表现为金属，但在有些方面则介于金属（导体）与非金属(绝缘体)之间。

硅透镜加工的难点

⑴精磨工序

精磨是抛光前的一项重要工序，其目的是使零件达到抛光所需的尺寸精度和表面质量。直接影响精磨工序质量的因素有加工设备、模具以及精磨磨料。

①光圈的控制

模具与零件胶盘的相对尺寸要恰当，模具的矢高偏差要在一两微米之内。机床速度与压力要匹配，保证精磨出的零件光圈是低7~8道。304#砂面均匀一致，特别是靠近边缘处容易塌边。

②精磨表面的质量控制

精磨过程容易产生麻点和划痕。麻点产生的主要原因是精磨时间不够或磨削量不足；划痕产生的主要原因是模具表面钝化、硬度或粒度不合适、冷却液不干净等。

⑵抛光工序

抛光的目的一是消除精磨后凹凸不平的毛面以及残余破坏层，保证达到规定的表面疵病等级；二是精修面形，以实现所要求的光圈和光圈误差。抛光过程是将抛光剂和抛光模与零件表面之间，借助二者的相对运动，使零件逐渐抛光成具有一定面形精度和表面质量的光学表面。

晶体抛光时，要求工房温度在24℃以上，相对湿度小于60%，工房内严格防尘，以免划伤零件表面。

① 抛光模及抛光液

光学加工中各工序必须严格分开，以避免磨料相互污染，尤其在初抛光和精抛光之间更应注意避免空气中传播的悬浮微粒污染。在初抛光后将胶盘好人零件上散落的磨料清除干净，避免抛光过程中零件表面受损，可在流水下清刷胶盘去除散落的磨料。

② 抛光剂和抛光模的作用

在抛光过程中，抛光剂对零件表面起着磨削作用，借助抛光剂与零件表面的摩擦，将零件表面的砂眼磨掉，逐渐形成光滑平整的光学表面。选用的抛光粉颗粒要均匀，抛光效率要高；抛光模质量的优劣，对零件表面质量有直接影响。因此要求抛光模硬度合适，表面平整，抛光过程不损伤零件表面；从微观上讲，硅透镜的抛光实际上是一种更精细的研磨。在抛光过程中有两种作用存在于零件表面，这就是机械和化学作用，当这两种作用保持平衡时，抛光出的零件表面质量最好。