[發明專利]一種用于熔石英的拋光組合物

有效

• 申請號: 201711361111.5
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108148507B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 潘國順;周艷;羅海梅;陳高攀;鄒春莉;羅桂海;徐莉
• 申請（專利權）人: 清華大學;深圳清華大學研究院
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明涉及一種用于熔石英的拋光組合物，屬于光學先進制造技術領域。本發明所述組合物包括磨料、拋光促進劑、拋光平衡劑、pH調節劑和水，所述磨料為氧化硅或\和氧化鋁,所述拋光促進劑為帶羥基的一元或多元酸及其鹽，所述拋光平衡劑為纖維素類和芳基磺酸類的混合物，所述pH調節劑為無機酸類,所述拋光組合物的pH值為0.5?5。本發明提供的拋光液主要適用于光學先進制造中熔石英超精表面拋光，具有拋光去除速率高、拋光穩定性好的特點，經其拋光后的熔石英表面超光滑，無劃痕、凹坑等表面缺陷，表面粗糙度Rq小于0.1納米。

技術領域

本發明屬于光學先進制造技術領域，特別涉及一種用于熔石英的拋光組合物。

背景技術

光學技術被廣泛應用于激光技術、電子通信、醫療保健等領域，在現代軍事和民用高科技領域發揮著重要作用。熔石英，因為其熱導率低、熱膨脹系數小及優良的紫外光透射性等特性，成為大型高功率激光系統中極其重要的光學材料。

熔石英的加工，通常包括切割、磨削、研磨和拋光過程。拋光后表面質量對光學元件的使用壽命、成像質量和激光損傷閾值具有至關重要的作用。隨著對高功率、高能量激光器的需求，對光學元件拋光表面質量和表面狀況的要求也日趨嚴苛。

目前，熔石英拋光工序中，不論是采用化學機械拋光，還是采用磁流變拋光，主流都使用氧化鈰作為磨料，但拋光后表面會存在鈰等金屬元素殘留擴散，以致于元件的激光損傷閾值被降低，易產生激光損傷。同時，氧化鈰拋光液拋光后的熔石英表面質量一般，還會在材料表面/亞表面區域產生各種缺陷。何祥等在《強激光與粒子束》(2016年10期101007-1～101007-5頁)上報道，使用商用氧化鈰拋光液拋光熔石英后，其表面粗糙度Rq約為0.8nm。

因此，針對熔石英加工存在的問題，亟待尋求一種更好平衡化學與機械作用的拋光組合物，以實現光學元件極端制造中超光滑、極低損傷表面的更高需求。

發明內容

本發明針對目前熔石英拋光的技術瓶頸，提出一種用于熔石英的拋光組合物。

一種用于熔石英的拋光組合物，其特征在于，所述組合物包括磨料、拋光促進劑、拋光平衡劑、pH調節劑和水，所述磨料為氧化硅或\和氧化鋁,所述拋光促進劑為帶羥基的一元或多元酸及其鹽，所述拋光平衡劑為纖維素類和芳基磺酸類的混合物，所述pH調節劑為無機酸類,所述拋光組合物的pH值為0.5-5。

本發明所述各組分重量百分含量為：

所述纖維素類和芳基磺酸類的重量比為1:0.05～1:20,所述氧化硅的平均粒徑為20-200納米。

所述磨料優選5-15wt％，所述拋光促進劑優先0.1-2wt％，所述拋光平衡劑優先0.15-0.6wt％，所述pH調節劑優先0.2-5wt％

所述拋光促進劑為乳酸、酒石酸、乙醇酸、蘋果酸、檸檬酸、α-羥基異丁酸、甘油酸、葡糖酸、水楊酸、乙二胺四乙酸、五倍子酸及其鹽中的一種或幾種。

所述纖維素類為甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羧甲基羥丙基纖維素、醋酸纖維素及其鈉鹽中的一種或幾種。

所述芳基磺酸類為苯磺酸、對甲苯磺酸、2-甲酰苯磺酸、4-羥基苯磺酸、3-氨基-4-羥基苯磺酸、6-氨基甲苯-3-磺酸、聯苯胺-3-磺酸、二苯基胺-4-磺酸、對二甲苯-2-磺酸、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉二磺酸中的一種或幾種。

所述pH調節劑為硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、氨基磺酸、次磷酸、亞磷酸或焦磷酸中的一種或幾種。