[發(fā)明專利]紫外光誘導納米顆粒膠體射流進行超光滑表面加工的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210053699.9
• 申請日: 2012-03-03
• 公開（公告）號: CN103286694A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋孝宗;龔俊;楊東亞;段紅燕;王繼波
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: B24C1/00
• 分類號: B24C1/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用紫外光誘導納米顆粒膠體射流進行超光滑表面加工技術(shù)。?

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代短波光學、強光光學、電子學及薄膜科學的發(fā)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(jié)構(gòu)，表面無晶格位錯。?

由于納米顆粒具有高比表面及和表面能，使得其在超光滑表面加工領(lǐng)域具有重要的應用。在先技術(shù)中，張飛虎、宋孝宗[1]等人在應用納米膠體射流拋光元件表面的方法(公開號CN101462256，公開日：2009.06.24)中提出了一種應用納米膠體射流拋光元件表面的方法。但是，先技術(shù)應用納米膠體射流拋光元件表面的方法存在材料去除效率低的缺點。張勇[2]等人在膠體液流動壓空化射流拋光裝置及方法(公開號CN101670556，公開日：2010.03.17)提出利用空化射流的方法提高納米顆粒膠體射流的材料去除率，但由于在射流過程中空化效應產(chǎn)生的隨機性，以及空化點的高溫高壓特性，使得其加工去除特性及加工表面質(zhì)量存在不可控因素。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于紫外光誘導納米顆粒膠體射流進行超光滑表面加工的方法。?

本發(fā)明是紫外光誘導納米顆粒膠體射流進行超光滑表面加工的方法，其步驟為：?

(1)選用波長在200-400nm的紫外光作為反應激勵光源；?

(2)按特定成分及組分配制所需的納米顆粒膠體，開啟增壓裝置，對所配?制的納米顆粒膠體進行加壓；?

(3)打開紫外光源，調(diào)節(jié)紫外光聚焦系統(tǒng)，使紫外光束以平行光通過光-液耦合噴嘴后按所需光斑直徑聚焦于光-液耦合噴嘴的噴嘴口。?

(4)開啟控制開關(guān)，使納米顆粒膠體進入光-液耦合噴嘴內(nèi)，與通過光-液耦合噴嘴的紫外光束發(fā)生光-液耦合；?

(5)紫外光束耦合膠體射流束作用在工件表面，與工件表面發(fā)生光催化界面反應，控制工件運動，實現(xiàn)脆硬材料工件的超光滑表面加工。?

本發(fā)明利用在紫外光場與膠體射流動壓場耦合作用下納米顆粒(粒徑在10nm-40nm之間)與加工表面間的光化學反應、界面化學反應以及膠體射流產(chǎn)生的剪切粘滯作用實現(xiàn)對工件表面材料的亞納米級去除。在紫外光誘導納米顆粒膠體射流進行超光滑表面加工的過程中，紫外光的光化學作用對膠體射流中納米顆粒與工件表面間的界面反應進行充分的激勵和強化，從而很大程度提高材料表面原子的去除率，提高超光滑表面制造的效率。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明紫外光誘導納米顆粒膠體射流加工系統(tǒng)示意圖，附圖標記及對應名稱為：圖中1、計算機，2、納米顆粒膠體容器，3、增壓裝置，4、控制開關(guān)，5、納米顆粒膠體射流束，6、可調(diào)紫外光源，7、反射鏡，8、平行紫外光束，9、光-液耦合噴嘴，10、紫外光耦合膠體射流束，11、工件，12、多自由度工作臺，13、反應室，14、納米顆粒膠體循環(huán)設(shè)備。?

圖2為本發(fā)明的加工過程示意圖，圖中5、膠體射流束，8、平行紫外光束，9、光-液耦合噴嘴，10、紫外光耦合膠體射流束，11、工件，15、加工后的工件表面輪廓。?

具體實施方式

本發(fā)明紫外光誘導納米顆粒膠體射流加工超光滑表面的方法，其中紫外光源為低壓、中亞、高壓汞燈或其他發(fā)射紫外光波段的設(shè)備，本方法所用紫外光的波長在200-400nm的范圍內(nèi)。加工過程中紫外光束光斑直徑范圍為0.1～2mm，紫外光束中心輻照強度在0.01-100mW/cm²的范圍內(nèi)可調(diào)。?

按質(zhì)量百分比計，本方法所用的納米顆粒膠體的組分為：無機納米顆粒?0.5～20％、去離子水79～99％、pH值調(diào)節(jié)劑0.1～0.2％、表面活性劑0.2～0.5％。其中所述的無機納米顆粒的粒徑在10nm-40nm范圍，無機納米顆粒為納米二氧化鈦顆粒、納米二氧化硅顆粒、納米氧化鈰顆粒、納米氧化鋁顆粒及上述無機納米顆粒的配對組合等。pH值調(diào)節(jié)劑為碳酸鉀，氫氧化鈉等。表面活性劑為兩性離子表面活性劑氨基酸型R-NH+2-CH2CH2COO-。?