CN106140671B - Kdp晶体磁流变抛光后的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种KDP晶体磁流变抛光后的清洗方法，包括以下步骤：（1）对抛光后的KDP晶体进行射流冲洗；（2）对射流冲洗后的KDP晶体进行复合超声频率组合溶剂清洗；（3）在步骤（2）中，组合清洗剂包括胺类和醇类清洗剂；（4）在步骤（2）中，复合频率涵盖45‑1500KHz。（5）清洗完成后，将KDP晶体干燥并存放于密封防潮盒内。本发明操作简便，可高效去除KDP晶体磁流变抛光产生的油膜和颗粒等各种污染，清洗后可获得较低的粗糙度，为激光倍频晶体的超精密抛光提供良好的技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件抛光后的清洗方法，具体涉及一种KDP晶体磁流变抛光后的清洗方法。
背景技术
ICF激光器性能的不断提高对所应用晶体的损伤阈值也提出进一步的要求，同时晶体的损伤阈值也直接决定了激光输出的能量密度和自身的使用寿命。KDP（KH2PO4）晶体是惯性约束核聚变(ICF) 高功率激光器中用于电光开关和激光倍频和三倍频的光学材料，该晶体具有质软、易潮解、易开裂、对温度变化敏感和脆性高等特点，加工过程中非常容易产生缺陷层、残余应力和亚表面损伤。而目前广泛使用的金刚石单点飞切技术不可避免地留下飞切刀纹及亚表面缺陷，不利于其激光损伤阈值的提高，现阶段KDP晶体的实际激光损伤阈值远低于理论值。
磁流变抛光技术主要通过切向力对待加工工件表层进行微量去除，具有亚表面缺陷少，残余应力小等特点，在光学元件精密抛光领域获得广泛应用。在高强度的梯度磁场中,磁流变抛光液变硬成为具有粘塑性的Bingham介质，并将抛光粉反向顶到缎带表面，当这种介质通过工件与运动盘形成的很小空隙时，对工件表面与之接触的区域产生一定的剪切力，从而使工件表面的材料被去除。在磁流变抛光过程中，由于磁流变流体的可控制性，可以调节流变液屈服应力的大小及磁场分布来控制微量去除效率及表面质量，而且磨屑随着磁流变液的循环被带走，不会划伤工件加工面。
磁流变抛光技术中普遍使用铁粉作为磁敏材料，实际抛光过程中铁粉不可避免与工件表面接触，会残留一定量的铁颗粒及铁离子。由于铁原子外层电子跃迁能级势垒与高功率激光频率较为接近，铁离子容易吸收激光而导致微观区域局部温度过高对元件形成损伤，降低了光学元件的激光损伤阈值。因此过渡金属杂质元素在惯性约束核聚变等高功率光学元件表面残留量需要严格控制。
KDP晶体质软，决定了实际磁流变抛光过程中不可避免引入铁颗粒残留，若不去除会严重降低激光损伤阈值，因此表面清洗技术是KDP晶体超精密加工中的一个重要环节。
目前已有的KDP晶体清洗方法均存在一定缺陷：擦洗会导致明显划痕，离子束清洗则效率低下等。因此急需开发新的清洗技术来满足工程需求。
发明内容
为克服现有技术的上述问题，本发明提供了一种KDP晶体磁流变抛光后的清洗方法，该方法操作简便、成本较低、清洗速度快，可同时清洗多个工件，效率高。
本发明的上述技术问题通过组合清洗剂及复合频率解决的。首先将抛光后的KDP晶体进行射流清洗，以乙醇为清洗剂，喷嘴采用适宜的压力均匀冲洗元件表面，该初洗流程可以去除吸附在表面的松散颗粒。
然后将经过射流初洗后的KDP晶体进行复合超声频率组合清洗剂清洗，主要针对微米级铁粉颗粒，本次清洗完成后，将清洗剂倒出，元件静置一段时间。再次重新加入组合清洗剂，复合更高的频率针对性去除纳米级抛光粉，倒出清洗剂，将元件静置一段时间。最后对元件进行慢提拉干燥并放入密封防潮盒内。
本发明中，组合清洗剂含有胺类化合物，包括单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基乙醇胺、氨乙基乙醇胺、异丁醇胺、偶氮二甲酰胺、氮氮二甲基甲酰胺、亚甲基双丙烯酰胺等中的一种或多种。
本发明中，组合清洗剂含有醇类化合物，包括乙醇、十二醇、异丙醇、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇正丁醚、乙二醇单丁醚等中的一种或多种。
本发明中，清洗剂使用胺类化合物，是为了和铁粉颗粒与抛光粉颗粒表层化学修饰剂发生反应，使无机颗粒表层失活，与工件表面残留抛光液基液相容性差，仅存弱范德华力作用，以便进入清洗剂中。
本发明中，清洗剂使用醇类化合物，是因为其与残留抛光液基液相容性好，对铁粉颗粒和抛光粉颗粒的润湿作用强，有利于颗粒从工件表面转移到清洗剂中。且醇类物质易挥发，不会对激光损伤阈值造成干扰。
本发明中，采用慢提拉方式使用的溶剂为醇类化合物，包括乙醇、异丙醇、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇正丁醚、乙二醇单丁醚等中的一种或多种。
本发明中所述射流清洗设备，射流压力0.01-100Mpa可控，喷嘴角度0-180°，可同时向1个及以上方向喷射清洗，兼容非水性清洗试剂。
本发明中所述超声清洗设备，复合频率涵盖28-1500KHz，具备扫频功能，且波形为球面波。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围中。
实施例1
本发明的清洗方法包括以下步骤：
（1）KDP晶体磁流变抛光完毕后，使用射流清洗技术，以乙醇为清洗剂，均匀冲洗工件表面。
（2）启动超声波，工作30min，将水中的空气排尽，降低能量衰减。
（3）启动升温装置，将温度控制在85℃。
（4）将工件放入含胺类和醇类化合物的组合清洗剂中，复合超声频率清洗15min后取出，迅速倒掉清洗剂，此为粗洗过程。
（5）再次将工件放入含胺类和醇类化合物的组合清洗剂中，复合超声频率清洗15min后取出，迅速倒掉清洗剂，此为精洗过程。
（6）视工件污染状况，上述清洗过程可重复进行多次。
以上施例的描述较为具体、详细，但不能因此理解为对本专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种KDP晶体磁流变抛光后的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对磁流变抛光后的KDP晶体进行射流清洗，去除吸附在表面的松散颗粒；
(2)对步骤(1)中射流清洗后的KDP晶体进行复合超声频率组合清洗剂清洗微米级铁粉颗粒，清洗完成后，将清洗剂倒出，KDP晶体元件静置一段时间；再次重新加入组合清洗剂，复合更高的频率针对性去除纳米级抛光粉，倒出清洗剂，将KDP晶体元件再次静置一段时间，最后对元件进行慢提拉干燥并放入密封防潮盒内；
(3)对步骤(2)中清洗后的KDP晶体再次进行复合超声频率组合清洗剂清洗；
其中，
步骤(1)进行射流清洗所使用的射流清洗设备，射流压力为0.01～100Mpa，喷嘴角度0～180°，同时向1个以上方向喷射清洗，兼容非水性清洗试剂；
步骤(2)进行复合超声清洗所使用的超声清洗设备，复合超声频率范围为28-1500KHz，具备扫频功能，且波形为球面波；
所述步骤(2)、(3)中组合清洗剂为胺类和醇类的混合物，所述的清洗剂中的胺类和醇类交替使用。
2.根据权利要求1所述的KDP晶体磁流变抛光后的清洗方法，其特征在于：所述步骤(1)中射流清洗所用清洗剂为酮类、醚类化合物中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的KDP晶体磁流变抛光后的清洗方法，其特征在于：所述的复合超声频率的超声时间为1分钟到30分钟。
4.根据权利要求1所述的KDP晶体磁流变抛光后的清洗方法，其特征在于：所述的步骤(2)、(3)中的复合超声频率组合清洗剂的工作温度为10℃到90℃。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20210430 |