三分鐘學(xué)會(huì)光學(xué)鏡片的清潔方法

潔程度對(duì)光學(xué)鏡片表面處理的產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。因此表面處理前的清潔處理對(duì)于后續(xù)的玻璃表面處理工藝是非常重要的。下面簡(jiǎn)單加以敘述。

1 、 表面清潔度的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

玻璃表面進(jìn)行清洗前，必須檢驗(yàn)玻璃表面清潔度，以此為根據(jù)來選擇清洗方法。常用的檢驗(yàn)方法有：

(1)  玻璃表面與液體的接觸角法

往潔凈的玻璃表面倒上水和乙醇，都能擴(kuò)展而完全潤(rùn)濕，接觸角幾乎等于零。如玻璃表面有污染，水和酒精就不能完全潤(rùn)濕，呈明顯而較大的接觸角。

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(2)  呵痕試驗(yàn)法

用潔凈(經(jīng)過濾)、潮濕的空氣吹向玻璃表面(呵氣)，放在黑色背景前，如玻璃為潔凈的，就呈現(xiàn)黑色、細(xì)薄、均勻的濕氣膜，稱為黑色呵痕。如玻璃表面有污染，水氣就凝集成不均勻的水滴，稱為灰色呵痕。水滴在灰色呵痕上，有明顯的接觸角，而黑色呵痕中水的接觸角接近于零值。這是檢查玻璃表面清潔度常用的簡(jiǎn)便而有效的方法。

(3)  玻璃表面的靜摩擦系數(shù)法

測(cè)量固體與玻璃的靜摩擦系數(shù)是檢查玻璃表面清潔度的一種靈敏的方法。清潔表面具有很高的摩擦系數(shù)，接近于1。玻璃表面如粘有油脂或有吸附膜存在，靜摩擦系數(shù)減少，如玻璃吸附硬脂酸層時(shí)，靜摩擦系數(shù)僅為0.3。

通過測(cè)定玻璃表面靜摩擦系數(shù)，可以半定量地得到玻璃表面的清潔度，由此可評(píng)估各種不同方法的清洗效果。

2 、 清潔處理方法

清潔玻璃表面的方法很多，主要根據(jù)玻璃表面原有的污染程度、滿足后續(xù)的玻璃表面處理工藝以及最終產(chǎn)品使用的目的要求，可選其中一種清潔方法，也可采用把幾種方法結(jié)合起來使用。

玻璃表面清潔有原子級(jí)的清潔表面和工藝技術(shù)上的清潔表面兩種類型。原子級(jí)清潔表面需在超真空條件下進(jìn)行，是特殊科學(xué)用途所要求的。一般只需要工藝技術(shù)上的清潔表面，來滿足對(duì)產(chǎn)品加工的要求。

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常用的清潔處理方法有：

(1)  用溶劑清洗

常用的溶劑有水溶液（酸或堿溶液，洗滌劑水溶液等）；無水溶劑（乙醇、丙酮、乳化液等）。通常根據(jù)玻璃表面污染物的性質(zhì)來選擇溶劑的種類。

①  擦洗和浸洗

最簡(jiǎn)單的擦洗方法是用脫脂棉、鏡頭紙、橡皮輥或刷子，蘸水、酒精、去污粉、白堊等擦拭玻璃表面。擦洗時(shí)要防止將玻璃磨傷，同時(shí)要將表面殘余的去污粉、白堊用純水和乙醇清洗掉。

另一種常用方法是將玻璃放在裝有溶劑的容器中，進(jìn)行浸泡清洗。浸泡一定時(shí)間后，用鑷子或其他特制夾具，將清洗過的玻璃取出，用純棉布擦干，此法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本也較低。

用于清洗的有機(jī)溶劑有乙醇、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、異丙醇、甲苯等。

除了利用溶劑溶解污物外，還可利用、溶劑和玻璃表面的化學(xué)反應(yīng)，以清洗表面，如采用酸洗和堿洗。實(shí)驗(yàn)室常用的洗液為K 2 Cr 2 O 7 和H 2 SO 4 的混合液，能氧化玻璃表面油污，使油污從玻璃表面除去。鉻離子容易吸附在玻璃表面，除去比較困難，如要防止鉻離子吸附，可改用硫酸和硝酸的混合液來清洗玻璃表面。除氫氟酸外，混合酸加熱到60～85℃時(shí)效果較好。如玻璃表面風(fēng)化，已形成高硅層，此時(shí)需在清洗液中加人一定比例的氫氟酸，例如用硝酸和氫氟酸的混合液，可消除風(fēng)化層。對(duì)中鉛玻璃、高鉛玻璃以及含氧化鋇的玻璃，不適合采用酸清洗，以防止酸對(duì)玻璃表面的侵蝕。

采用NaOH、Na 2 CO 3 等堿性溶液，能較好地清除玻璃表面油脂和類油脂，使這些脂類皂化成脂肪酸鹽，然后再用水洗去。但浸泡時(shí)間不宜長(zhǎng)，除去表面污染物層就終止，避免玻璃表面受堿侵蝕形成凹凸不平層。

②  噴射清洗

為了提高清洗效率，生產(chǎn)中常用噴射清洗的方法，利用運(yùn)動(dòng)流體施加于玻璃表面上污染物，以剪切力來破壞污染物與玻璃表面的粘附力，污染物脫離玻璃表面再被流體帶走。通常采用一種扇形噴嘴，噴嘴安裝接近玻璃處，與玻璃表面之間的距離不超過噴嘴直徑的100倍，噴射壓力為350kPa，壓力愈大，清洗效果愈好?？紤]到降低成本，一般先后使用熱水、含洗滌劑的水溶液、自來水、去離子水作為溶劑進(jìn)行噴射清洗。

(2)  加熱處理

加熱處理是比較簡(jiǎn)單的表面清潔方法，可使玻璃表面粘附的有機(jī)污物和吸附的水分除去，如在真空下加熱，效果更好。一般玻璃加熱清潔處理的溫度為100~400℃，在超真空下加熱到450℃，可得到原子級(jí)的清潔表面。

加熱方法可用電阻絲式高溫火焰。采用重復(fù)“閃蒸法”，即在短周期(幾秒鐘)加到高溫，反復(fù)“閃蒸"能成功地清潔表面又避免玻璃表面一些組成的擴(kuò)散和揮發(fā)。不易揮發(fā)的油污，可能受熱分解而在表面殘留碳粒。只有高溫火焰，如氫－空氣火焰，借具有高熱能的氣體沖擊玻璃表面的油污膜，把能量傳給油污分子而有效地去除油污膜。酒精焰不能使玻璃表面獲得黑色呵痕，煤氣和壓縮空氣火焰，可使玻璃表面獲得痕黑色呵痕。

(3)  有機(jī)溶劑蒸氣脫脂

用有機(jī)溶劑蒸氣處理玻璃表面，在15s～15min內(nèi)能清除玻璃表面的油脂膜，可作為最后一道清洗工序。常用的有機(jī)化合物有乙醇、異丙醇、三氯乙烯、四氯化碳等。在異丙醇蒸氣中處理過的玻璃靜摩擦系數(shù)為0.5～0.64，清潔效果好。在四氯化碳、三氯乙烯蒸氣中處理的玻璃靜摩擦系數(shù)為0.35～0.39，但這些溶劑中氯與玻璃表面的吸附水反應(yīng)生成鹽酸，鹽酸會(huì)瀝濾玻璃表面的堿，所以用上述兩種溶劑蒸氣處理的玻璃表面常有白粉狀的附著物。用異丙醇蒸氣處理時(shí)，玻璃中堿也會(huì)與醇分子中的OH－基團(tuán)迅速反應(yīng)，堿被氫取代而從玻璃表面移去，玻璃表面也形成硅膠層，這是此法的缺點(diǎn)。當(dāng)玻璃表面污染比較嚴(yán)重時(shí)，在有機(jī)化合物蒸汽處理前，先用去垢劑洗滌，以縮短有機(jī)溶劑蒸汽脫脂時(shí)間。此法處理后的玻璃帶靜電，易吸附灰塵，故必須在離子化的清潔空氣中處理，以消除靜電。

(4)  超聲波清洗

超聲波清洗是將玻璃放在裝有清洗液的不銹鋼容器中，容器底部或側(cè)壁裝有換能器將輸入的電振蕩換成機(jī)械振蕩，玻璃在低頻(20～100kHz)或高頻(1MHz)的超聲波振動(dòng)下進(jìn)行清洗。低頻時(shí)，振動(dòng)液中的氣蝕將污濁的玻璃表面的粗粒除去。高氣蝕將損壞玻璃表面，所以低頻時(shí)要小心地控制輸出功率。聲頻時(shí)清洗作用較緩和，可用較大的功率。超聲波清洗每次操作時(shí)間為15秒到幾分鐘。此法得到靜摩擦系數(shù)為0.4。

(5)  輝光放電處理

將兩片玻璃夾起來，兩端夾人錫箔并通電，即沿玻璃表面放電，則表面上的異物可除去。實(shí)際應(yīng)用較多的為輝光放電，在氬、氧等氣體中放電電壓500～5000V，產(chǎn)生等離子體，玻璃放在等離子體中，受到輝光放電等離子體中電子、陽離子、受激原子和分子轟擊，使表面清潔。此法常用于鍍膜時(shí)玻璃基片的清潔處埋。

(6)  紫外線輻照處理

利用紫外線輻照玻璃表面，使玻璃表面的碳?xì)浠衔锏任畚锓纸?，從而達(dá)到清潔目的。在空氣中用紫外線輻照玻璃15h就能得到清潔的表面。如果增加紫外線的能量，用可產(chǎn)生臭氧波長(zhǎng)的紫外線輻照玻璃1min就可產(chǎn)生很好的效果，這是由于玻璃表面的污物受到紫外激發(fā)而離解，并與臭氧中高活性原子態(tài)氧作用，生成易揮發(fā)的H 2 O、CO 2 和N 2 ，導(dǎo)致污物被清除。

(7)  離子轟擊處理

離子轟擊或稱離子蝕刻、離子濺射，在表面測(cè)試儀中常用來清潔樣品表面。常用濺射離子為Ar+離子，由離子槍加速，加速能量為500～104eV，工作束流為1～200µA。濺射的Ar+可逐步剝?nèi)ケ砻嫖廴疚镔|(zhì)，隨濺射時(shí)間的增加，剝?nèi)サ谋砻鎸由疃纫苍黾?。在利用高能離子轟擊玻璃污物的同時(shí)，也會(huì)使玻璃表面本身的一些組成刻蝕去，所以應(yīng)控制合適的濺射速度和濺射時(shí)間，以獲得清潔的玻璃表面，又不致影響原有表面的組成和結(jié)構(gòu)。

(8)  干冰清洗

此方法是上世紀(jì)80年代末開始應(yīng)用的清洗技術(shù)，目前國(guó)外在航空業(yè)、汽車制造、食品加工等工業(yè)方面已廣泛應(yīng)用。將干冰顆粒磨成細(xì)粉，通過噴射清洗機(jī)，與壓縮空氣混合，噴射到被清洗物品的表面，起到類似刮刀的作用，將污垢迅速剝離、清除。此法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境無任何污染，速度快、效率高、成本低、操作簡(jiǎn)便，并在被清洗物表面不殘留清洗介質(zhì)，不需要進(jìn)一步清洗與干燥。在玻璃工業(yè)的表面清洗方面很有應(yīng)用前景。

(9)  綜合清潔處理

實(shí)際生產(chǎn)中，由于玻璃表面的污物不是一種類型，往往有多種組分的污物，所以一方面要根據(jù)污物的類型來選擇清洗劑，另一方面要提高清洗質(zhì)量和清洗效率，常常不能采用單一清潔處理方法，而是采用多種方法進(jìn)行綜合處理。對(duì)于生產(chǎn)不久，油膩、污物比較少的玻璃，可采用噴射清洗法，先噴自來水，沖洗灰塵，再噴洗滌液，清洗油污，然后再噴熱水，沖去殘留的洗滌液，最后再用去離子水清洗。也可將噴射和擦洗結(jié)合起來，先噴自來水，沖洗浮灰，再噴洗滌液并用刷子擦洗，然后用水或熱水沖洗，最后再用去離子水清洗。對(duì)于油污比較多的玻璃，先用有機(jī)溶劑浸泡或用有機(jī)溶劑蒸氣脫脂，然后進(jìn)行噴射清洗，除去灰塵等顆粒狀物，最后用軟化水或酒精沖洗。儲(chǔ)存時(shí)間比較久，油污又比較多的玻璃，先要用酸浸泡，除去風(fēng)化層，用水沖洗去殘留酸，再用堿性溶液或洗滌劑，并配合刷洗、揩拭或超聲振動(dòng)，以除去油污，然后用水沖洗去殘留堿性溶液，最后用去離子水、軟化水或酒精沖洗。

清洗液之間往往彼此是不相容的，從一種清洗液換成另一種清洗液之前，必須用水沖洗去殘留清洗液以及表面上沉淀物，酸洗后再用堿洗后，中間必須先用水將酸沖洗干凈，才能再用堿洗。同時(shí)還要注意清洗液之間可溶混性，如從水洗后再用有機(jī)溶劑洗時(shí)，必須考慮兩者之間能否混溶，通常由水換成有機(jī)溶劑時(shí)，中間需加一種混溶的助溶劑，如用酒精進(jìn)行中間處理。

已經(jīng)清潔好玻璃，應(yīng)盡快進(jìn)行加工處理，避免儲(chǔ)存時(shí)產(chǎn)生再次污染。如必須儲(chǔ)存，應(yīng)放置在封閉容器、保潔柜、干燥箱內(nèi)的架子上，防止玻璃吸附水分、灰塵和油污。