CN104119802A - 一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于是由下列重量百分比的原料制备而成：硅溶胶90-94％，助磨剂0.05-2％，腐蚀剂1-3％，分散剂及pH值调节剂共1-2％，稳定剂0.05-1％，其余的为去离子水。该纳米浆料抛光速率高、无环境污染、性能稳定、成本较低，特别可以解决C向蓝宝石材料抛光后再结晶的问题。

Description

一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料
技术领域
本发明涉及抛光材料制备技术领域，特别是一种用于C向蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料。
背景技术
人造蓝宝石(Al2O3)又称白宝石，透明，是一种物理特性、机械特性和化学特性三者独特组合的优良材料，与天然宝石具有相同的光学特性和力学性能，且有很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，化学性质非常稳定，大多数酸溶液无法溶解它；光透性能好，它对红外线透过率高；耐磨，硬度仅次于金刚石,达莫氏9级；在高温下仍具有较好的稳定性，熔点为2030℃，因此被广泛地应用于工业、国防、航空航天等领域,如用作固体激光、红外窗口、半导体芯片的衬底片、精密耐磨轴承材料等。蓝宝石作为衬底材料，具有高温下(1000℃)化学性质稳定、容易获得大尺寸以及价格便宜等优点。目前只有化学机械抛光(CMP)技术可以真正使蓝宝石衬底片实现全局平整化。但是在CMP后蓝宝石表面易结晶、难清洗、残留物有毒害的问题，而且现有的切削液效果并不理想。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料(即抛光液)，该纳米浆料抛光速率高、无环境污染、性能稳定、成本较低，特别可以解决C向蓝宝石材料抛光后再结晶的问题。
本发明提供的一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，是由下列重量百分比的原料制备而成：硅溶胶90-94％，助磨剂0.05-2％，腐蚀剂1-3％，分散剂及pH值调节剂共1-2％，稳定剂0.05-1％，其余的为去离子水。
优选地，所述的硅溶胶是粒径150nm的纳米硅溶胶，其质量浓度为30-45％。
优选地，所述助磨剂由以下重量百分含量的组分组成：三乙醇胺50％，叔丁醇20％，乙二醇30％。
优选地，所述腐蚀剂由以下重量百分含量的组分组成：四甲基氢氧化铵50-80％，溴化铵20-50％。
优选地，所述分散剂由以下重量百分含量的组分组成：丙三醇和/或聚乙二醇30％，去离子水70％。
优选地，所述pH值调节剂由以下重量百分含量的组分组成：四甲基氢氧化铵和/或三乙醇胺50％，去离子水50％。
优选地，所述稳定剂为二乙二醇单甲醚。
优选地，所述pH值调节剂与分散剂的质量比为1:1。
本发明提供的一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，该纳米浆料，配伍及配比科学合理，抛光速率高、无环境污染、性能稳定、成本较低，特别可以解决C向蓝宝石材料抛光后再结晶的问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
采用如下组分配置蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料：
硅溶胶(150nm，质量浓度30％)9000g
助磨剂：三乙醇胺100g，叔丁醇40g，乙二醇60g
腐蚀剂：四甲基氢氧化铵50g，溴化铵50g
分散剂：丙三醇15g，聚乙二醇15g，去离子水70g
pH值调节剂：三乙醇胺50g，去离子水50g
稳定剂：二乙二醇单甲醚5g
去离子水495g。
具体制备步骤如下：
1、在室温条件下，称取二氧化硅水溶胶，搅拌均匀成浆料待用；
2、用干净烧杯准确称取助磨剂，用去离子水溶解至澄清透明后，缓慢加入上述浆料中，边加边搅拌；
3、搅拌10min后，用烧杯称取pH值调节剂，用去离子水稀释至澄清透明，缓慢加入上述浆料中，边加边搅拌；
4、搅拌10min后，用烧杯称取腐蚀剂，用去离子水溶解至澄清透明后，缓慢加入至上述浆料中；
5、搅拌10min后，用烧杯称取稳定剂，用去离子水稀释至澄清透明，缓慢加入上述浆料中，边加边搅拌；
6、搅拌20min后得蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料成品。
使用时，取上述蓝宝石材料纳米浆料，用去离子水按体积比1：1稀释，成为抛光浆料，然后将该抛光浆料在兰州瑞德设备X62305-1型号的精磨抛光机上用于抛光，工件为2英寸的C向蓝宝石片，抛光压力0.08Mpa，下盘及载盘转速60RPM，抛光浆料流速3-4L/min；该抛光液抛光去除速率为3-4μm/min，抛光6-8小时后无结晶，清洗容易。
实施例2
采用如下组分配置蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料：
硅溶胶(150nm，质量浓度40％)9400g
助磨剂：三乙醇胺2.5g，叔丁醇1g，乙二醇1.5g
腐蚀剂：四甲基氢氧化铵240g，溴化铵60g
分散剂：丙三醇7.5g，聚乙二醇7.5g，去离子水35g
pH值调节剂：三乙醇胺25g，去离子水25g
稳定剂：二乙二醇单甲醚100g
去离子水95g。
具体制备步骤同实施例1。
使用时，取上述蓝宝石材料纳米浆料，用去离子水按体积比1：1稀释，成为抛光浆料，然后将该抛光浆料在兰州瑞德设备X62305-1型号的精磨抛光机上用于抛光，工件为2英寸的C向蓝宝石片，抛光压力0.08Mpa，下盘及载盘转速60RPM，抛光浆料流速3-4L/min；该抛光液抛光去除速率为3-4μm/min，抛光6-8小时后无结晶，清洗容易。
实施例3
采用如下组分配置蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料：
硅溶胶(150nm，质量浓度45％)9200g
助磨剂：三乙醇胺50g，叔丁醇20g，乙二醇30g
腐蚀剂：四甲基氢氧化铵120g，溴化铵80g
分散剂：丙三醇7.5g，聚乙二醇7.5g，去离子水35g
pH值调节剂：三乙醇胺25g，去离子水25g
稳定剂：二乙二醇单甲醚50g
去离子水350g。
具体制备步骤同实施例1。
使用时，取上述蓝宝石材料纳米浆料，用去离子水按体积比1：1稀释，成为抛光浆料，然后将该抛光浆料在兰州瑞德设备X62305-1型号的精磨抛光机上用于抛光，工件为2英寸的C向蓝宝石片，抛光压力0.08Mpa，下盘及载盘转速60RPM，抛光浆料流速3-4L/min；该抛光液抛光去除速率为3-4μm/min，抛光6-8小时后无结晶，清洗容易。
以上对本发明所提供的种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰。这些改进和修饰也应当落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于是由下列重量百分比的原料制备而成：硅溶胶90-94％，助磨剂0.05-2％，腐蚀剂1-3％，分散剂及pH值调节剂共1-2％，稳定剂0.05-1％，其余的为去离子水。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于，所述的硅溶胶是粒径150nm的纳米硅溶胶，其质量浓度为30-45％。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于，所述助磨剂由以下重量百分含量的组分组成：三乙醇胺50％，叔丁醇20％，乙二醇30％。
4.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于，所述腐蚀剂由以下重量百分含量的组分组成：四甲基氢氧化铵50-80％，溴化铵20-50％。
5.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于，所述分散剂由以下重量百分含量的组分组成：丙三醇和/或聚乙二醇30％，去离子水70％。
6.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于，所述pH值调节剂由以下重量百分含量的组分组成：四甲基氢氧化铵和/或三乙醇胺50％，去离子水50％。
7.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于，所述稳定剂为二乙二醇单甲醚。
8.根据权利要求1-7任一所述的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其特征在于，所述pH值调节剂与分散剂的质量比为1:1。
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