CN105602454B - 一种沥青抛光盘及其制备方法 - Google Patents

Abstract

发明提供一种沥青抛光盘，通过在沥青中添加绒毛组分，不仅能够带动抛光物料颗粒的相对运动，增加抛光物料的运动轨迹，从而提高抛光速率，同时还能把抛光过程中电子元件表面产生的磨屑带出，具有排屑的作用；通过在沥青中添加白炭黑，可起到纳米颗粒的作用，有效提高弹性模量性能，并能够把持住其他抛光物料，进一步，在沥青、蜡、绒毛和白炭黑特定组分含量的协同作用下，有效提高成型后沥青抛光盘的强度和韧性，使不易变形，从而本发明所述沥青抛光盘的表面稳定性高，用于加工电子元件时，能够有效提高光学元件的表面平整度和抛光精度，抛光速度快。

Description

一种沥青抛光盘及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青抛光盘及其制备方法，属于抛光盘的技术领域。

背景技术

硒化锌光学元件是一种用于红外材料领域的精密光学元件，具有热膨胀系数低、机械强度好、光学透过波段宽等优异的理化性质，被普遍应用于制造蓝光半导体激光器件、光探测器件、非线性光学器件、波导调制器等，同时作为优秀的红外材料，是红外透镜、激光窗口、红外热像仪的首选材料。

上述应用带动了硒化锌加工技术的发展并对其提出愈来愈高的要求，同时，作为红外材料使用，在加工中需要保证其表面具有较高的光洁度和良好的透过率。然而，目前对硒化锌光学元件的加工主要采用传统光学元件加工工艺。尤其是在抛光过程中，通常采用抛光沥青制成沥青抛光盘对硒化锌光学元件进行抛光。抛光沥青的硬度直接决定抛光盘的硬度，高硬度的抛光沥青制成的抛光盘有较高的硬度，虽然在一定程度上能够保证硒化锌的光学加工的面形平整；但由于硒化锌材质较软，当采用与之硬度不匹配的沥青抛光盘，就会在硒化锌光学元件表面产生大量的抛光擦痕，严重影响硒化锌光学元件的光洁度等加工质量。

中国专利文献CN102814766A公开了一种光学镜片研磨抛光盘的制备方法，具体步骤包括：(1)将重量百分比35wt％-45wt％沥青进行预先萃取，萃取次数为5-8次，制得高纯度沥青；(2)将所述高纯度沥青在230-260℃的温度下融化；(3)在130-145℃的温度下，加入50wt％-65wt％的松香、2wt％-6wt％蜂蜡、0.1wt％-0.5wt％硫酸镁、2wt％-5wt％石油脂、2wt％-5wt％水合硅酸，均匀搅拌，冷却后制得抛光盘。上述方法制备得到的抛光盘其内部磨料分布不均一，容易出现团聚现象，抛光盘自身的稳定性较差，受温度影响大，易变形不易存放，从而采用上述抛光盘对光学元件进行加工时，容易在光学元件表面产生明显的抛光擦痕，影响光学元件的光洁度等加工质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的抛光盘用于对光学元件进行加工时，容易在光学元件表面产生明显的抛光擦痕，影响光学元件的光洁度等加工质量，从而提供一种表面稳定性高、抛光精度高、抛光速度快的抛光盘及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种沥青抛光盘，其采用的原料组分包括：

沥青，70-95重量份；

蜡，2-5重量份；

白炭黑，2-15重量份；

绒毛，1-5重量份。

所述原料组分还包括0-5重量份的磨料。

所述磨料的粒径为0.1-3μm。

所述磨料为单晶金刚石、聚晶金刚石、氧化铝、碳化硅中的一种或几种的混合物。

所述蜡为石蜡、地蜡、蜂蜡、粘结蜡、木蜡中的一种或几种的混合物。

所述白炭黑的粒径为30-100nm。

所述绒毛的纤度为0.5D-3D，长度为0.1mm-2mm。

所述绒毛为化学纤维和/或天然纤维。

所述化学纤维包括涤纶、尼龙、腈纶、氯纶、维纶、氨纶等中的一种或几种的混合物。

所述尼龙包括尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙66、尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9、尼龙13、改性尼龙中的一种或几种的混合物。

一种制备所述沥青抛光盘的方法，其包括如下步骤：

(1)先将所述沥青置于50-90℃的温度下加热，待其融化后依次加入上述重量份的所述蜡、白炭黑和绒毛，混合均匀，即得沥青抛光液；

(2)将步骤(1)所述沥青抛光液倒在洁净载物盘上，之后置于液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘。

一种制备所述沥青抛光盘的方法，其包括如下步骤：

(1)先将所述沥青置于50-90℃的温度下加热，待其融化后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料、白炭黑和绒毛，混合均匀，即得沥青抛光液；

(2)将步骤(1)所述沥青抛光液倒在洁净载物盘上，之后置于液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘。

还包括对所述沥青抛光盘的表面进行开槽处理的步骤，所述开槽为圆环槽、螺旋槽或方形槽，所述开槽为多个，所述开槽的深度为1mm-3mm，槽宽为1mm-2mm。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的沥青抛光盘，通过在沥青中添加绒毛组分，不仅能够带动抛光物料颗粒的相对运动，增加抛光物料的运动轨迹，从而提高抛光速率，同时还能把抛光过程中电子元件表面产生的磨屑带出，具有排屑的作用；通过在沥青中添加白炭黑，可起到纳米颗粒的作用，有效提高弹性模量性能，并能够把持住其他抛光物料，进一步，在沥青、蜡、绒毛和白炭黑特定组分含量的协同作用下，有效提高成型后沥青抛光盘的强度和韧性，使不易变形，较之现有技术中的抛光盘用于对光学元件进行加工时，容易在光学元件表面产生明显的抛光擦痕，影响光学元件的光洁度等加工质量，本发明所述沥青抛光盘的表面稳定性高，用于加工电子元件时，能够有效提高光学元件的表面平整度和抛光精度，抛光速度快。

(2)本发明所述的沥青抛光盘，通过采用聚晶金刚石作为磨料，借助聚晶金刚石具有的多条晶棱和多个磨削面，从而在对光学元件进行抛光处理时，具有较高的切削能力，同时，聚晶金刚石作为磨料具有较好的韧性和自锐性，并且在抛光过程中，粗颗粒会破碎成更小的颗粒，有效避免对工件表面造成划伤，保证了工件表面质量。

(3)本发明所述的沥青抛光盘的制备方法，通过先将蜡、磨料、白炭黑和绒毛与液态沥青进行混合均匀后形成抛光液，再将所述抛光液置于液氮条件下进行快速冷却，制得所述沥青抛光盘的内部磨粒得以均匀分散，表面质量好且稳定性强，能够有效避免内部磨粒之间的团聚现象，使用寿命长，对光学元件进行抛光后，光学元件的表面无白点、无划伤，较之现有技术中的抛光盘用于对光学元件进行加工时，容易在光学元件表面产生明显的抛光擦痕，影响光学元件的光洁度等加工质量，本发明所述抛光盘用于加工光学元件具有稳定的抛光效果，能够有效提高光学元件的表面平整度和抛光精度，抛光速度快。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1A和图1B分别为实施例1所述沥青抛光盘对硒化锌抛光处理后从不同角度观察到的AFM图；

图2A和图2B分别为对比例中的沥青抛光盘对硒化锌抛光处理后从不同角度观察到的AFM图。

具体实施方式

以下实施例中以1重量份代表1g。

实施例1

本实施例提供一种沥青抛光盘，其采用如下原料制备：

抛光沥青(美国环球光学有限公司提供，82#)，80重量份；

石蜡(国药集团化学试剂有限公司，切片石腊69019562)，5重量份；

聚晶金刚石磨料(北京国瑞升科技股份有限公司提供，PCD0.1-3)，5重量份；

白炭黑(粒度为50nm，德固赛A380)，5重量份；

尼龙66(纤度为1.2D，长度为0.5mm，美国杜邦408HS)，5重量份。

进一步，所述沥青抛光盘采用如下方法制备得到，具体步骤包括：

(1)清洗载物盘面，保证干燥无尘，并在所述载物盘的周围缠上一圈双面胶，揭开双面胶，粘上一圈PET厚质薄膜；

(2)将所述82#抛光沥青置于70℃的温度下加热，待其融化之后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料、白炭黑和绒毛，用高速搅拌器以2000转/分的速度进行搅拌混合均匀，即得沥青抛光液；

(3)将步骤(1)所述沥青抛光液迅速倒在洁净载物盘上，之后将所述载物盘置于盛有液氮的容器中，并控制载物盘中所述沥青抛光液的高度低于PET厚质薄膜的二分之一，在液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘；

(4)对步骤(3)得到所述沥青抛光盘的表面进行修整和开槽处理，具体为：将固化后的沥青载物盘固定在以一定转速旋转的车床轴机上，另一端固定刻刀，调整刻刀进入量来控制开槽深度，调整刻刀移动幅度来控制槽宽；所述开槽为同心设置的多个圆环槽，所述开槽的深度为2mm，槽宽为1.5mm。

进行抛光实验时，采用本实施例所述沥青抛光盘对硒化锌光学元件进行抛光处理，如图1A和图1B分别为采用原子力显微镜从不同角度观察到的抛光后硒化锌光学元件的AFM图，其中，图1A是从上往下垂直进行观察得到，图1B是从45°侧上方进行观察得到，从图中可以看出：采用所述沥青抛光盘对硒化锌晶体进行抛光处理后，硒化锌晶体表面质量较为均一、平整，面粗糙度Sq仅为0.149nm，从而说明所述沥青抛光盘用于加工光学元件具有稳定的抛光效果，能够有效提高光学元件的表面平整度和抛光精度。

实施例2

本实施例提供一种沥青抛光盘，其采用如下原料制备：

抛光沥青(美国环球光学有限公司提供，55#)，90重量份；

粘结蜡(天津市诺邦科技有限公司NP-T70)，2重量份；

单晶金刚石磨料(北京国瑞升科技股份有限公司提供，产品型号为D0.5)，3重量份；

白炭黑(粒度为100nm，纳尔科2329PLUS)，3重量份；

尼龙612(纤度为3D，长度为0.4mm，美国杜邦350PHS)，2重量份。

进一步，所述沥青抛光盘采用如下方法制备得到，具体步骤包括：

(1)清洗载物盘面，保证干燥无尘，并在所述载物盘的周围缠上一圈双面胶，揭开双面胶，粘上一圈牛皮纸；

(2)将所述55#抛光沥青置于50℃的温度下加热，待其融化之后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料、白炭黑和绒毛，用高速搅拌器以3000转/秒的速度进行搅拌混合均匀，即得沥青抛光液；

(3)将步骤(2)所述沥青抛光液迅速倒在洁净载物盘上，之后将所述载物盘置于盛有液氮的容器中，并控制载物盘中所述沥青抛光液的高度低于牛皮纸的二分之一，在液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘；

(4)对步骤(3)得到所述沥青抛光盘的表面进行修整和开槽处理，所述开槽为螺旋槽，所述开槽的深度为1mm，槽宽为2mm。

实施例3

本实施例提供一种沥青抛光盘，其采用如下原料制备：

抛光沥青(美国环球光学有限公司提供，91#)，95重量份；

木蜡(合肥真信清洁设备有限公司DPD01)，2重量份；

白炭黑(粒度为30nm，德固赛A200)，2重量份；

尼龙6(纤度为0.5D，长度为0.1mm，美国杜邦73G30L)，1重量份。

进一步，所述沥青抛光盘采用如下方法制备得到，具体步骤包括：

(1)清洗载物盘面，保证干燥无尘，并在所述载物盘的周围缠上一圈双面胶，揭开双面胶，粘上一圈牛皮纸；

(2)将所述91#抛光沥青置于90℃的温度下加热，待其融化之后依次加入上述重量份的所述蜡、白炭黑和绒毛，用高速搅拌器以3000转/秒的速度进行搅拌混合均匀，即得沥青抛光液；

(3)将步骤(2)所述沥青抛光液迅速倒在洁净载物盘上，之后将所述载物盘置于盛有液氮的容器中，并控制载物盘中所述沥青抛光液的高度低于牛皮纸的二分之一，在液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘；

(4)对步骤(3)得到所述沥青抛光盘的表面进行修整和开槽处理，所述开槽为同心设置的多个圆环槽，所述开槽的深度为3mm，槽宽为1mm。

实施例4

本实施例提供一种沥青抛光盘，其采用如下原料制备：

抛光沥青(美国环球光学有限公司提供，82#)，70重量份；

蜂蜡(郑州瑞恒化工产品有限公司)，5重量份；

氧化铝(广州金凯新材料有限公司)，4重量份；

白炭黑(粒度为50nm，纳尔科2325)，15重量份；

尼龙46(纤度为0.8D，长度为0.5mm，美国杜邦408HS)，5重量份。

进一步，所述沥青抛光盘采用如下方法制备得到，具体步骤包括：

(1)清洗载物盘面，保证干燥无尘，并在所述载物盘的周围缠上一圈双面胶，揭开双面胶，粘上一圈PET厚质薄膜；

(2)将所述82#抛光沥青置于70℃的温度下加热，待其融化之后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料、白炭黑和绒毛，用高速搅拌器以2000转/分的速度进行搅拌混合均匀，即得沥青抛光液；

(3)将步骤(2)所述沥青抛光液迅速倒在洁净载物盘上，之后将所述载物盘置于盛有液氮的容器中，并控制载物盘中所述沥青抛光液的高度低于PET厚质薄膜的二分之一，在液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘；

(4)对步骤(3)得到所述沥青抛光盘的表面进行修整和开槽处理，具体为：将固化后的沥青载物盘固定在以一定转速旋转的车床轴机上，另一端固定刻刀，调整刻刀进入量来控制开槽深度，调整刻刀移动幅度来控制槽宽；所述开槽为同心设置的多个圆环槽，所述开槽的深度为2mm，槽宽为1.5mm。

实施例5

本实施例提供一种沥青抛光盘，其采用如下原料制备：

抛光沥青(美国环球光学有限公司提供，82#)，80重量份；

石蜡(国药集团化学试剂有限公司，切片石腊69019562)，5重量份；

碳化硅(上海上磨磨料磨具有限公司，#8000)，3重量份；

白炭黑(粒度为50nm，纳尔科，2325)，5重量份；

涤纶(纤度为1.2D，长度为2mm，美国杜邦，408HS)，5重量份。

进一步，所述沥青抛光盘采用如下方法制备得到，具体步骤包括：

(1)清洗载物盘面，保证干燥无尘，并在所述载物盘的周围缠上一圈双面胶，揭开双面胶，粘上一圈PET厚质薄膜；

(2)将所述82#抛光沥青置于70℃的温度下加热，待其融化之后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料、白炭黑和绒毛，用高速搅拌器以2000转/分的速度进行搅拌混合均匀，即得沥青抛光液；

(3)将步骤(2)所述沥青抛光液迅速倒在洁净载物盘上，之后将所述载物盘置于盛有液氮的容器中，并控制载物盘中所述沥青抛光液的高度低于PET厚质薄膜的二分之一，在液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘；

(4)对步骤(3)得到所述沥青抛光盘的表面进行修整和开槽处理，具体为：将固化后的沥青载物盘固定在以一定转速旋转的车床轴机上，另一端固定刻刀，调整刻刀进入量来控制开槽深度，调整刻刀移动幅度来控制槽宽；所述开槽为方形槽，所述开槽的深度为2mm，槽宽为1.5mm。

对比例

本对比例提供一种沥青抛光盘，其采用如下原料制备：

抛光沥青(美国环球光学有限公司提供，82#)，80重量份；

蜂蜡(郑州瑞恒化工产品有限公司)，5重量份；

聚晶金刚石磨料(北京国瑞升科技股份有限公司提供，PCD0.1-3)，5重量份；

白炭黑(粒度为50nm，德固赛A380)，5重量份。

进一步，所述沥青抛光盘采用如下方法制备得到，具体步骤包括：

(1)清洗载物盘面，保证干燥无尘，并在所述载物盘的周围缠上一圈双面胶，揭开双面胶，粘上一圈PET厚质薄膜；

(2)将所述82#抛光沥青置于70℃的温度下加热，待其融化之后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料和白炭黑，用高速搅拌器以2000转/分钟的速度进行搅拌混合均匀，即得沥青抛光液；

(3)将步骤(2)所述沥青抛光液迅速倒在洁净载物盘上，之后将所述载物盘置于盛有液氮的容器中，并控制载物盘中所述沥青抛光液的高度低于PET厚质薄膜的二分之一，在液氮条件下进行快速冷却、固化，即得沥青抛光盘；

(4)对步骤(3)得到的青抛光盘的表面进行修整和开槽处理，所述开槽为同心设置的多个圆环槽，所述开槽的深度为2mm，槽宽为1.5mm。

采用本对比例制备得到沥青抛光盘对硒化锌光学元件进行抛光处理，如图2A和图2B分别为采用原子力显微镜从不同角度观察到的抛光后硒化锌光学元件的AFM图，其中，图2A是从上往下垂直进行观察得到，图2B是从45°侧上方进行观察得到，从图中可以看出：采用沥青抛光盘对硒化锌进行抛光处理后，硒化锌光学元件的表面擦痕明显，微观状态具有明显波浪，面粗糙度Sq较高为0.452nm。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种沥青抛光盘，其特征在于，由如下原料组成：

沥青，70-95重量份；

蜡，2-5重量份；

白炭黑，2-15重量份；

绒毛，1-5重量份；

磨料，0-5重量份；

其中，所述绒毛的纤度为0.5D-3D，长度为0.1mm-2mm；

所述磨料的粒径为0.1-3μm，所述磨料为单晶金刚石、聚晶金刚石、氧化铝、碳化硅中的一种或几种的混合物；

所述沥青抛光盘的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将所述沥青置于50-90℃的温度下加热，待其融化后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料、白炭黑和绒毛，混合均匀，即得沥青抛光液；

(2)将步骤(1)所述沥青抛光液倒在洁净载物盘上，之后置于液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘。

2.根据权利要求1所述的沥青抛光盘，其特征在于，所述蜡为石蜡、地蜡、蜂蜡、粘结蜡、木蜡中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1或2的沥青抛光盘，其特征在于，所述白炭黑的粒径为30-100nm。

4.根据权利要求1或2所述的沥青抛光盘，其特征在于，所述绒毛为化学纤维和/或天然纤维。

5.根据权利要求4所述的沥青抛光盘，其特征在于，所述化学纤维为涤纶、尼龙、腈纶、氯纶、维纶、氨纶中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求5所述的沥青抛光盘，其特征在于，所述尼龙为尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙66、尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9、尼龙13、改性尼龙中的一种或几种的混合物。

7.一种制备权利要求1-6中任一项所述的沥青抛光盘的方法，其包括如下步骤：

(1)先将所述沥青置于50-90℃的温度下加热，待其融化后依次加入上述重量份的所述蜡、磨料、白炭黑和绒毛，混合均匀，即得沥青抛光液；

(2)将步骤(1)所述沥青抛光液倒在洁净载物盘上，之后置于液氮条件下进行快速冷却、固化，即得所述沥青抛光盘。

8.根据权利要求7所述的沥青抛光盘的制备方法，其特征在于，还包括对所述沥青抛光盘的表面进行开槽处理的步骤，所述开槽为圆环槽、螺旋槽或方形槽，所述开槽为多个，所述开槽的深度为1mm-3mm，槽宽为1mm-2mm。