機械加工工件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及機械加工工件的方法，以及在機械加工作業(yè)過程中使用的流體。
【背景技術(shù)】
[0002]機械加工作業(yè)一廣泛地包括磨削、研磨和拋光操作，遍及各種工廠被廣泛地使用，以便得到所需的表面光潔度和使部件成形。機械加工作業(yè)被廣泛地用在非金屬無機構(gòu)件例如玻璃、玻璃-陶瓷和陶瓷構(gòu)件的情況中，所述玻璃、玻璃-陶瓷和陶瓷構(gòu)件在很多種最終用途中被應(yīng)用。例如，玻璃和玻璃-陶瓷構(gòu)件在商業(yè)和住宅應(yīng)用中被廣泛用作建筑材料。而且，玻璃材料被廣泛地用于電子封裝、光學(xué)應(yīng)用和太陽能應(yīng)用中，以及在照明和建筑應(yīng)用中作為高級材料使用，而且日益增加地被用作平板顯示器。
[0003]玻璃、玻璃-陶瓷和陶瓷的苛求應(yīng)用所寄予的各種設(shè)計要求進一步強調(diào)了對精密機械加工作業(yè)的需求，由于不希望的刮痕、蝕損斑、擦傷或其它表面缺陷機理，所述精密機械加工作業(yè)理想地以高材料移除速率以及受控的或最小化的表面缺陷為特征。
[0004]具體地，在平面工件制備的情況下，研磨和拋光操作被廣泛地使用，其引入對固定磨料的應(yīng)用，其中該磨料粒被固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。這里，固定磨料通常被限定為兩種類型磨料構(gòu)件-粘結(jié)磨料構(gòu)件或砂帶(coated abrasive)構(gòu)件之一。砂帶通常具有與磨料粒粘結(jié)的柔性背襯，而粘結(jié)磨料通常由磨料粒組成，所述磨料粒例如通過形成粒間粘結(jié)相的基質(zhì)被粘結(jié)在一起。這樣的固定磨料應(yīng)該與自由磨料或磨料衆(zhòng)形成對照，在磨料衆(zhòng)中磨料粒一般是松散的，通常是流體懸浮液，例如水懸浮液。固定磨料在機械加工作業(yè)過程中提供多種優(yōu)點，包括潛在提高的平面度和改進的過程控制。但是在本領(lǐng)域中，特別是在玻璃、玻璃-陶瓷和陶瓷構(gòu)件的情況中對使用固定磨料構(gòu)件的改進的機械加工作業(yè)持續(xù)存在需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供機械加工工件的方法，其中流體被應(yīng)用在固定磨料構(gòu)件和工件之間，并且該固定磨料構(gòu)件和工件相對于彼此而移動，以便從工件上去除材料。根據(jù)具體的特征，該工件主要由玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷成分形成，并且該流體包括防阻塞劑。該防阻塞劑由含磷有機化學(xué)物質(zhì)組成。
[0006]根據(jù)另一個實施方式，提供機械加工玻璃工件的方法，其中流體被提供在固定磨料構(gòu)件和玻璃工件之間，并且該固定磨料構(gòu)件和玻璃工件相對于彼此被平移，以便從該工件上去除材料。防阻塞劑可以由具有膦酸酯官能團的有機化學(xué)物質(zhì)組成。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供機械加工玻璃工件的方法，其中非磨料研磨流體被提供在固定磨料構(gòu)件和玻璃工件之間，并且該固定磨料構(gòu)件和玻璃工件相對于彼此被移動。該研磨流體通常包含防阻塞劑和潤滑成分，該防阻塞劑包含具有膦酸酯官能團的有機化學(xué)物質(zhì)以及潤滑成分，所述潤滑成分選自非離子官能化學(xué)物質(zhì)、陰離子官能化學(xué)物質(zhì)、陽離子官能化學(xué)物質(zhì)和兩性官能化學(xué)物質(zhì)。
【具體實施方式】
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供機械加工工件的方法，其始于在固定磨料構(gòu)件和工件之間應(yīng)用流體。通常，固定磨料構(gòu)件如上所述被定義，也就是說，其中磨料粒被固定在適當(dāng)位置的構(gòu)件通常相對于彼此被固定在適當(dāng)?shù)奈恢?粘結(jié)磨料)，或相對于彼此和相對于背襯部件被固定在適當(dāng)?shù)奈恢?砂帶)。固定磨料的實際構(gòu)造可以依據(jù)應(yīng)用而廣泛地變化。例如，砂帶可以利用紙、布、縫編布、非制造和織造材料、纖維或薄膜背襯，以及砂帶可以采用幾種不同的幾何形狀，包括帶、圓盤、薄片、夾層式套管(interlined sleeve)、卷、百葉輪(flap disc)、翼片砂輪和其它幾何構(gòu)造。另一個方面，粘結(jié)磨料典型的形式是固體的整體結(jié)構(gòu)，例如形式為砂輪、筒形砂輪、杯形砂輪、蝶形砂輪、扇形體、圓錐輪、懸掛式砂輪和點狀物、磚形物和棍狀物。該粘結(jié)磨料構(gòu)件的粘結(jié)基質(zhì)可以是玻璃相的形式，例如陶瓷結(jié)合劑，或可替代地，可以是樹脂結(jié)合劑的形式，或其組合的形式。
[0009]而且，在砂輪的具體情況下，該固定磨料可以是工程磨料的形式，其通常具有凸起表面特征圖案，例如以金字塔、隆起、背脊或其它表面特征的形式。轉(zhuǎn)到該工件，通常本發(fā)明的方面限于非金屬的無機材料，例如玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷成分。在上述這些材料中，依據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，具有明顯玻璃相的那些成分諸如玻璃和玻璃-陶瓷復(fù)合材料被機械加工，并且確實，該工件通常基本上可由玻璃組成，也就是說，其不含有實質(zhì)影響其機械加工性的其它非無定形種類。關(guān)于玻璃工件，該玻璃可以是二氧化硅基的，具有二氧化硅微結(jié)構(gòu)構(gòu)架。二氧化硅基玻璃的具體種類包括含顯著含量的B203以及任選地含其它氧化物諸如Na20/K20和A1203的硼硅酸鹽玻璃。其它種類包括堿石灰玻璃，其含有顯著含量的Na20、Ca0、Mg0 和 A1203。
[0010]該工件的實際幾何構(gòu)造可以變化，例如處于凸起或凹入輪廓的形式，包括管道、光學(xué)纖維和其它構(gòu)造。通常，該工件的至少一個主表面是平面的，并且該表面可以經(jīng)歷如本文所描述的機械加工作業(yè)。工件可以是顯微光刻部件的形式，例如堿石灰玻璃或1-線玻璃、熔融石英和氟化1丐、晶片切割基板(wafer blank substrates)、激光窗和其它形式。該工件還可以是平面玻璃的形式，例如在商業(yè)和住宅建設(shè)工業(yè)中使用，以及可以廣泛地包括玻璃-陶瓷成分。其它常用的工件包括用于光學(xué)設(shè)備的玻璃成分，例如，范圍涉及干擾濾波器到平行平面工件和儀表玻璃。
[0011 ] 固定磨料粒的組成可以改變，其包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、石榴石、立方氮化硼、金剛石和被使用的任何其它常用磨料，以及其它物質(zhì)。本發(fā)明的實施方式使用特別具有侵蝕性的磨料，并在這些情況中展示其高效性，例如利用金剛石磨料、碳化物磨料如碳化硼(包括立方碳化硼)和碳化硅以及石榴石的情況。
[0012]而且，固定磨粒的中值粒度可以是小的，例如在大約0.01微米到大約1.5微米的范圍內(nèi)，典型地，在稍微更窄的范圍內(nèi)，例如在大約0.1到1.0微米例如0.10到0.50微米的范圍內(nèi)。在1微米以下的中值粒度規(guī)格通常表示拋光過程，在該過程中通過以低材料去除速率進行加工操作而提供高級表面光潔度。但是，根據(jù)其它實施方式，固定磨料的中值粒度可以更高，高于1微米，例如在2到50微米或2到10微米的級別。在這種情況下，典型地，該機械加工操作以研磨操作為特征。
[0013]根據(jù)各種實施方式，機械加工工件的方法繼續(xù)在該固定磨料構(gòu)件和該工件之間應(yīng)用流體，隨后固定磨料構(gòu)件和工件相對于彼此移動，以從工件上去除材料。在這個方面，固定磨料可以保持固定而工件移動，工件可以保持固定而固定磨料構(gòu)件移動，或可替代地，固定磨料構(gòu)件和工件兩者都被移動。移動可以沿著不同的路徑例如線性移動來進行，如在固定的工件上移動閉環(huán)砂布帶的情況，移動可以是旋轉(zhuǎn)的，如旋轉(zhuǎn)砂輪片或砂輪的情況，或者移動可以是旋轉(zhuǎn)和軌道的結(jié)合，如旋轉(zhuǎn)固定磨料構(gòu)件的情況，其中工件或固定磨料構(gòu)件圍繞著中心軸繞軌道移動。
[0014]根據(jù)具體的特征，該流體含有防阻塞劑，該防阻塞劑通常包含含磷有機化學(xué)物質(zhì)。含磷有機化學(xué)物質(zhì)可以具有選自膦酸酯、磷酸酯、磷酰胺、膦酰胺(phosphonamide)、硫代磷酸酯、硫代膦酸酯、和亞磷酸酯的官能團。根據(jù)具體的實施方式，該官能團是膦酸酯。例如，膦酸酯可以選自甘氨酸-N，N- 二(GDMP)、氨基三(ATMP)、N-2羥乙基-二(HEMPA)、乙二胺四(EDTMPA)、亞己基二胺四、二亞乙基三胺五、膦酰甲酸鹽、羥基膦酰乙酸(ΗΡΑ)、2_膦?；⊥?1，2，4-三羧酸(PBTC)、1-羥基次乙基_1，廣-二膦酸(HEDP)及其鹽。根據(jù)本文所描述的具體加工實施方式，該防阻塞劑至少包括HEDP。
[0015]根據(jù)另一種特征，該流體還可以包括潤滑成分，該潤滑成分選自:1)非離子官能化學(xué)物質(zhì)，包括醇、硫醇、酯、酰胺、胺、氧化胺、或酰亞胺及其衍生物，2)陰離子官能化學(xué)物質(zhì)，包括磷酸鹽、膦酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽或羧酸鹽及其衍生物，3)陽離子官能化學(xué)物質(zhì)，例如季胺或胺鹽和其衍生物，和4)兩性官能化學(xué)物質(zhì)，包括丙酸鹽、甜菜堿、甘氨酸或磺基甜菜堿和其衍生物。
[0016]當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.機械加工工件的方法:其特征在于:在固定磨料構(gòu)件和工件之間應(yīng)用流體，所述工件主要由玻璃、玻璃-陶瓷形成其中(i)所述流體基本由防阻塞劑、潤滑成分和載體溶劑組成，或(ii)如果在流體pH超過溶解在水中的防阻塞劑pH的情況下，所述流體基本由防阻塞劑、潤滑成分、堿和載體溶劑組成，所述防阻塞劑包括含磷的有機化學(xué)物質(zhì)；以及使所述固定磨料構(gòu)件和所述工件相對于彼此移動，以便從所述工件上去除材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械加工玻璃工件的方法，其特征在于:在固定磨料構(gòu)件和玻璃工件之間應(yīng)用流體，其中(i)所述流體基本由防阻塞劑、潤滑成分和載體溶劑組成，或(?)如果在流體pH超過溶解在水中的防阻塞劑pH的情況下，所述流體基本由防阻塞劑、潤滑成分、堿和載體溶劑組成，所述防阻塞劑包含具有膦酸酯官能團的有機化學(xué)物質(zhì)；以及使所述固定磨料構(gòu)件和所述玻璃工件相對于彼此移動，以便從所述工件上去除材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械加工玻璃工件的方法，其特征在于:在固定磨料構(gòu)件和玻璃工件之間應(yīng)用非磨料研磨流體，其中(i)所述研磨流體基本由防阻塞劑、載體溶劑和潤滑成分組成，或(ii)如果在流體pH超過溶解在水中的防阻塞劑pH的情況下，所述流體基本由防阻塞劑、潤滑成分、堿和載體溶劑組成，所述防阻塞劑包含具有膦酸酯官能團的有機化學(xué)物質(zhì)，以及所述潤滑成分選自1)非離子官能化學(xué)物質(zhì)，2)陰離子官能化物質(zhì)，3)陽離子官能化學(xué)物質(zhì)和4)兩性官能化學(xué)物質(zhì)；以及使所述固定磨料構(gòu)件和所述玻璃工件相對于彼此移動，以便從所述工件上去除材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機械加工工件的方法，包括在固定磨料構(gòu)件和工件之間應(yīng)用流體，隨后該固定磨料構(gòu)件和該工件相對于彼此移動。該流體包含防阻塞劑，所述防阻塞劑含有含磷的有機化學(xué)物質(zhì)。
【IPC分類】B24B1/00
【公開號】CN105269411
【申請?zhí)枴緾N201410341196
【發(fā)明人】趙敏
【申請人】趙敏
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月18日