[发明专利]一种红外用薄形硅窗口的加工方法

说明书

本发明公开了一种红外用薄形硅窗口的加工方法，涉及红外光学零件加工技术领域。本发明包括设置在成型过程中的两次退火，成型完成后对硅窗口进行粗磨和精磨，最后利用由漆片、松香和蜂蜡组成的胶合剂将硅窗口通过点胶法上盘，进行抛光；一次退火时间为46～50小时；二次退火匀速加热至550～650℃，且恒温46～50小时，再用与加热速度相同的速率降温至常温。以解决加工中薄形硅窗口变形的问题。

技术领域

本发明涉及红外光学零件加工技术领域，具体的说，是一种红外用薄形硅窗口的加工方法。

背景技术

现代战争中，水面作战舰艇面临各种不对称威胁和反舰导弹威胁，从而推动了舰载光电系统的发展。高精度、轻量化舰载光电系统正是主要发展方向之一，而与其匹配的薄形光学零件的加工在世界各国得到了极大的重视和迅速发展。

对于高精度、轻量化的设计要求，除在光学系统设计上采取一定措施外，对光电系统中的外部光学元件大尺寸窗口进行减薄设计是最直接、最有效的方法，由于光学元件的面形精度决定光学系统精度，而且其重量也直接决定系统的重量和造价，在确保面形精度的前提下，最大限度的降低光学元件质量对于光电系统有效载荷控制具有重要意义。但该方法在降低系统重量的同时，也给该类窗口零件的加工带来了较大困难。

行业内一般将厚度与长度(或直径)比小于1:10的零件称为薄形光学零件，特殊情况下这一比值甚至达到1:40以上。在实际加工过程中，薄形光学窗口零件主要采用的仍是古典抛光，古典抛光是一个复杂的机械、化学、物理综合作用的过程，影响因素较多，极难控制，要想得到合格的光学零件，往往依赖于操作人员的技术熟练程度与加工经验。国内对于高精度薄形光学零件的加工技术仍处于摸索研究阶段，有必要针对红外用薄形硅窗口加工工艺进行研究。

薄形硅窗口在加工中的最大难点主要就集中在窗口的变形问题，主要包括以下三种变形方式。

(1)粘接硅窗口的粘接剂冷却固化后与硅窗口由于收缩率不同而产生的胶结变形。

(2)抛光过程中，抛光模与硅窗口之间的相对运动会产生热量，零件上下表面的温度差异导致面形发生微量变化的热变形。

(3)硅单晶在生长过程中虽然经过退火处理，但还是存在一部分热应力，另外切割过程中也会产生机械应力，应力的存在导致抛光面各处的膨胀系数不同，引起硅窗口光圈变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外用薄形硅窗口的加工方法，以解决加工中薄形硅窗口变形的问题。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术手段：

一种红外用薄形硅窗口的加工方法，包括设置在成型过程中的两次退火，成型完成后对硅窗口进行粗磨和精磨，最后利用由漆片、松香和蜂蜡组成的胶合剂将硅窗口通过点胶法上盘，进行抛光；

一次退火时间为46～50小时；

二次退火匀速加热至550～650℃，且恒温46～50小时，再用与加热速度相同的速率降温至常温。

作为优选的，在所述二次退火时，升温速率与降温速率均为0.5℃/min，且所述一次退火直接在单晶炉内进行，所述二次退火在空气循环炉中进行。

进一步的，所述第二次退火为在完成所述一次退火后，切片成型后进行。

更进一步的，所述漆片、松香和蜂蜡之间的比例为1:10～15:10，并且让三者在70～100℃进行混合，混合完成后，在40～60℃进行保胶72小时。

更进一步的，所述抛光过程采用古典法抛光。

更进一步的，所述抛光时，环境温度在21～23℃，湿度为40％～60％，主轴转速为25～28转/分钟，硅窗口加工时的表面温度为35℃～45℃。

本发明在使用的过程中，具有以下有益效果：