CN111015432B - 提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法 - Google Patents

提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111015432B
CN111015432B CN201911169227.8A CN201911169227A CN111015432B CN 111015432 B CN111015432 B CN 111015432B CN 201911169227 A CN201911169227 A CN 201911169227A CN 111015432 B CN111015432 B CN 111015432B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grinding
polishing
fine
chemical mechanical
chalcogenide glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911169227.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111015432A (zh
Inventor
薛栋柏
王朋
矫灵艳
李伟皓
杨津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics
Original Assignee
Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics filed Critical Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics
Priority to CN201911169227.8A priority Critical patent/CN111015432B/zh
Publication of CN111015432A publication Critical patent/CN111015432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111015432B publication Critical patent/CN111015432B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/0018—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor for plane optical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents

Abstract

本发明公开了一种提高Ge‑As‑Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法，其包括以下步骤：第一步：研磨，研磨包括粗磨和精磨，通过粗磨对硫系玻璃光学表面进行初成形和面形修整，以达到指标要求；精磨采用化学机械研磨方法，进一步修整光学表面面形并降低表面粗糙度；第二步：抛光，抛光包括粗抛和精抛，通过粗抛对精磨面进行逐道抛光；精抛采用化学机械抛光方法，得到最终符合要求的硫系玻璃光学表面面形。本发明通过将粗磨、精磨、粗抛、精抛有序的结合起来，显著提高了硫系玻璃光学表面的加工效率和表面质量。

Description

提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法
技术领域
本发明属于红外光学材料精密表面加工技术领域，涉及一种提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法。
背景技术
硫系玻璃是被动无热化红外光学系统常用的透镜材料之一，为一类硬度小、热膨胀系数大的固溶体材料。通过传统冷加工方式加工得到的硫系玻璃光学表面上会存在较多麻点和划痕等表面缺陷。为提高硫系玻璃光学表面质量并保证加工效率，本发明针对研磨和抛光工序分别进行了改善，通过选取合适的硫系玻璃化学腐蚀试剂及加工辅料，提出了化学机械研磨和化学机械抛光的加工方法，结合物理和化学作用实现了硫系玻璃光学表面质量提升。其中物理作用主要为抛光模和抛光粉对材料光学表面产生的机械磨削作用，化学作用为氧化剂等化学腐蚀试剂对材料表面产生的化学腐蚀作用。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法，适用于Ge-As-Se硫系玻璃光学表面加工，应用该方法能够提升硫系玻璃光学表面的加工效率和表面质量。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法，其包括以下步骤：
第一步：研磨
研磨包括粗磨和精磨，通过粗磨对硫系玻璃光学表面进行初成形和面形修整，以达到指标要求；精磨采用化学机械研磨方法，进一步修整光学表面面形并降低表面粗糙度
第二步：抛光
抛光包括粗抛和精抛，通过粗抛对精磨面进行逐道抛光；精抛采用化学机械抛光方法，得到最终符合要求的硫系玻璃光学表面面形。
其中，所述粗磨步骤中，使用金刚石砂轮铣磨对硫系玻璃光学表面进行初成形，后用280#砂和钢盘粗磨，修整面形以达到指标要求。
其中，所述精磨步骤中，包括以下过程：
一道精磨：使用W28粒度碳化硅研磨液和钢质精磨盘进行精磨，去除粗磨破坏层；
二道精磨：使用添加NaOH至pH＝9的W10粒度的碳化硅研磨液和铜质精磨盘进行精磨，修整面形并降低表面粗糙度。
其中，所述粗抛步骤中，使用W2.5和W1.0粒度的氧化铝抛光粉和沥青抛光模对精磨面进行逐道抛光。
其中，所述精抛步骤中，采用化学机械抛光液，通过沥青抛光模进行抛光；
1000ml化学机械抛光液中各组分含量如下：
抛光粉：W0.3粒度的氧化铝抛光粉50g；
氧化剂：浓度为30wt％的H2O2原液300mL～400mL；
酸碱试剂：浓度为98wt％的硫酸0.27mL；
分散剂：六偏磷酸钠1g；
其余为去离子水。
其中，待加工硫系玻璃为Ge10As40Se50平面样片时，使用280#砂和钢盘对平面进行粗磨，粗磨阶段为后续精磨预留出0.2mm的余量；使用W28粒度碳化硅磨料和钢盘进行一道精磨；采用化学机械研磨的方式，在W10碳化硅磨料中加入NaOH至pH＝9，并使用铜盘进行二道精磨，最终预留0.05mm余量。
其中，精磨后的Ge10As40Se50平面样片，使用W2.5和W1.0粒度的氧化铝抛光粉和沥青模进行粗抛，以去除精磨产生的破坏层；然后使用抛光液：W0.3氧化铝抛光粉+10wt％H2O2+pH＝2的H2SO4()+1g/L六偏磷酸钠，使用64#沥青模对表面进行最终精抛。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法，通过将粗磨、精磨、粗抛、精抛有序的结合起来，显著提高了硫系玻璃光学表面的加工效率和表面质量。
附图说明
附图1为硫系玻璃化学机械加工工艺流程。
附图2为最终加工所得表面的微观缺陷。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1所示，本发明提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法包括以下步骤：
第一步：研磨
研磨包括粗磨和精磨。
粗磨：使用金刚石砂轮铣磨对硫系玻璃光学表面进行初成形，后用280#砂和钢盘粗磨，修整面形，以达到指标要求。
精磨：采用化学机械研磨
一道精磨：使用W28粒度碳化硅研磨液和钢质精磨盘进行精磨，去除粗磨破坏层。
二道精磨：本道精磨使用化学机械研磨方法以提升研磨面的表面质量。具体使用添加NaOH至pH＝9的W10粒度的碳化硅研磨液和铜质精磨盘进行精磨，修整面形并降低表面粗糙度。
第二步：抛光
抛光包括粗抛和精抛。
粗抛：使用W2.5和W1.0粒度的氧化铝抛光粉和沥青抛光模对精磨面进行逐道抛光。
精抛：采用化学机械抛光
使用化学机械抛光的方法可以提升最终得到的硫系玻璃光学的表面质量，提高与抛光工序的衔接效率。采用化学机械抛光液，通过沥青抛光模进行抛光。
1000ml化学机械抛光液中各组分含量如下：
抛光粉：W0.3粒度的氧化铝抛光粉50g；
氧化剂：浓度为30wt％的H2O2原液300mL～400mL；
酸碱试剂：浓度为98wt％的硫酸0.27mL；
分散剂：六偏磷酸钠1g；
其余为去离子水。
实施例
参照附图1及工序衔接余量匹配原则，以一个Ge10As40Se50平面样片加工为例，具体步骤如下：
使用280#砂和钢盘对平面进行粗磨，粗磨阶段为后续精磨预留出0.2mm的余量。
使用W28粒度碳化硅磨料和钢盘进行一道精磨；采用化学机械研磨的方式，在W10碳化硅磨料中加入NaOH至pH＝9，并使用铜盘进行二道精磨，最终预留0.05mm余量。
使用W2.5和W1.0粒度的氧化铝抛光粉和沥青模(82#)进行粗抛，以去除精磨产生的破坏层，提高表面质量。
使用化学机械抛光的方法(抛光液：W0.3氧化铝抛光粉+H2O2(10wt％)+H2SO4(pH＝2)+六偏磷酸钠(1g/L))，使用沥青模(64#)对表面进行最终的精抛。
实施例结果分析：
通过上述实施方案进行Ge10As40Se50光学表面加工，最终得到的表面缺陷情况如附图2所示。各步骤后所得表面的表面粗糙度如附表1所示，最终的表面粗糙度RMS值为0.308/nm。
附表1各工序对应的表面粗糙度结果
Figure BDA0002288271680000051
以上实施案例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，可根据Ge-As-Se元素比例对化学机械抛光液配比进行调整。面形精度控制可参照其他光学材料表面加工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：研磨
研磨包括粗磨和精磨，通过粗磨对硫系玻璃光学表面进行初成形和面形修整，以达到指标要求；精磨采用化学机械研磨方法，进一步修整光学表面面形并降低表面粗糙度；
第二步：抛光
抛光包括粗抛和精抛，通过粗抛对精磨面进行逐道抛光；精抛采用化学机械抛光方法，得到最终符合要求的硫系玻璃光学表面面形；
所述粗磨步骤中，使用金刚石砂轮铣磨对硫系玻璃光学表面进行初成形，后用280#砂和钢盘粗磨，修整面形以达到指标要求；
所述精磨步骤中，包括以下过程：
一道精磨：使用W28粒度碳化硅研磨液和钢质精磨盘进行精磨，去除粗磨破坏层；
二道精磨：使用添加NaOH至pH＝9的W10粒度的碳化硅研磨液和铜质精磨盘进行精磨，修整面形并降低表面粗糙度；
所述粗抛步骤中，使用W2.5和W1.0粒度的氧化铝抛光粉和沥青抛光模对精磨面进行逐道抛光；
所述精抛步骤中，采用化学机械抛光液，通过沥青抛光模进行抛光；
1000ml化学机械抛光液中各组分含量如下：
抛光粉：W0.3粒度的氧化铝抛光粉50g；
氧化剂：浓度为30wt％的H2O2原液300mL～400mL；
酸碱试剂：浓度为98wt％的硫酸0.27mL；
分散剂：六偏磷酸钠1g；
其余为去离子水；
待加工硫系玻璃为Ge10As40Se50平面样片时，使用280#砂和钢盘对平面进行粗磨，粗磨阶段为后续精磨预留出0.2mm的余量；使用W28粒度碳化硅磨料和钢盘进行一道精磨；采用化学机械研磨的方式，在W10碳化硅磨料中加入NaOH至pH＝9，并使用铜盘进行二道精磨，最终预留0.05mm余量；
精磨后的Ge10As40Se50平面样片，使用W2.5和W1.0粒度的氧化铝抛光粉和沥青模进行粗抛，以去除精磨产生的破坏层；然后使用抛光液：W0.3氧化铝抛光粉+10wt％H2O2+pH＝2的H2SO4+1g/L六偏磷酸钠，使用64#沥青模对表面进行最终精抛。
CN201911169227.8A 2019-11-26 2019-11-26 提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法 Active CN111015432B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911169227.8A CN111015432B (zh) 2019-11-26 2019-11-26 提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911169227.8A CN111015432B (zh) 2019-11-26 2019-11-26 提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111015432A CN111015432A (zh) 2020-04-17
CN111015432B true CN111015432B (zh) 2022-04-01

Family

ID=70202019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911169227.8A Active CN111015432B (zh) 2019-11-26 2019-11-26 提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111015432B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111633476B (zh) * 2020-06-09 2021-12-07 江苏师范大学 一种获得氧化钇透明陶瓷埃级光滑表面的方法
CN112518566B (zh) * 2020-12-02 2022-07-08 安徽中飞科技有限公司 一种加工硫系玻璃的方法
CN112680111B (zh) * 2020-12-24 2022-07-08 安徽中飞科技有限公司 一种玻璃用抛光液及其应用
CN115626771B (zh) * 2022-10-25 2023-12-26 宁波海洋研究院 一种高硬度Ge-As-Se硫系玻璃及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1633698A (zh) * 2000-10-19 2005-06-29 福禄有限公司 一种化学－机械抛光浆料和方法
CN1854236A (zh) * 2005-04-21 2006-11-01 安集微电子（上海）有限公司 抛光浆料及其用途
CN101302404A (zh) * 2008-07-01 2008-11-12 上海大学 纳米氧化铈复合磨粒抛光液的制备方法
CN105081895A (zh) * 2015-07-15 2015-11-25 天津津航技术物理研究所 硫系玻璃透镜的高精度加工方法
CN105885699A (zh) * 2015-02-12 2016-08-24 气体产品与化学公司 钨化学机械抛光中的凹陷减少
CN106244021A (zh) * 2015-06-05 2016-12-21 气体产品与化学公司 使用二氧化铈涂布的二氧化硅磨料的屏障化学机械平面化浆料
CN109648450A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 临安宇杰精密制品有限公司 一种精密元件的抛光、清洗工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1633698A (zh) * 2000-10-19 2005-06-29 福禄有限公司 一种化学－机械抛光浆料和方法
CN1854236A (zh) * 2005-04-21 2006-11-01 安集微电子（上海）有限公司 抛光浆料及其用途
CN101302404A (zh) * 2008-07-01 2008-11-12 上海大学 纳米氧化铈复合磨粒抛光液的制备方法
CN105885699A (zh) * 2015-02-12 2016-08-24 气体产品与化学公司 钨化学机械抛光中的凹陷减少
CN106244021A (zh) * 2015-06-05 2016-12-21 气体产品与化学公司 使用二氧化铈涂布的二氧化硅磨料的屏障化学机械平面化浆料
CN105081895A (zh) * 2015-07-15 2015-11-25 天津津航技术物理研究所 硫系玻璃透镜的高精度加工方法
CN109648450A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 临安宇杰精密制品有限公司 一种精密元件的抛光、清洗工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN111015432A (zh) 2020-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111015432B (zh) 提高Ge-As-Se硫系玻璃光学表面质量的化学机械加工方法
US6113464A (en) Method for mirror surface grinding and grinding wheel therefore
CN102189489B (zh) 回收氧化铈磨料的方法
JP3098661B2 (ja) 研磨剤組成物及びそれを用いる研磨方法
CN105081895A (zh) 硫系玻璃透镜的高精度加工方法
CN109321204A (zh) 一种多颗粒附聚型磨粒体、制备方法及其应用
Kakinuma et al. Ultra-precision grinding of optical glass lenses with La-doped CeO2 slurry
US20070087667A1 (en) Polishing slurries and methods for utilizing same
JPH10296610A (ja) 研磨方法
Duan et al. Surface roughness of optical quartz substrate by chemical mechanical polishing
JP2001077065A (ja) コロイドによる溶融シリカの研磨
JPH06330025A (ja) ガラス研磨用研磨材
CN106433478B (zh) 一种适用于CaF2材料超光滑加工的磁流体抛光液及制备方法
JP2015067507A (ja) コロイダルシリカ砥粒の製造方法および磁気ディスク用ガラス基板の製造方法
CN112518566B (zh) 一种加工硫系玻璃的方法
CN104245230B (zh) 抛光加工用研磨材料和使用其的基板的制造方法
Desai Advances and processes in precision glass polishing techniques
JP2004340851A (ja) 試料研磨方法
CN112980331A (zh) 一种精密合金研磨膏和手工研抛方法
JP2010238302A (ja) 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法及びそれに用いる電着砥石
Zhang et al. Mechanism analysis and modeling of surface roughness for CeO2 slurry-enhanced grinding BK7 optics
CN104786135A (zh) 制备合成石英玻璃基材的方法
CN112846948B (zh) 一种晶圆表面的加工方法
Zeng et al. A review of grinding technologies for glass machining
Azizi et al. Study on grinding-chemical machining of Al7075

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant