[發明專利]應用納米膠體射流拋光元件表面的方法

無效

• 申請號: 200910071276.8
• 申請日: 2009-01-15
• 公開（公告）號: CN101462256A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 張飛虎;宋孝宗;張勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B24C1/04
• 分類號: B24C1/04;B24C11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種應用膠體射流拋光元件的方法。

背景技術

隨著現代短波光學、強光光學、電子學及薄膜科學的發展，對元件提出超光滑表面的要求，要求表面粗糙度小于1nm?Rms。具有較低的表面波紋度以及較高的面形精度；表面疵病與亞表面損傷盡可能減少，表面殘余的加工應力極小；晶體表面具有完整的晶格結構，表面無晶格位錯。

非球面器件(尤其是小曲率半徑非球面和自由曲面器件)的超光滑表面加工技術是目前光學加工所面臨的巨大難題。依靠傳統的經驗依賴性的光學加工方法已無法滿足日益發展的光學、電子學對表面要求。各個國家都十分注重研究和開發新型精密研磨和拋光方法，進而出現了許多新的拋光加工方法，其中以機械去除為主的有計算機控制小工具拋光和應力拋光；以流體動力去除為主有磁流變拋光和水射流拋光；以物理碰撞和化學腐蝕去除為主的有離子束拋光和等離子體化學氣化加工；以機械化學綜合去除的有化學機械拋光和彈性發射加工。以上各方法中，以機械方式去除和以流體動力去除的拋光方法，在加工過程中會在元件表面引入晶格缺陷及殘余應力，從而影響最終元件表面的粗糙度，達不到光滑表面的要求；離子束拋光和等離子體化學氣化加工及彈性發射加工，雖可以達到原子級的超光滑表面，但其設備價格昂貴，拋光成本高；化學機械拋光主要應用于較大平面的平整，不適宜加工非球曲面及小區率自由曲面。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的拋光方法難以使元件表面達到超光滑表面的要求或能達到超光滑表面的要求但加工成本過高的問題，提供了一種應用納米膠體射流拋光元件表面的方法。

本發明應用納米膠體射流拋光元件表面的方法如下：在射流壓力為0.1MPa～10MPa、噴射速度為10～200m/s的條件下將納米膠體噴射于元件表面；其中所述的納米膠體的動力粘度為0.001～0.02N·s/m²、pH值為8～12。

上述的納米膠體按重量份數由0.5～15份的納米顆粒、85～99份去離子水、0.1～0.2份pH值調節劑、0.2～1份分散劑和0.05-0.2份聚丙烯酸鈉制成，其中所述的納米顆粒的粒徑為50nm以下；上述的納米顆粒為無機納米顆粒；上述的無機納米顆粒為納米二氧化硅顆粒、納米二氧化鈦顆粒、納米氧化鈰顆粒或納米氧化鋁顆粒；上述的pH值調節劑為AMP?95pH值調節劑或AMP?96pH值調節劑；上述的分散劑為聚羧酸鈉鹽型分散劑或聚丙烯酸鹽型分散劑。

所述的納米膠體的制備方法如下：按重量份數首先將85～99份的去離子水、0.1～0.2份的pH值調節劑、0.2～1份的分散劑和0.05～0.2份的聚丙烯酸鈉混合制得pH值基液，然后以10～60轉/分鐘的攪拌速度將0.5～15份的納米顆粒加入到pH值基液中制得混合液，再以120～300轉/分鐘的攪拌速度將混合液攪拌5～20分鐘后在頻率為10～40KHz的條件下將混合液超聲波分散5～30分鐘，即得納米膠體。上述的納米顆粒為無機納米顆粒；上述的無機納米顆粒為納米二氧化硅顆粒、納米二氧化鈦顆粒、納米氧化鈰顆粒或納米氧化鋁顆粒；上述的pH值調節劑為AMP?95pH值調節劑或AMP?96pH值調節劑。

本發明方法適用于光學玻璃、微晶玻璃、半導體材料及單晶材料等硬脆材料的超精密、超光滑拋光，經過拋光后元件表面粗糙度小于1nm(Rms)，達到了超光滑表面的要求。本發明所用的納米膠體配制方法簡單，原材料容易獲取，成本低，且可重復利用，拋光過程中對加工環境沒有嚴苛要求，在大氣環境中即可實現超光滑表面的拋光，且使用的裝備結構簡單，制造成本低。

附圖說明

圖1是具體實施方式一所用的納米膠體射流拋光裝置圖。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式中應用納米膠體射流拋光元件表面的方法如下：在射流壓力為0.1MPa～10MPa、噴射速度為10～200m/s的條件下將納米膠體噴射于元件表面；其中所述的納米膠體的動力粘度為0.001～0.02N·s/m²、pH值為8～12。