[發明專利]一種用于KDP晶體的拋光液及高效研磨拋光工藝

在審

• 申請號: 202210746930.6
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115181498A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 郭江;高菲;俞學雯;潘博
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;大連理工大學寧波研究院
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;B24B1/00
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

本發明屬于研磨拋光加工技術領域，提供一種用于KDP晶體的拋光液及高效研磨拋光工藝。所述的拋光液為由磨粒、反應物、添加劑、有機溶劑、去離子水組成的非水基化學機械拋光液。高效研磨拋光工藝包括粗研、精研、拋光、清洗。本發明在研磨階段通過固結磨料墊表層有效磨粒的微切削作用快速去除線切割產生的宏觀加工紋理以及脆性損傷。本發明將研磨分為兩個階段，兼顧研磨效率和表面質量；在拋光階段，利用拋光液中反應物的化學作用、去離子水的溶解作用、磨粒的機械作用實現對材料的去除，可在低壓下快速將晶體表面粗糙度降至納米級；采用的固結磨料研磨拋光墊，不易造成表面損傷，加工效率高。

技術領域

本發明屬于研磨拋光加工技術領域，涉及一種用于軟脆易潮解晶體的高效加工方法，特別涉及一種KDP晶體的光滑表面快速加工方法。

背景技術

磷酸二氫鉀(KDP)晶體，化學式為KH₂PO₄，具有激光損傷閾值高、光學吸收系數低、光學均勻性好、非線性系數大等優良性質，是高功率激光武器、慣性約束核聚變裝置等國家重大戰略裝備中的關鍵光學材料。但由于KDP晶體存在軟脆、易潮解、導熱性差、各向異性極強等難加工特性，使得其難以實現高效高質量的加工。

目前，KDP晶體加工通常是先用線切割技術將單晶晶錠分割成KDP晶體毛坯，再經過單點金剛石飛切去除毛坯表面的宏觀加工紋理和脆性損傷，最后通過超精密加工技術使KDP晶體表面達到目標水平。然而，單點金剛石飛切材料去除率存在較大瓶頸，并且單點金剛石飛切容易引入小尺度波紋。為去除單點金剛石飛切產生的小尺度波紋，往往采用拋光技術，現針對KDP拋光的專利有很多，有磁流變拋光、離子束拋光、基于水溶解作用的拋光等。專利CN201410288335.8公開了一種易潮解磁流變拋光方法，但是磁流變拋光效率較低，不適合拋光較大尺寸晶體。專利201610271922.5公開了一種磷酸二氫鉀類晶體的表面拋光方法，包括旋涂一層平坦化層，熱處理，離子束刻蝕等步驟，但該方法需要足夠的真空度，機床結構復雜，加工效率低。專利200810064046.4公開了一種磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，專利200910010268.2公開了一種用于軟脆易潮解晶體的非水基無磨料拋光液，上述專利是利用水對KDP的溶解作用和進行材料去除，但是此方法需要嚴格控制水的含量，導致材料去除率過低。此外，專利202010992961.0公開了一種無水拋光KDP晶體的方法，拋光液由油酸甲酯、碳化硅/氧化鋁磨粒混合磨粒、無水碳酸鈉組成，但是由于KDP晶體具有軟脆特性，使用的碳化硅和氧化鋁磨粒硬度較高，易產生磨粒嵌入等問題。專利202110246315.4公開了一種固結磨料拋光墊及易潮解KDP晶體干式拋光方法，用于KDP晶體的干式拋光的固結磨料拋光墊中包含磨粒、反應物、催化劑、固化劑和結合劑。然而，該方法拋光時產生的廢屑不能及時排出，易損傷晶體表面，影響加工質量。對于KDP晶體的大尺寸大批量的應用需求，現有KDP晶體超精密加工技術的效率普遍較低，需耗費大量時間才能去除晶體毛坯表面的宏觀加工紋理和損傷。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明開發了一種用于KDP晶體的拋光液及高效研磨拋光工藝，可實現KDP晶體在切割后的高效加工，使KDP晶體表面快速降至納米級粗糙度

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種用于KDP晶體的拋光液，所述的拋光液為由磨粒、反應物、添加劑、有機溶劑、去離子水組成的非水基化學機械拋光液。

所述拋光液反應物為KOH、K₂CO₃、KHCO₃等中堿性物質中一種或一種以上組合，其在拋光液中的質量比為0.02％-0.10％。其作用是與作為酸式鹽的KDP晶體化學反應，在晶體表面形成產物層K₂HPO₄和K₃PO₄。