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玻璃抛光机抛光时的处理方式

发布时间:2016/6/14

玻璃抛光机理有不同的学说。最早Beily认为玻璃表面曾具有一定流动性,然后冷却而表面 张力形成光滑的抛光表面,虽然塑性流动是金属特有性质,但玻璃在一定程度上也有此现象,其 流动层厚度为0.025〜lMm,玻璃表面凹凸层被抛光而去除,表面层不完全被抛除掉,而是有相 当数量被转移到正在抛光的玻璃的其他区段,填充隆凸之间的凹陷。

Finch提出抛光时形成性质与玻璃基体有一些区别的卩表面层理论,此表层是抛光过程中玻 璃在抛光剂作用下产生的,抛光剂使玻璃表层分子能克服内聚力而进行位移,表面分子的移动传 到下层分子,使下层分子在此影响下重新排列而形成特殊层,厚度约为4pon,称为(3表面层,此 层比玻璃基体部分易于发生塑性变形,进行着与抛光有关的现象。抛光剂红粉作用于玻璃表面, 将与红粉颗粒同样大小、十分之几微米的玻璃碎屑除去;同时红粉团的运动,引起玻璃表层分子 重排,形成卩层,卩层随玻璃表面的拋除而不断地向内部扩展;这两个过程同时进行,使研磨过 程所留下来的凹凸部分被抛除。抛光初期阶段应有足够的水量,抛光后期减少水分或停止抛光液 的供应,称为干拋光。

Preston将抛光机械理论,应用到抛光过程中,采用树脂抛光盘对玻璃抛光时,极细的抛光 剂颗粒以连续薄层固定分布在拋光盘表面,抛光盘转动时,这些拋光剂颗粒在玻璃表面形成无数 波纹形状的振动擦痕,其尺寸很小,几乎为超微尺寸。这些振动擦痕纵横交叉,在抛光表面形成 细微裂纹连续体系。以后在干抛光阶段,抛光盘与玻璃紧密接触,由于此阶段使抛光盘脱离玻璃 需要很大的力,因此整个裂纹体系都被彻底除去,这时正像Beily所观察到的那样,新表面发生轻微的分子重排。

以后,还有Thompson、Bowden、Klemm、Smekal、Kaller等分别提出了抛光理论,不过不 如Beily、Preston抛光理论影响大,其中大部分认为抛光过程是材料表层的塑性流动,此流动是 由于温度局部升高而引起,或者不取决于温度而由于高压引起,由于形成流动层,材料发生转 移,使极微小不平部分平整,并将研磨留下的裂纹抹平。

对于抛光玻璃表面极微小不平部分的尺寸,学者所得数据也不一致,Tolansky认为1〜4nm, Kaller发现研磨又抛光后,除了有研磨凹陷与裂纹残留的深凹槽以外,还有抛光表面特有精细结 构,其不平部分的尺寸为6〜8nm,Kallei•得出抛光过程中被磨掉抛除的玻璃颗粒平均为1〜1. 2nm。 用干涉条纹测定抛光玻璃表面不平尺寸,各学者得到的结果相差也比较大,美国学者指出表面不 平尺寸小于2nm,EpeH6epr用X射线衍射法测出光学平面的不平部分为±lnm,K6chler用多光 束干涉发现抛光玻璃表面除了研磨凹陷或裂纹所遗留下的凹槽外,还发现了抛光表面所特有的精 细结构,不平部分尺寸为6〜8mn,而前苏联Ky3HeUOB也用多光束干涉法测出抛光隆凸层和凹陷 尺寸则为30〜90nm。

由于各学者所用拋光玻璃成分不同、抛光材料和工艺也有差别,测试方法也不同,即使相同 测试方法,但不是同一台仪器,所以得到的拋光玻璃表面隆凸和凹陷尺寸相差较大。

用电子显微镜照片即可明显观察到抛光不同阶段的玻璃表面形貌,(a)为 连续磨光机第一排抛光盘后,(b)为通过第二排拋光盘,(c)为通过第四排抛光盘。在第一排抛 光盘后玻璃表面有很多凹凸不平的沟槽,通过第二排抛光盘后玻璃不平之处有所减少,到了第四排抛光盘,玻璃表面大部分已平坦,只有个别隆凸和凹陷之处。

前苏联科学家对拋光机理作了系统的研究,形成了 rpe6emuHKOB院士、Kaqa^oB院士为代表 的物理-化学抛光理论,认为拋光是一个复杂的物理-化学过程,其中化学作用是主要的,机械 因素是次要的。

拋光过程中,玻璃与拋光悬浮液中的水发生水解作用,在玻璃表面形成1.5〜7. Onm极薄的硅氧膜

此硅氧膜可防止周围介质与玻璃继续作用,而拋光材料在抛光盘的工作压力及转速下,依靠 机械作用将此高硅氧膜除去。

硅氧膜被除去后,在抛光液中的水又重新与玻璃产生水解作用,形成新的高硅氧膜,以后又 被抛光去除,如此不断作用,即形成抛光过程。

由于新形成的高硅氧膜不断被抛光液除去,且周而复始,使玻璃表面一层层剥离,故抛光过 程中,玻璃重量是逐渐减少的,抛光液的作用,只在玻璃表面进行,而表面下较深处的玻璃并不


水解,也不遭受破坏。

抛光粉颗粒不是从玻璃全部表面去除硅氧膜,而仅在一定的接触点处,即玻璃表面突出之 处,其厚度相当于1.5〜7nm。

决定抛光过程的两个重要因素,第一是硅氧表面膜的成分、性质、厚度和强度,这些又由玻 璃成分、化学性质和参加拋光过程的液体所决定,第二是抛光盘的转速与压力、抛光盘材质、拋 光粉性质。

提高抛光盘的压力,可使其在拋光过程中吸附住更多的抛光粉颗粒;而提高抛光盘转速,在 单位时间内使抛光粉颗粒对玻璃作用数量增加,从而加速拋光过程。

抛光悬浮液中加入少量活性物质对抛光速度有很大影响,拋光悬浮液的pH值也对拋光速度

过程有一定影响。

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