[发明专利]一种光学玻璃抛光专用磁流变液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超精密加工及光学加工技术领域，具体涉及一种光学玻璃抛光专用磁流变液及其制备方法。

背景技术

近年来，随着光电子技术的发展，新型高性能、高精度、高集成度的光电子系统不断涌现，以光学玻璃和微晶玻璃等为代表的硬脆光学材料对光学加工技术提出了很高的要求。目前，具有超光滑表面的光学零件已应用于激光陀螺仪反射镜﹑红外导弹的调制盘﹑滤波器及蓝宝石窗口﹑激光核聚变用的反射镜﹑天文望远镜的反射镜、大规模的集成电路光刻机等。在以光电和光学技术为支撑的高技术武器中，超光滑表面光学零件更显得特别重要。例如，在现代飞机中，激光制导及测距系统中使用的波形平面特殊组合棱镜，航测系统中的各类摄影镜头，激光陀螺的石英玻璃腔体和反射镜，精密激光陀螺中的反射镜基片平面度要求小于0.06μm，表面粗糙度要求达到Ra≤0.5nm。由于现代短波光学、强光光学、电子学及薄膜科学的发展要求光学元件应具有高反射率、高面形精度、低粗糙度及高强度，因此对光学器件表面的要求更为苛刻，如表面无晶格畸变缺陷，基本不存在残余应力，极低的表面粗糙度(Ra≤1nm)、无外来杂质污染、高几何精度、且衬底表面应具有准确的晶向。

因此要满足现代光学元器件的超高精度要求，并在此基础上力求提高光学加工的效率，就必须在完善传统的精密加工方法的同时，寻找采用新原理的光学加工工艺方法。作为智能材料之一的磁流变液(MagnetorheologicalFluid,简称MRF)，其粘度、屈服应力和塑性可由磁场强度控制无级变化，当在磁场中时，能够在1ms之内由自由状态一直变化到固态，当磁场移去后又立即恢复原态，从而可实现对流体介质的可控。1986年Kordonskii提出把MRF应用于光学透镜的加工，美国罗彻斯特大学光学制造中心(CenterforOpticsManufacturing，简称COM)提出并验证了MRF用于非球面加工的概念，利用MRF方法对直径小于50mm的光学玻璃元件进行了加工。结果材料为熔石英的球面元件表面粗糙度降到0.8nm(rms)面形误差为0.09μm(PV)，而材料为SK7的球面光学元件面形误差达到0.07μm(PV)。材料为BK7的非球面元件表面粗糙度降到1nm(rms)，面形误差为0.86μm(p-v)。

在磁流变抛光过程中，磁流变液起着极其重要的作用，它不仅要在电磁场的作用下能够及时而准确地发生固相—液相的相互转化，而且还起着承载抛光颗粒，实现对光学玻璃表面进行机械、化学综合去除的作用。因此磁流变液的性能的好坏直接关系着光学玻璃的抛光效果。目前，包括美国、德国、日本等各主要工业国家都在竞相进行各种形式磁流变液的研制工作。美国的LOAD公司、福特汽车公司等都对磁流变液的应用及机理进行了研究。并且LOAD公司推出了多种油基的磁流变液和3种水基磁流变液商品面世。

目前市场上的商用磁流变液主要是是面向汽车减震器、制动器、密封器等应用而开发的，其主要是以其流变性能为主要开发目标。而作为光学抛光的工具，磁流变液不仅仅要求要满足流变性能要求，其载液及抛光颗粒的选择、PH值的控制等也直接影响着光学玻璃的抛光质量。因此光学玻璃抛光用磁流变液的配制必须综合考虑其成分对剪切屈服应力、稳定性、工作温度范围及机械加工性能的影响。因此从这个意义上来说，目前市场上商用磁流变液还不具备光学抛光所需性能，无法真正实现高效高精度的光学抛光加工，极大限制了磁流变抛光技术更进一步的发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有光学玻璃元器件磁流变抛光加工没有专用的磁流变液作为抛光介质，导致光学玻璃磁流变抛光加工效率较低、容易造成亚表面损伤等问题，提供一种光学玻璃抛光专用磁流变液。

本发明的第二个目的是提供一种光学玻璃抛光专用磁流变液的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种光学玻璃抛光专用磁流变液，按重量百分比由下述组份制成：羰基铁粉30％-70％，金刚石颗粒1％-10％，羧甲基纤维素钠1％-5％，碳酸钠0.1％-2％、聚乙二醇0.5％-2％、三乙醇胺0.1％-1％、四硼酸钾0.5％-2％、苯骈三氮唑0.1％-2％、六次甲基四胺0.1％-1％，其余为水。

金刚石颗粒的粒径优选3-40μm。

一种光学玻璃抛光专用磁流变液的制备方法，包括如下步骤：