專利名稱：一種超精密復合拋光方法
技術領域：
本發明屬于超精密加工領域，特別涉及ー種超精密復合拋光方法。
背景技術：
目前，國外一般單獨采用化學機械拋光技術、水合拋光技術或非接觸式浮動拋光技術，對エ件進行超精密加工。機械化學研磨是在微粉粒子的撞擊和研磨液的化學作用下產生研磨作用，往除エ件表面的微量材料。該方法經濟性好、生產率高。不僅可達到很高的表面粗糙度等級，而且加工的幾何精度也很高，并在被加工表面幾乎不產生變質層，這對微電子功能材料的加工有很重要的應用價值。水合研磨拋光是ー種積極利用在エ件臨界面上天生水合化反應的研磨拋光方法。 其主要特點是不使用磨粒和加工液，而加工裝置又與目前使用的拋光機相似，只是在水蒸汽環境中進行加工。為此，要盡量避免使用能與エ件產生固相反應的材料拋光盤。隨著拋光盤的旋轉，エ件保持架在它上邊作往復運動。在水合拋光過程中，兩個物體產生相對摩擦，在接觸區產生高溫高壓，エ件表面上的原子或分子呈活性化。利用過熱水蒸汽分子和水作用其表面，使之在基面上形成水合化層。借助過熱水蒸汽(不是游離磨粒)從エ件表面上將該水合化層分離、往除，往除厚度為零點幾個納米，所以可獲得無劃痕、平滑光澤無畸變的潔凈面。浮動研磨拋光利用流體力學原理使拋光器與エ件浮離，在拋光器的エ件表面エ做出了若干楔槽，當拋光器高速旋轉時，由于油楔的動壓作用使エ件或拋光器浮起，其間的磨粒就對エ件表面進行拋光。浮動拋光能夠加工出平面度很高的エ件表面，沒有端面塌邊及變形缺陷。浮動拋光可以用于計算機磁頭磁隙面。光學零件及功能陶瓷材料基片的超精密加工，通過選擇合適的拋光液和化學添加劑可防止出現晶界差，即使是多晶體材料也能獲得表面粗糙度為RaO. 002 μ m的表面。使用極軟的石墨和溶于水的UF來拋光很硬的藍寶石{0001}面,其表面粗糙度可達到RaO. 00008 μ mo采用浮動研磨拋光,不需使用夾具,端面塌邊半徑可小至O. 01 μ m。經過浮動研磨拋光的表面具有良好的結晶特性，同時加工表面沒有殘余壓力。國內外對以上三種拋光技術的結合使用尚未見成熟使用報導。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供ー種超精密復合拋光方法，該方法同時實施或交替實施化學機械拋光/水合拋光/非接觸浮動拋光等復合拋光技術，在加工表面產生交互拋光作用，明顯提高了加工質量和加工エ效；主要用于功能陶瓷元器件最終超精密拋光加工，拋光速度快，比傳統單一拋光方法提高3-5倍。本發明的ー種超精密復合拋光方法，包括(I)化學機械拋光采用超細軟磨粒，高性能石蠟和合成樹脂制得的軟材質研具以及拋光液進行化學機械拋光；水合拋光米用過熱水蒸氣、拋光研具和加熱器進行水合拋光；非接觸浮動拋光采用SiO2膠粒、CeO2磨粒、研具和拋光液進行非接觸浮動拋光；(2)對エ件加工吋，同時實施或交替實施上述化學機械拋光、水合拋光和非接觸浮動拋光，即得經過復合拋光的エ件。所述步驟(I)中的化學機械拋光エ藝參數為超細軟磨粒的粒徑30_50nm ;拋光液為加入水基活性劑的SiO2溶膠堿性拋光液，pH值10. 5 ;拋光溫度20-35°C，壓カO. IMPa，拋光轉速 80-120rpm。
所述步驟(I)中的水合拋光エ藝參數為過熱蒸汽溫度150-400°C，轉速5O-I8Orpm,壓カ lOCUOOMPa。所述步驟(I)中的非接觸浮動拋光エ藝參數為拋光轉速100-500rpm ；Si02膠粒的粒徑30-50nm，Ce02磨粒的粒徑30_100nm ;拋光液為水基活性劑拋光液，pH值8_13 ;拋光溫度20-35で。有益.效果(I)本發明對同一エ件同時實施或交替實施化學機械拋光/水合拋光/非接觸浮動拋光等復合拋光技術，在加工表面產生交互拋光作用，明顯提高了加工質量和加工エ效；(2)本發明綜合了三種超精密拋光方法的優點，揚長避短，在エ件表面產生了交互拋光的正效應；(3)本發明主要用于功能陶瓷元器件最終超精密拋光加工，不僅拋光速度快，比傳統單ー拋光方法提高3-5倍，而且表面加工質量穩定，可完全消除由機械拋光形成的劃痕、凹坑、微裂紋等表面缺陷，井能保證エ件表面的完整結晶性。


圖I為本發明的エ藝流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進ー步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例I(I)化學機械拋光采用超細軟磨粒，高性能石蠟和合成樹脂制得的軟材質研具以及拋光液進行化學機械拋光；其中，超細軟磨粒的粒徑30nm ;拋光液為加入水基活性劑的SiO2溶膠堿性拋光液，pH值10. 5 ;拋光溫度20°C，壓カO. IMPa,拋光轉速80rpm ；水合拋光采用過熱水蒸氣、拋光研具和加熱器進行水合拋光；其中，過熱蒸汽溫度 150°C，轉速 5Orpm,壓カ IOOMPa ；非接觸浮動拋光采用SiO2膠粒、CeO2磨粒、研具和拋光液進行非接觸浮動拋光；其中，拋光轉速IOOrpm ；Si02膠粒的粒徑30nm, CeO2磨粒的粒徑30nm ;拋光液為水基活性劑拋光液，PH值8 ;拋光溫度20°C ；(2)對エ件加工吋，同時實施或交替實施上述化學機械拋光、水合拋光和非接觸浮動拋光，即得經過復合拋光的エ件。實施例2(I)化學機械拋光采用超細軟磨粒，高性能石蠟和合成樹脂制得的軟材質研具以及拋光液進行化學機械拋光；其中，超細軟磨粒的粒徑50nm ;拋光液為加入水基活性劑的SiO2溶膠堿性拋光液，pH值10. 5 ;拋光溫度35°C，壓カO. IMPa，拋光轉速120rpm ；水合拋光采用過熱水蒸氣、拋光研具和加熱器進行水合拋光；其中，過熱蒸汽溫度 400°C，轉速 I8Orpm,壓カ 300MPa ；非接觸浮動拋光采用SiO2膠粒、CeO2磨粒、研具和拋光液進行非接觸浮動拋光；其中，拋光轉速500rpm ；Si02膠粒的粒徑50nm，CeO2磨粒的粒徑IOOnm ;拋光液為水基活性 劑拋光液，PH值13 ;拋光溫度。C ；(2)對エ件加工吋，同時實施或交替實施上述化學機械拋光、水合拋光和非接觸浮動拋光，即得經過復合拋光的エ件。
權利要求
1.ー種超精密復合拋光方法,包括 (1)化學機械拋光采用超細軟磨粒，高性能石蠟和合成樹脂制得的軟材質研具以及拋光液進行化學機械拋光； 水合拋光采用過熱水蒸氣、拋光研具和加熱器進行水合拋光； 非接觸浮動拋光采用SiO2膠粒、CeO2磨粒、研具和拋光液進行非接觸浮動拋光； (2)對エ件加工吋，同時實施或交替實施上述化學機械拋光、水合拋光和非接觸浮動拋光，即得經過復合拋光的エ件。
2.根據權利要求I所述的ー種超精密復合拋光方法，其特征在于所述步驟(I)中的化學機械拋光エ藝參數為超細軟磨粒的粒徑30-50nm ;拋光液為加入水基活性劑的SiO2溶膠堿性拋光液，pH值10. 5 ;拋光溫度20-35°C，壓カO. IMPa，拋光轉速80_120rpm。
3.根據權利要求I所述的ー種超精密復合拋光方法，其特征在于所述步驟(I)中的水合拋光エ藝參數為過熱蒸汽溫度150-400°C，轉速50-180rpm，壓カ100_300MPa。
4.根據權利要求I所述的ー種超精密復合拋光方法，其特征在于所述步驟(I)中的非接 觸浮動拋光エ藝參數為拋光轉速100-500rpm ；Si02膠粒的粒徑30_50nm，Ce02磨粒的粒徑30-100nm ;拋光液為水基活性劑拋光液，pH 8-13 ;拋光溫度20_35°C。
全文摘要
本發明涉及一種超精密復合拋光方法，包括(1)化學機械拋光采用超細軟磨粒，高性能石蠟和合成樹脂制得的軟材質研具以及高效活性加工液進行化學機械拋光；水合拋光采用過熱水蒸氣、拋光研具和加熱器進行水合拋光；非接觸浮動拋光采用SiO2膠粒、CeO2磨粒、研具和拋光液進行非接觸浮動拋光；(2)對工件加工時，同時實施或交替實施上述化學機械拋光、水合拋光和非接觸浮動拋光，即得經過復合拋光的工件。本發明在加工表面產生交互拋光作用，明顯提高了加工質量和加工工效；主要用于功能陶瓷元器件最終超精密拋光加工，不僅拋光速度快，比傳統單一拋光方法提高3-5倍。
文檔編號B24B35/00GK102672593SQ20121018133
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月4日 優先權日2012年6月4日
發明者陶岳雨, 陶近翁 申請人:上海卡貝尼精密陶瓷有限公司