光學鏡片的超聲波清洗

在光學冷加工（gōng）中，超聲波清洗是如何實現洗淨目的的呢（ne）?一般（bān）來說，清洗工藝主要以幹燥的方式（shì）命名，如（rú）IPA工藝，是指利用IPA(異丙醇)蒸汽進行脫水幹（gàn）燥的清洗工藝，純水工藝是指利用熱純水慢提（tí）拉或冷純（chún）水甩幹的方式進行幹燥的清洗工藝。當然（rán），還有其他的命名方式。經過不（bú）斷的變化、發展，光學冷加工中的清洗工（gōng）藝主要以IPA工藝和（hé）純水工藝為主。

IPA工藝包（bāo）括四個流程：洗滌、漂洗、脫水、幹燥。

因為洗滌過程（chéng）分溶（róng）劑清洗和水基清洗，所以有（yǒu）不同的工藝：有先進行溶劑清洗、溶劑蒸汽幹（gàn）燥再進行水基（jī）清洗;也（yě）有先進行溶劑清洗，再（zài）用（yòng）乳化劑溶解溶劑，再進行水基清洗的。顯然，後者在流程上更流暢、緊湊，對設備要（yào）求也簡單。經過（guò）洗滌（dí）後的鏡片表麵不會（huì）有結合（hé）牢固的汙垢，僅可能有一些清洗劑和鬆散汙垢的混合物。

我（wǒ）們知道，無機光學玻璃是一種（zhǒng）過冷的熔融（róng）態（tài）物質，沒有固定的分子結構，它的結構（gòu）式可描述為二氧化（huà）矽和某（mǒu）些（xiē）金屬氧化物形成的網狀結構。其骨（gǔ）架結構為鍵（jiàn）能很大的矽氧共價鍵，外圍是鍵（jiàn）能小、易斷裂的氧與金屬離子形成的離子鍵（jiàn）。在洗滌時，由於超聲場和化（huà）學洗劑的共同作用，某（mǒu）些矽氧鍵含量少（shǎo）或者外圍鍵能特別小的的材料易於在（zài）清洗過（guò）程中發生變化而導致（zhì）洗滌效果不良。所以，選擇性能溫和的洗劑、合適（shì）的洗劑濃（nóng）度、溫度、超聲功率、洗滌時間對保（bǎo）證（zhèng）鏡片的清洗質量十分重要。

利（lì）用流水將洗（xǐ）滌後（hòu）鏡片表麵的洗劑和汙物溶解、排除的（de）過程稱為漂洗。影響漂洗效果的因（yīn）素有以下幾個：洗劑的（de）漂清性能，漂洗水的純度、溫度以及（jí）流動性、超聲波（bō）頻率等（děng）。一般（bān）在40KHz時，在常溫下，電導（dǎo）率為0.1μsm的純水可以保證漂洗（xǐ）的要求。

經過漂洗後的鏡（jìng）片表麵的潔淨（jìng）度應和漂洗水潔淨度一致。當它進入IPA後（hòu），雖然IPA能和純水進行（háng）無（wú）限度的相混溶（róng），但在超聲波的作用下（xià），這種混溶能進行得（dé）更快速（sù）、徹底，從而（ér）使得鏡片表麵的狀（zhuàng）態和混溶後IPA相同。這一過程稱（chēng）為脫水。所以影響脫水的主要因素是IPA的純度、超聲波頻率、脫水時間。一般IPA的最低濃度要高於（yú）97%。

脫水後的鏡片進入IPA蒸汽槽幹燥。蒸汽槽的結構（gòu）大體如下：槽體下（xià）部為IPA液體，四周是高沸點油加熱腔，上部是由（yóu）若幹圈（quān）冷凝管圍繞成的冷凝（níng）區，冷凝管內是由冷水機提供的循環冷水，鏡片由鏈條驅動的托架帶動在幹燥槽內運行。幹燥的原理及過程如下：蒸汽槽IPA在高溫油的加熱下沸騰（téng），蒸汽向上進入冷凝區（qū），在冷凝區形成濃度、溫度相對穩定的蒸汽區，脫水後表麵附有液體（tǐ）IPA的鏡片進入蒸汽區時，蒸（zhēng）汽區的蒸汽在低溫的鏡片表麵冷（lěng）凝液化，衝刷鏡片表麵，如同淋浴，當鏡片表麵溫度（dù）和蒸汽溫度相同時，已不（bú）再附有液態IPA，而（ér）全轉化為IPA。此時，鏡片在托架的帶動下上升回到冷凝區，在這一過程中，由於溫度的漸低，鏡片表麵IPA蒸汽冷凝液化，液化的IPA一部分在表（biǎo）麵張力和重力的作用下離開鏡片，一部分在夾具散熱時揮發離開鏡（jìng）片表麵，經以上（shàng）過程後，鏡片表麵得到幹燥。由此（cǐ）可見，影（yǐng）響幹燥的因素很多：IPA的純度、幹燥位置、鏈條的（de）提升速度、冷水（shuǐ）機的水（shuǐ）溫、冷凝行程的長（zhǎng）短、幹（gàn）燥時間、夾（jiá）具材料（liào）、形（xíng）狀的選用等等（děng）。

以上是IPA工藝的四個流（liú）程簡介，純水工藝由三個流程組成：洗滌、漂（piāo）洗、幹燥。洗滌和漂洗與IPA工藝相同，不再重複。區別在於幹燥。幹燥分兩種（zhǒng）情況，熱純水（shuǐ）慢提拉（lā）和冷純水甩（shuǎi）幹。

電阻率（lǜ）大於15MΩ?M純（chún）水在某一（yī）高溫下，表麵張（zhāng）力能達到最大，漂洗（xǐ）後的鏡片浸入其（qí）中，表麵（miàn）不被潤濕，在傾斜慢提拉離開時，由於極大的表麵張力（lì）。純水迅速在表麵收縮成球（qiú）形離開鏡片（piàn），脫水後的鏡片在（zài）過濾的（de）熱風下而達到幹燥。所以，水的純度、溫度、慢提拉速度、工件的傾斜度、熱風的潔淨度（dù）對（duì）幹燥的影響非常大。

冷純水甩幹的工藝很簡單：經過純水漂洗後的鏡片放入（rù）離心甩幹機中，在工件取得平衡（héng）時，啟動甩幹機，利用離心分離的原理將鏡片表麵的純水分離達到幹燥，對要求不高的鏡片能取得滿意效果，且能節省IPA和場地。但對甩幹機的平衡性能要求很高。

以上是對光學冷加工中超聲波清洗工藝的一些簡介，實現工藝的載體是設備（bèi），一台設計合理、性能穩定的超（chāo）聲波清洗（xǐ）機能充分發揮超聲波（bō）清（qīng）洗工藝的特長。