CN112139859A - 一种无水抛光kdp晶体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无水抛光KDP晶体的方法，实现了KDP晶体材料的高精高效抛光。无水抛光过程分为粗抛光和细抛光，无水抛光液成分包括油酸甲酯、碳化硅/氧化铝混合磨粒和无水碳酸钠，分为无水粗抛光液和无水细抛光液，无水粗抛光液和无水细抛光液之间的区别体现在油酸甲酯粘度、碳化硅/氧化铝混合磨粒的配比、粒径及浓度、无水碳酸钠粒径及浓度。与其他KDP晶体抛光方法相比，无水抛光KDP晶体的方法所用的抛光液化学试剂无毒低害，绿色环保，抛光过程中有效地避免了KDP晶体接触水发生潮解使晶体破坏的现象产生，并有效提高了KDP晶体表面的加工质量。

Description

一种无水抛光KDP晶体的方法
技术领域
本发明涉及一种无水抛光KDP晶体的方法，属于机械制造技术领域。
背景技术
磷酸二氢钾(Potassium Dihydrogen Phosphate,KDP)晶体具有十分优良的非线性光学性能，同时具有较高的激光损伤阈值，是目前大型惯性约束核聚变激光系统中唯一可用的大型窗口类频率转换器件。但KDP晶体材料由于其质软而脆、对温度变化敏感、易潮解、易开裂等材料特性，使其成为最难加工的光学材料之一。
目前KDP晶体的加工方法主要有单点金刚石飞切、超精密磨削、磁流变抛光等。单点金刚石飞切技术可有效避免磨粒嵌入的问题，但由于机床振动和几何精度等因素，面形精度难以提升，同时在加工中容易引入小尺度波纹，严重降低激光损伤阈值；传统精密磨削会不可避免造成磨粒嵌入，降低表面质量；磁流变抛光只适合用于抛光小尺寸晶体，且磁流变液中的磨料颗粒也会嵌入到晶体元件表面，构成新的激光损伤源，从而影响高功率激光系统性能。此外，在使用这些方法对KDP晶体进行加工时，加工过程中无法避免添加水或空气中水分的干扰，在KDP晶体表面容易产生潮解现象，使得加工效果大大降低，甚至损坏晶体。
发明内容
本发明的目的是为了避免KDP晶体在抛光加工中出现潮解、开裂等损伤行为，提出一种无水抛光KDP晶体的方法，以满足KDP晶体材料的高质量加工要求。
本发明的技术方案：
一种无水抛光KDP晶体的方法，具体步骤如下：
1)配制无水抛光液，无水抛光液分无水粗抛光液和无水细抛光液；
2)抛光盘上放置10000～12000目超细抛光垫，固定；
3)根据加载要求，选择质量为0.1～2.0kg的加载块，将KDP晶体固定在加载块下，待KDP晶体的抛光面和抛光垫直接接触；
粗抛：
4)开启超声振动装置，调节频率至10～15kHz，通过超声振动均匀分散无水粗抛光液中各成分，向KDP晶体滴注无水粗抛光液；
5)控制抛光盘开始旋转，旋转速度为200～250rpm，抛光时间40～70min；
细抛：
6)将无水粗抛光液换为无水细抛光液，开启超声振动装置，均匀分散无水细抛光液中各成分，向KDP晶体滴注无水细抛光液；
7)调整抛光盘旋转速度，旋转速度为250～300rpm，抛光时间60～90min；
所述无水抛光液成分包括：油酸甲酯、碳化硅/氧化铝混合磨粒和无水碳酸钠。油酸甲酯常温下为液体，化学性质稳定低粘度、不易挥发，不易与所加工的KDP晶体产生反应等特点，代替水作为抛光液分散相。碳化硅/氧化铝混合磨粒分散性好，硬度较大，磨削力较强，对KDP晶体表面有增强抛光作用。无水碳酸钠作为化学增强相，其主要作用在于在无水抛光的过程中能与KDP晶体表面发生微量化学反应，有效提高KDP晶体抛光效率和质量。
所述的无水粗抛光液成分包括：油酸甲酯，粘度为50～100cs；碳化硅/氧化铝混合磨粒，碳化硅与氧化铝按质量比3：1混合制成，粒径大小均为1000～2000nm，在该抛光液中的含量为150～250g/L；无水碳酸钠，粒径大小为1000～2500nm，在该抛光液中的含量为150～250g/L。
所述的无水细抛光液成分包括：油酸甲酯，粘度为20～50cs；碳化硅/氧化铝混合磨粒，碳化硅与氧化铝按质量比5：1混合制成，粒径大小均为500～1000nm，在该抛光液中的含量为150～300g/L；无水碳酸钠，粒径大小为500～1000nm，在该抛光液中的含量为100～150g/L。
本发明具有以下优点：
1)防潮解：该无水抛光KDP晶体的方法在抛光的全过程中未添加水，同时苯基硅油隔绝了空气中水分接触KDP晶体表面，有效地避免了KDP晶体接触水发生潮解使晶体破坏的现象产生。
2)抛光效果好：该方法是采用先粗抛后细抛的方法，通过先粗抛光将KDP晶体表面较大毛刺、裂痕等对表面质量影响较大的因素去除，再通过细抛光进一步提升KDP晶体表面加工质量，有效减少了抛光过程中产生的微裂纹和划痕，满足了KDP晶体表面的高质量加工要求。
3)操作方便简单：整个抛光过程相对较简单，不涉及复杂困难的操作步骤。
4)抛光液较为绿色环保：所研制的无水抛光液中，不含强酸或强碱等危害人体或环境的化学试剂，绿色环保。
附图说明
图1为KDP晶体无水抛光加工主示意图；
图2为KDP晶体无水抛光加工俯示意图；
图中：1圆形加载块；2V型块夹具；3KDP晶体；4抛光盘；5抛光垫；6抛光机速度控制旋钮；7抛光机开关；8超声振动频率控制旋钮；9超声振动开关；10抛光液容器；11超声振动装置；12输液管。
具体实施方案
下面结合附图1～2，对本发明作进一步说明。
一种无水抛光KDP晶体的方法，以10×10×5mm的KDP晶体块为例，具体操作如下：
1.根据无水抛光液的总体积依次计算出该抛光液各成分所需的体积或质量，其中无水粗抛光液中，油酸甲酯粘度为60cs，碳化硅/氧化铝混合磨粒的粒径大小均为1500nm，在该抛光液中的含量为200g/L，无水碳酸钠粒径大小为1500nm，在该抛光液中的含量为150g/L；无水细抛光液中，油酸甲酯粘度为20cs，碳化硅/氧化铝混合磨粒的粒径大小均为800nm，在该抛光液中的含量为150g/L，无水碳酸钠粒径大小为800nm，在该抛光液中的含量为100g/L；
2.根据KDP晶体3的大小，选用质量为0.5kg的圆形加载块1，KDP晶体3安装时，待加工面与抛光垫4呈平面接触，其相对面粘合于圆形加载块1底部，然后旋转V型块夹具2将圆形加载块1夹住；
3.粗抛光：先将上述准备好的无水粗抛光液添加到抛光液容器10中，然后通过超声振动开关9开启超声振动装置11，旋转超声振动频率控制旋钮8，将频率调至10KHz，充分均匀分散无水粗抛光液中各成分。充分均匀后将无水粗抛光液通过输液管12持续滴注至KDP晶体3抛光面处；
4.启动抛光机开关7，使抛光盘5开始旋转，旋转抛光机速度调节旋钮6将速度调至200rpm，抛光盘5旋转带动V型块夹具2转动，KDP晶体3跟随V型块夹具2同步转动，抛光时间50min；
5.细抛光：粗抛结束后，将无水粗抛光液换为无水细抛光液，同时开启超声振动装置11，频率调至15kHz，充分均匀分散无水细抛光液中各成分。充分均匀后将无水细抛光液通过输液管12持续滴注至KDP晶体3抛光面处；
6.启动抛光机开关7，使抛光盘5开始旋转，旋转速度调至280rpm，抛光盘5旋转带动V型块夹具2转动，KDP晶体3跟随V型块夹具2同步转动，抛光时间90min；
7.停止抛光盘5旋转，输液管12停止滴液，结束抛光。
本实施例中对KDP晶体进行抛光，得到的KDP晶体表面粗糙度发生明显降低，表面粗糙度由初始的20nm降低为1.08nm，且表面无划痕。
本发明通过采用无水抛光KDP晶体，实现了KDP晶体材料的高精高效抛光。抛光液主要包括的化学试剂简单，无毒低害，绿色环保；抛光过程操作方便简单，不涉及复杂困难的操作步骤；有效避免了KDP晶体接触水发生潮解使晶体破坏的现象产生，此外抛光效果较好，有效减少了抛光过程中产生的微裂纹和划痕，满足了KDP晶体表面的高质量加工要求。

Claims (4)

1.一种无水抛光KDP晶体的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)配制无水抛光液，无水抛光液分无水粗抛光液和无水细抛光液；
2)抛光盘上放置10000～12000目超细抛光垫，固定；
3)根据加载要求，选择质量为0.1～2.0kg的加载块，将KDP晶体固定在加载块下，待KDP晶体的抛光面和抛光垫相接触；
4)开启超声振动装置，调节频率至10～15kHz，通过超声振动均匀分散无水粗抛光液中各成分，向KDP晶体滴注无水粗抛光液；
5)控制抛光盘开始旋转，旋转速度为200～250rpm，抛光时间40～70min；
6)将无水粗抛光液换为无水细抛光液，开启超声振动装置，均匀分散无水细抛光液中各成分，向KDP晶体滴注无水细抛光液；
7)调整抛光盘旋转速度，旋转速度为250～300rpm，抛光时间60～90min。
2.根据权利要求1所述的一种无水抛光KDP晶体的方法，其特征在于，所述的无水抛光液成分包括：油酸甲酯、碳化硅/氧化铝混合磨粒和无水碳酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的一种无水抛光KDP晶体的方法，其特征在于，所述的无水粗抛光液成分包括：油酸甲酯，粘度为50～100cs；碳化硅/氧化铝混合磨粒，碳化硅与氧化铝按质量比3：1混合制成，粒径大小均为1000～2000nm，在抛光液中的含量为150～250g/L；无水碳酸钠，粒径大小为1000～2500nm，在抛光液中的含量为150～250g/L。
4.根据权利要求1或2所述的一种无水抛光KDP晶体的方法，其特征在于，所述的无水细抛光液成分包括：油酸甲酯，粘度为20～50cs；碳化硅/氧化铝混合磨粒，碳化硅与氧化铝按质量比5：1混合制成，粒径大小均为500～1000nm，在抛光液中的含量为150～300g/L；无水碳酸钠，粒径大小为500～1000nm，在抛光液中的含量为100～150g/L。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112959233A (zh) * 2021-03-05 2021-06-15 南京航空航天大学 一种固结磨料抛光垫及易潮解kdp晶体干式抛光方法
CN114055322A (zh) * 2021-11-08 2022-02-18 湖南大学 一种kdp表面微缺陷仿形潮解修复装置及修复方法
CN115157110A (zh) * 2022-09-02 2022-10-11 江苏先进无机材料研究院 一种提高碘化铯柔性晶体表面质量的方法
CN115181498A (zh) * 2022-06-29 2022-10-14 大连理工大学 一种用于kdp晶体的抛光液及高效研磨抛光工艺

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002017411A1 (en) * 2000-08-23 2002-02-28 Fine Semitech Co., Ltd. Polishing apparatus comprising pad and polishing method using the same
CN101310922A (zh) * 2008-02-29 2008-11-26 哈尔滨工业大学 磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法
CN101376228A (zh) * 2008-09-28 2009-03-04 大连理工大学 一种软脆功能晶体磨削加工方法
CN101481586A (zh) * 2009-01-20 2009-07-15 大连理工大学 一种用于软脆易潮解晶体的非水基无磨料抛光液
CN102765044A (zh) * 2012-07-30 2012-11-07 中国人民解放军国防科学技术大学 可用于kdp晶体抛光加工的确定性局部物理潮解加工装置及其抛光加工方法
CN106926139A (zh) * 2017-03-23 2017-07-07 大连理工大学 Kdp晶体水溶解微纳加工系统及加工方法
CN109852254A (zh) * 2019-01-28 2019-06-07 湖南科技大学 用于可潮解晶体超精密加工的无水基剪切增稠-化学协同抛光液
CN110295011A (zh) * 2019-07-17 2019-10-01 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种用于kdp晶体的抛光液及其制备方法、应用
CN110666598A (zh) * 2019-10-14 2020-01-10 湖南大学 一种等离子体改性液膜接触潮解抛光装置及抛光方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002017411A1 (en) * 2000-08-23 2002-02-28 Fine Semitech Co., Ltd. Polishing apparatus comprising pad and polishing method using the same
CN101310922A (zh) * 2008-02-29 2008-11-26 哈尔滨工业大学 磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法
CN101376228A (zh) * 2008-09-28 2009-03-04 大连理工大学 一种软脆功能晶体磨削加工方法
CN101481586A (zh) * 2009-01-20 2009-07-15 大连理工大学 一种用于软脆易潮解晶体的非水基无磨料抛光液
CN102765044A (zh) * 2012-07-30 2012-11-07 中国人民解放军国防科学技术大学 可用于kdp晶体抛光加工的确定性局部物理潮解加工装置及其抛光加工方法
CN106926139A (zh) * 2017-03-23 2017-07-07 大连理工大学 Kdp晶体水溶解微纳加工系统及加工方法
CN109852254A (zh) * 2019-01-28 2019-06-07 湖南科技大学 用于可潮解晶体超精密加工的无水基剪切增稠-化学协同抛光液
CN110295011A (zh) * 2019-07-17 2019-10-01 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种用于kdp晶体的抛光液及其制备方法、应用
CN110666598A (zh) * 2019-10-14 2020-01-10 湖南大学 一种等离子体改性液膜接触潮解抛光装置及抛光方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112959233A (zh) * 2021-03-05 2021-06-15 南京航空航天大学 一种固结磨料抛光垫及易潮解kdp晶体干式抛光方法
CN114055322A (zh) * 2021-11-08 2022-02-18 湖南大学 一种kdp表面微缺陷仿形潮解修复装置及修复方法
CN115181498A (zh) * 2022-06-29 2022-10-14 大连理工大学 一种用于kdp晶体的抛光液及高效研磨抛光工艺
CN115157110A (zh) * 2022-09-02 2022-10-11 江苏先进无机材料研究院 一种提高碘化铯柔性晶体表面质量的方法

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