一種利用高純氣體混合攪拌的微米亞微米拋光液精選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用高純氣體混合攪拌的微米亞微米拋光液精選方法，特別適用于古典法的超光滑表面拋光用的微米納米級氧化鈰、氧化鐵、氧化鋁拋光液的篩選。屬于光學(xué)冷加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超光滑表面在現(xiàn)代光學(xué)及光電子學(xué)科領(lǐng)域的作用愈來愈重要，相應(yīng)的超光滑加工技術(shù)也成為現(xiàn)代超精密加工技術(shù)的重要組成部分。
[0003]研磨、拋光是最常用的光學(xué)表面制造技術(shù)。高精密光學(xué)表面的形成是通過一系列研磨、拋光步驟達到的，每一步都是使用比上一步更細的磨料。超光滑表面的微觀起伏為幾個原子的尺寸，因此實現(xiàn)超光滑表面加工的關(guān)鍵在于實現(xiàn)表層材料原子量級的去除。
[0004]在依賴于超精細磨粒的超光滑表面拋光中，磨料的硬度、粒度尺寸分布和在拋光液中的含量對拋光去除速率、表面損傷和表面粗糙度有直接而巨大的影響。一般都采用氧化鈰或者氧化鐵等表面硬度較高的小粒徑磨料以取得高的材料去除率，增大磨料的粒徑可以增強拋光過程中的機械作用，進而提高拋光速率，但同時也增加了產(chǎn)生表面劃傷的幾率，磨料的硬度越大，表面損傷也越嚴(yán)重。磨料尺寸的分布直接影響到拋光質(zhì)量，顆粒尺寸分布均勻的磨料比較容易獲得光滑均勻的拋光表面；如果分布不均勻，會產(chǎn)生一些精細的劃痕，嚴(yán)重影響表面質(zhì)量。而且磨料粒度大的拋光液一般都存在穩(wěn)定性和流動性較差，容易產(chǎn)生分層、沉淀等問題，不利于得到超光滑表面；同時殘余顆粒也難于清洗，增加了后續(xù)清洗工藝的難度。在要求非常嚴(yán)格的使用條件下，如作為超低損耗的光學(xué)元件的基板時，拋光殘留的表面劃傷和污染往往會給最終結(jié)果的提高帶來很大的困難。
[0005]粒度分布均勻的超精細的拋光磨料對拋光表面質(zhì)量有決定性的影響，是決定拋光過程和拋光效果的最為關(guān)鍵因素之一。用于超光滑表面拋光的拋光液的磨料粒度要求在微米量級，且粒度分布均勻，特別是要避免拋光粉中含有明顯的大顆粒，以免產(chǎn)生拋光劃痕，影響表面質(zhì)量。值得注意的是，所有的拋光粉，如氧化鈰、氧化鐵、氧化鋯、三氧化二鋁、金剛石微粉、氧化硅等，其顆粒度都有一個粒度分布問題，如何選擇合適的拋光液是超光滑表面拋光工藝中的重要部分，優(yōu)化拋光液的粒度分布對獲得極低表面粗糙度的超光滑表面有著重要的意義。作為是超光滑表面拋光工藝中的關(guān)鍵技術(shù)，高均勻性粒度分布的拋光液篩選配置方法和工藝基本未見報道。
[0006]因此，本發(fā)明提出一種利用高純氣體混合攪拌的微米納米拋光液篩選方法，該篩選方法對于微米級粒度分布的氧化鈰、氧化鐵、氧化鋁拋光液篩選效果好，經(jīng)過篩選的溶液粒度分布更均勻，粒徑更小，用于超光滑表面拋光，不容易產(chǎn)生劃痕，特別適用于古典法的超光滑表面拋光技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提出一種利用高純氣體混合攪拌的微米亞微米拋光液精選方法。
[0008]本發(fā)明提出一種利用高純氣體混合攪拌的微米亞微米拋光液篩選方法，所述適用于古典法的超光滑表面拋光用微米亞微米級氧化鈰、氧化鐵、氧化鋁拋光液的篩選，具體步驟如下:
(1)稱量一定量的拋光粉放入潔凈容器中，加入適量的18ΜΩ去離子水，并混合得到拋光粉水溶液，18ΜΩ去離子水與拋光粉的重量比大于10:1 ；
(2)向步驟(I)得到的拋光粉水溶液中通入潔凈氣體5?8分鐘，使拋光粉水溶液充分混合，通入的潔凈氣體壓強大于0.5bar，通入潔凈氣體流量大于30升/分鐘；
(3)將步驟(2)得到的充分混合的拋光粉水溶液靜置3?5分鐘，可看到拋光粉水溶液中的拋光粉顆粒在重力、浮力和液體的阻力的共同作用下初步出現(xiàn)分層現(xiàn)象；
(4)采用虹吸方法利用虹吸管將潔凈容器內(nèi)上層1/2?2/3體積的溶液吸出，并存放到新的潔凈容器中，可得到粒度分布較均勻的拋光粉溶液；
(5)往步驟(4)得到的吸出的拋光粉溶液中加入18ΜΩ去離子水；
(6)在加入18ΜΩ去離子水的溶液中第二次通入潔凈氣體充分混合5?8分鐘，通入的氣體壓強大于0.5bar，通入氣體流量大于30升/分鐘；
(7)將第二次通氣混合后的溶液靜置3?5分鐘；
(8)采用虹吸方法利用虹吸管將容器內(nèi)上層1/3?1/2體積的溶液吸出并存放到新的潔凈容器中；
(9)得到微粒粒徑分布均勻的拋光液樣品。
[0009]本發(fā)明中，步驟(I)和步驟(4)中所述潔凈容器均為透明玻璃材質(zhì)的廣口瓶或錐形瓶，預(yù)先用酒精和去離子水進行清洗，以去除容器內(nèi)的污染物和顆粒。
[0010]本發(fā)明中，步驟(2)和步驟(6)中所述潔凈氣體為純度大于99.99%的高純氮氣；或經(jīng)過99.99+%除油，殘油含量不能高于0.003ppm，顆粒過濾精度優(yōu)于0.01微米的壓縮空氣。
[0011]本發(fā)明中，整個篩選包括步驟(2-4)的第一次水選和步驟(6-8)的第二次水選共兩次循環(huán)，得到微粒粒徑分布均勻的拋光液。
[0012]本發(fā)明通過高純氣體充分混合粒度分布為微米亞微米的拋光粉與高純?nèi)ルx子水的混合溶液，以及靜置后采用虹吸方式吸出容器內(nèi)上層溶液，實現(xiàn)了粒度為微米亞微米級的拋光液的篩選，不同于普通的拋光粉利用自來水或一般純凈水混合后即進行拋光，經(jīng)過此方法精選后的拋光液能夠有效去除較大顆粒的拋光粉，且拋光液粒度分布更均勻。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點是對利用高純?nèi)ルx子水混合的拋光液，通入潔凈氣體(如高純氮氣，或者經(jīng)過過濾的壓縮空氣)使拋光液充分混合后，避免拋光粉水溶液受到污染；將拋光液靜置3?5分鐘時間，使拋光液中的拋光粉顆粒在重力、浮力和液體的阻力的共同作用下初步出現(xiàn)分層現(xiàn)象，此時拋光液的下層是質(zhì)量較大的大粒徑拋光粉微粒，拋光液上層是質(zhì)量較小的粒徑較小的拋光粉微粒，且溶液中同一層的微粒粒徑分布更為均勻，再利用虹吸的方式吸出上層粒徑較小的拋光液，就可以獲得粒徑分布更均勻、粒徑更小的拋光液。用此拋光液進行超光滑表面拋光，更容易獲得表面粗糙度更低的超光滑表面，不容易產(chǎn)生劃痕，特別適用于古典法的超光滑表面拋光技術(shù)。
【附圖說明】
[0014]圖1是利用高純氣體混合攪拌的微米亞微米拋光液的示意圖。圖中I是玻璃容器，2是微米亞微米拋光粉混合液，3是通入高純壓縮氣體的管道，4是氣體通入液體后產(chǎn)生的氣泡。
[0015]圖2是某兩種500目氧化鈰加入去離子水配置的未經(jīng)過本發(fā)明過程篩選的拋光液的粒度分布。
[0016]圖3是某型微米拋光液篩選過程拋光液