CN110052899B - 带有凹口的石英大环抛光工艺 - Google Patents
带有凹口的石英大环抛光工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种带有凹口的石英大环抛光工艺，包括以下步骤：A、打磨外径；B、清洗；C、将石英大环保持轴线水平放置于工作台，使石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点；D、将石英大环缓慢推入退火炉内进行加热，待退火炉升温至950℃，停止加热，将石英大环拖出；E、以火焰喷射的方式对石英大环上部的半个圆周进行高温抛光；F、将石英大环推入退火炉内进行退火；G、检查应力，将石英大环沿轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光；H、再次将石英大环推入退火炉内进行退火；I、成品检验。本发明采用电化学技术高温抛光，抛光效果好且解决了高温抛光产品易爆裂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种石英大环的抛光工艺，特别是一种带有凹口的石英大环抛光工艺。
背景技术
抛光是指利用机械、化学或电化学的作用使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法，我们常见的普遍是利用机械式方法，抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行修饰加工，抛光时，高速旋转的抛光轮(圆周速度在20米/秒以上)压向工件，使磨料对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面。但随着半导体行业的不断发展，目前国外半导体出现了一种碳化硅片的高级片子，生产这种片子时需要用到一个带有凹口的石英大环，其直径尺寸普遍超过500mm，环的其中一个端面上还有用于定位的凹口，出口产品对于表面粗糙度的要求极高，传统的机械式抛光无法满足要求。
因此，这类石英产品在生产时需用到电化学抛光技术，目前是利用火焰抛光机，通过特殊反应装置从水中提取氢、氧气体，其中氢气燃烧，氧气用于助燃，利用高温火焰喷射的方式对工件表面进行抛光，但由于石英大环的尺寸以及带有的凹口的属性，使得其无法像小尺寸石英环或者其他石英配件一样进行抛光，若直接对其采用高温火焰喷射，所加工的产品，尤其是凹口处极易爆裂。因此，亟需一种带有凹口的石英大环抛光工艺来满足市场上对石英大环的需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种带有凹口的石英大环抛光工艺。本发明采用电化学技术高温抛光，抛光效果好且解决了高温抛光产品易爆裂的问题。
本发明的技术方案：带有凹口的石英大环抛光工艺，包括以下步骤：
A、打磨外径；
B、对打磨后的石英大环进行清洗；
C、将石英大环保持轴线水平放置于工作台，使石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点；
D、将石英大环缓慢推入退火炉内进行加热，待退火炉升温至950℃，停止加热，将石英大环缓慢拖出；
E、以火焰喷射的方式对石英大环上部的半个圆周进行高温抛光，先抛凹口部位，再抛两侧的棱边部位，最后抛内外壁面；
F、将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
G、检查应力，将石英大环沿轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光，先抛两侧的棱边部位，再抛内外壁面；
H、再次将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
I、成品检验。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述石英大环的直径大于500mm，石英大环的壁厚为10-12mm。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述步骤A中打磨外径包括对石英大环两个端面的棱边进行打磨和对凹口处做倒角处理。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述步骤C中石英大环与工作台之间设有一块水平放置的厚石英板，厚石英板上在石英大环的前后滚动方向各放置一块耐火砖，并在石英大环内部放置一块压仓石。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述石英大环内部放置的一块压仓石下表面为与石英大环内表面贴合的弧面。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述厚石英板与石英大环一同进出退火炉。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，在步骤E和步骤G抛光期间保持退火炉内温度在850℃以上。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述步骤E和步骤G中火焰喷射的温度在1630-1670℃。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述步骤E和步骤G中的总抛光时间小于15min。
前述的带有凹口的石英大环抛光工艺中，所述步骤E和步骤G中内外壁面的抛光同时进行，抛光时两组喷枪同时进行火焰喷射加工，其中一组喷枪对准外壁，另一组喷枪对准内壁，且两组喷枪同步有序地从半个圆周的一端加工至另一端，每组喷枪火焰喷射的宽度大于石英大环母线长度的1/3。
与现有技术相比，本发明采用了电化学技术高温抛光，首先将带有凹口的石英大环打磨清洗，将其轴线水平摆置在工作台上，并使得石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点，由于本发明加工的石英大环尺寸大(直径大于500mm)，在自身重力以及耐火砖导向力、压仓石压力的作用下凹口处因受内部张力更容易爆裂，经过理论验算和实际试验将凹口置于这个方位可以保证石英大环凹口处受到最小的张力，减小爆裂概率；将摆置好的产品放入退火炉，缓慢加热使其达到一个最适合火焰抛光的温度，随即取出对其进行火焰喷射，由于石英大环在空气中温度降低后容易爆裂，需要尽可能缩短抛光时间，因此，先对凹口所在的石英大环的上半圆周进行抛光，先抛凹口部位，再抛两侧的棱边部位，最后抛内外壁面，一来为了减少抛光时间，二来使得凹口部位在高温抛光后强度得到提高，减小后续爆裂的可能。
石英大环半个圆周抛光完毕后放入提前预热的退火炉内，隔天取出检查应力，若指标合格则对石英大环沿轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光，先抛两侧的棱边部位，再抛内外壁面，完成另外半个圆周的抛光，最后退火，检验成品，整个过程严格控制温度变化，达到较好的抛光效果且降低了石英大环的爆裂率。
另外，步骤A中对凹口处做倒角处理，增大凹口处表面积，使后续抛光时可以有更大的受热面，减小爆裂率；石英大环与工作台之间设有一块水平放置的厚石英板，厚石英板上在石英大环的前后滚动方向各放置一块耐火砖，并在石英大环内部放置一块压仓石，可防止石英大环前后滚动以及左右倾倒，使其摆放稳定；石英大环内部放置的一块压仓石下表面为与石英大环内表面贴合的弧面，接触面积大，减小耐火砖对石英大环内表面的损伤，提高合格率；在步骤E和步骤G抛光期间保持退火炉内温度在850℃以上，使抛光后进入退火炉时无需从室温开始加热，严格控制了石英大环内部的温度变化；步骤E和步骤G中的总抛光时间小于15min，防止抛光过程中石英大环在空气中因温度过低爆裂。
更具体地，步骤E和步骤G抛光时，内外壁面的抛光同时进行，具体由两组喷枪同时进行火焰喷射加工，其中一组喷枪对准外壁，另一组喷枪对准内壁，且两组喷枪同步有序地从半个圆周的一端加工至另一端，每组喷枪火焰喷射的宽度大于石英大环母线长度的1/3，一来缩短了抛光时间，二来保证石英大环在同个区域的内外壁同时受热，防止因内外受热不均而爆裂。
综上，本发明采用电化学技术高温抛光，抛光效果好且解决了高温抛光产品易爆裂的问题。
附图说明
图1是石英大环的结构示意图；
图2是石英大环放置在工作台上的状态图。
附图中的标记为：1-凹口，2a-耐火砖，2b-压仓石，3-厚石英板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：带有凹口的石英大环抛光工艺，包括以下步骤：
A、打磨外径；
B、对打磨后的石英大环进行清洗；
C、将石英大环保持轴线水平放置于工作台，使石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点；
D、将石英大环缓慢推入退火炉内进行加热，待退火炉升温至950℃，停止加热，将石英大环缓慢拖出；
E、以火焰喷射的方式对石英大环上部的半个圆周进行高温抛光，先抛凹口部位，再抛两侧的棱边部位，最后抛内外壁面；
F、将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
G、检查应力，将石英大环沿轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光，先抛两侧的棱边部位，再抛内外壁面；
H、再次将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
I、成品检验。
所述石英大环如图1所示，直径大于500mm，石英大环的壁厚为10-12mm。
所述步骤A中打磨外径包括对石英大环两个端面的棱边进行打磨和对凹口处做倒角处理。
如图2所示，所述步骤C中石英大环与工作台之间设有一块水平放置的厚石英板3，厚石英板3上在石英大环的前后滚动方向各放置一块耐火砖2a，并在石英大环内部放置一块压仓石2b。
所述石英大环内部放置的一块压仓石2b下表面为与石英大环内表面贴合的弧面。
所述厚石英板与石英大环一同进出退火炉。
在步骤E和步骤G抛光期间保持退火炉内温度在850℃以上。
所述步骤E和步骤G中火焰喷射的温度在1630-1670℃。
所述步骤E和步骤G中的总抛光时间小于15min。
所述步骤E和步骤G中内外壁面的抛光同时进行，抛光时两组喷枪同时进行火焰喷射加工，其中一组喷枪对准外壁，另一组喷枪对准内壁，且两组喷枪同步有序地从半个圆周的一端加工至另一端，每组喷枪火焰喷射的宽度大于石英大环母线长度的1/3。
实施例2：带有凹口的石英大环抛光工艺，包括以下步骤：
A、打磨外径；
B、对打磨后的石英大环进行清洗；
C、将石英大环保持轴线水平放置于工作台，使石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点；
D、将石英大环缓慢推入退火炉内进行加热，待退火炉升温至950℃，停止加热，将石英大环缓慢拖出；
E、以火焰喷射的方式对石英大环上部的半个圆周进行高温抛光，先抛凹口部位，再抛两侧的棱边部位，最后抛内外壁面；
F、将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
G、检查应力，将石英大环沿轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光，先抛两侧的棱边部位，再抛内外壁面；
H、再次将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
I、成品检验。
所述石英大环的直径为505mm，石英大环的壁厚为10mm。
所述步骤A中打磨外径包括对石英大环两个端面的棱边进行打磨和对凹口处做倒角处理。
如图2所示，所述步骤C中石英大环与工作台之间设有一块水平放置的厚石英板3，厚石英板3上在石英大环的前后滚动方向各放置一块耐火砖2a，并在石英大环内部放置一块压仓石2b。
所述石英大环内部放置的一块压仓石2b下表面为与石英大环内表面贴合的弧面。
所述厚石英板与石英大环一同进出退火炉。
在步骤E和步骤G抛光期间保持退火炉内温度在850℃以上。
所述步骤E和步骤G中火焰喷射的温度为1630℃。
所述步骤E和步骤G中的总抛光时间为10min。
所述步骤E和步骤G中内外壁面的抛光同时进行，抛光时两组喷枪同时进行火焰喷射加工，其中一组喷枪对准外壁，另一组喷枪对准内壁，且两组喷枪同步有序地从半个圆周的一端加工至另一端，每组喷枪火焰喷射的宽度大于石英大环母线长度的1/3。
实施例3：带有凹口的石英大环抛光工艺，包括以下步骤：
A、打磨外径；
B、对打磨后的石英大环进行清洗；
C、将石英大环保持轴线水平放置于工作台，使石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点；
D、将石英大环缓慢推入退火炉内进行加热，待退火炉升温至950℃，停止加热，将石英大环缓慢拖出；
E、以火焰喷射的方式对石英大环上部的半个圆周进行高温抛光，先抛凹口部位，再抛两侧的棱边部位，最后抛内外壁面；
F、将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
G、检查应力，将石英大环沿轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光，先抛两侧的棱边部位，再抛内外壁面；
H、再次将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
I、成品检验。
所述石英大环的直径为510mm，石英大环的壁厚为12mm。
所述步骤A中打磨外径包括对石英大环两个端面的棱边进行打磨和对凹口处做倒角处理。
如图2所示，所述步骤C中石英大环与工作台之间设有一块水平放置的厚石英板3，厚石英板3上在石英大环的前后滚动方向各放置一块耐火砖2a，并在石英大环内部放置一块压仓石2b。
所述石英大环内部放置的一块压仓石2b下表面为与石英大环内表面贴合的弧面。
所述厚石英板与石英大环一同进出退火炉。
在步骤E和步骤G抛光期间保持退火炉内温度在850℃以上。
所述步骤E和步骤G中火焰喷射的温度为1670℃。
所述步骤E和步骤G中的总抛光时间为14min。
所述步骤E和步骤G中内外壁面的抛光同时进行，抛光时两组喷枪同时进行火焰喷射加工，其中一组喷枪对准外壁，另一组喷枪对准内壁，且两组喷枪同步有序地从半个圆周的一端加工至另一端，每组喷枪火焰喷射的宽度大于石英大环母线长度的1/3。
实施例4：带有凹口的石英大环抛光工艺，包括以下步骤：
A、打磨外径；
B、对打磨后的石英大环进行清洗；
C、将石英大环保持轴线水平放置于工作台，使石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点；
D、将石英大环缓慢推入退火炉内进行加热，待退火炉升温至950℃，停止加热，将石英大环缓慢拖出；
E、以火焰喷射的方式对石英大环上部的半个圆周进行高温抛光，先抛凹口部位，再抛两侧的棱边部位，最后抛内外壁面；
F、将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
G、检查应力，将石英大环沿轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光，先抛两侧的棱边部位，再抛内外壁面；
H、再次将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
I、成品检验。
所述石英大环的直径为508mm，石英大环的壁厚为11mm。
所述步骤A中打磨外径包括对石英大环两个端面的棱边进行打磨和对凹口处做倒角处理。
如图2所示，所述步骤C中石英大环与工作台之间设有一块水平放置的厚石英板3，厚石英板3上在石英大环的前后滚动方向各放置一块耐火砖2a，并在石英大环内部放置一块压仓石2b。
所述石英大环内部放置的一块压仓石2b下表面为与石英大环内表面贴合的弧面。
所述厚石英板与石英大环一同进出退火炉。
在步骤E和步骤G抛光期间保持退火炉内温度在850℃以上。
所述步骤E和步骤G中火焰喷射的温度为1650℃。
所述步骤E和步骤G中的总抛光时间为12min。
所述步骤E和步骤G中内外壁面的抛光同时进行，抛光时两组喷枪同时进行火焰喷射加工，其中一组喷枪对准外壁，另一组喷枪对准内壁，且两组喷枪同步有序地从半个圆周的一端加工至另一端，每组喷枪火焰喷射的宽度大于石英大环母线长度的1/3。
Claims (10)
1.带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、打磨外径；
B、对打磨后的石英大环进行清洗；
C、将石英大环保持轴线水平放置于工作台，使石英大环的凹口位置处在以石英大环最高点为端点的四分之一圆弧的中点；
D、将石英大环缓慢推入退火炉内进行加热，待退火炉升温至950℃，停止加热，将石英大环缓慢拖出；
E、以火焰喷射的方式对石英大环上部的半个圆周进行高温抛光，先抛凹口部位，再抛两侧的棱边部位，最后抛内外壁面；
F、将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
G、隔天取出检查应力，将石英大环沿步骤C中的轴线旋转180°，以火焰喷射的方式对石英大环未抛光的部分进行高温抛光，先抛两侧的棱边部位，再抛内外壁面；
H、再次将石英大环缓慢推入退火炉内进行退火；
I、成品检验。
2.根据权利要求1所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述石英大环的直径大于500mm，石英大环的壁厚为10-12mm。
3.根据权利要求1或2所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述步骤A中打磨外径包括对石英大环两个端面的棱边进行打磨和对凹口处做倒角处理。
4.根据权利要求1或2所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述步骤C中石英大环与工作台之间设有一块水平放置的厚石英板，厚石英板上在石英大环的前后滚动方向各放置一块耐火砖，并在石英大环内部放置一块压仓石。
5.根据权利要求4所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述石英大环内部放置的一块压仓石下表面为与石英大环内表面贴合的弧面。
6.根据权利要求4所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述厚石英板与石英大环一同进出退火炉。
7.根据权利要求1所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：在步骤E和步骤G抛光期间保持退火炉内温度在850℃以上。
8.根据权利要求1所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述步骤E和步骤G中火焰喷射的温度在1630-1670℃。
9.根据权利要求1所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述步骤E和步骤G中的总抛光时间小于15min。
10.根据权利要求1所述的带有凹口的石英大环抛光工艺，其特征在于：所述步骤E和步骤G中内外壁面的抛光同时进行，抛光时两组喷枪同时进行火焰喷射加工，其中一组喷枪对准外壁，另一组喷枪对准内壁，且两组喷枪同步有序地从半个圆周的一端加工至另一端，每组喷枪火焰喷射的宽度大于石英大环母线长度的1/3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 1191, Nianfeng West Road, Nanxun Economic Development Zone, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Huzhou dongke electronic quartz Co., Ltd Address before: 313009 No. 1191 Nianfeng West Road, Nanxun Economic Development Zone, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant before: HUZHOU DONGKE ELECTRONICS QUARTZ Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Polishing process of quartz ring with notch Effective date of registration: 20210629 Granted publication date: 20200428 Pledgee: Nanxun Zhejiang rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: Huzhou dongke electronic quartz Co.,Ltd. Registration number: Y2021330000704 |