Обработка полирующими абразивами

Это завершающая стадия механической обработки отражающих и преломляющих поверхностей, в результате которой неровности поверхности оказываются меньше длины волны видимой области спектра (R _z < 0, 05 мкм), а ее форма приобретает заданную точность. Полирование представляет собой сложный физико-химической процесс, в котором главным является разрушение стекла зернами абразива, закрепленными в поверхностном слое материала, образующего рабочую поверхность инструмента. При относительном перемещении изделия и инструмента зерна полирующего абразива подобно резцам срезают ультрамикроскопические частицы, пластически деформируя поверхностный слой стекла. Размер образующихся неровностей мал, и поэтому они не обнаруживаются при обычном наблюдении. Условия, необходимые для такого процесса, создаются совокупностью одновременного действия нескольких факторов: упруго-пластическими свойствами материала рабочей поверхности инструмента, которые определяют возможность нивелирования уровня выступающей части зерен, малым размером последних, несжимаемым слоем жидкости в зазоре между притираемыми поверхностями и ограничивающим глубину врезания зерен в стекло. Определенную роль в процессе играют и химические реакции: химическое действие суспензии полирующего абразива на стекло и инструмент, что подтверждается замедлением или ускорением процесса в зависимости от марки стекла и состава суспензии; гидролиз ультрамикроскопических (≈ 10^-2 мкм) частиц стекла, срезаемых зернами абразива. Продукты гидролиза заполняют дефекты (царапины, точки) на полируемой поверхности.

На полированной поверхности стекла при определенных условиях наблюдения можно обнаружить неровности – следы работы зерен полирующего абразива. Их размер, по данным ряда авторов, для стекол, имеющих неодинаковую твердость, лежит в пределах (0, 3 + 3, 0)∙ 10^-2 мкм; в то время как толщина пленки коллоидной кремниевой кислоты, образующейся под действием атмосферной влаги или воды на поверхности стекол разных марок, лежит в пределах (1.5 – 7.0)∙ 10^-2 мкм. Увеличение размера зерна полирующего абразива, повышение упругости материала, образующего рабочую поверхность полировальника, и уменьшение твердости стекла вызывают закономерное увеличение неровностей. В видимой и ИК-областях спектра, когда длина волны света значительно превосходит размер неровностей полированной поверхности, последние не влияют на работу оптической детали. В УФ-области неровности того же размера становятся сопоставимыми с длиной волны. Они вызывают рассеяние света и снижают его пропускание. Строение полированной поверхности имеет существенное значение для подложек, на которые наносят тонкие пленки, где размер неровностей допустим в пределах десятых долей нанометра, а также для деталей из материалов, прозрачных в УФ-области спектра.

Особенностью полированной поверхности является наличие упрочненного (наклепанного) слоя, микротвердость которого превышает микротвердость поверхности излома. Глубина распространения упрочненного слоя зависит от физико-механических свойств оптического материала.