CN112872916B - 抛光系统及抛光方法 - Google Patents

Abstract

一种抛光系统，用于金属抛光，该抛光系统包括抛光模组和排液模组。其中，该抛光模组包括载具、抛光片及直流电源。载具用于承载工件并带动该工件转动或平移。抛光片连接载具，用于与工件形成摩擦力以对工件抛光。直流电源用于提供电场，电场施加于载具与抛光片之间。排液模组与抛光片连通，用于排出含有金属废屑的抛光液，抛光液设于工件与抛光片之间，抛光液包括长链分子，长链分子包括亲水端和疏水端，亲水端靠近该电场的正极，疏水端靠近该排液模组。本申请提供的抛光系统中抛光液含有长链分子，长链分子与磨料易于留存于抛光区域，从而减小抛光液的消耗；金属废屑易于排出，提高工件抛光质量。本申请还提供了一种抛光方法。

Description

抛光系统及抛光方法

技术领域

本申请涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种抛光系统及抛光方法。

背景技术

手机的金属壳加工过程中，为获得较高的外观光亮效果，多采用抛光制程，而抛光制程中抛光液是主要的耗材。

传统的抛光液中一般包括有溶质和悬浮的磨料，其中悬浮的磨料多为无序分布的团状颗粒。抛光过程中，磨料与抛光废料会随着溶液流动而流动，在循环系统的过滤网处，磨料与抛光废料均被挡住，造成抛光液中悬浮的磨料浓度降低，需再次添加抛光液以保持抛光区域的抛光液浓度，从而提高了抛光液的消耗量，造成抛光液的浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提出一种有效提高抛光液利用率，减少抛光液消耗的抛光系统。

另，本申请还提供了一种采用上述抛光系统对工件进行抛光的抛光方法。

本申请提供一种抛光系统，该抛光系统包括抛光模组和排液模组。其中，该抛光模组包括：载具、抛光片以及直流电源。该载具用于承载工件并带动该工件转动或平移。该抛光片连接该载具，用于与该工件形成摩擦力以对该工件抛光。该直流电源用于提供电场，该电场施加于该载具与该抛光片之间。该排液模组与该抛光片连通，用于排出抛光液，该抛光液设于该工件与该抛光片之间，该抛光液包括长链分子，该长链分子包括亲水端和疏水端，该亲水端靠近该电场的正极，该疏水端靠近该电场的负极。

本申请实施方式中，所述直流电源的电压为1V至36V。

本申请实施方式中，所述长链分子包括聚硅烷、聚丙烯酸甲酯及甲亚胺中的至少一种。

本申请实施方式中，所述抛光液包括氧化铝，二氧化硅及碳化硅中的至少一种。

本申请实施方式中，该抛光系统进一步包括：工作台和驱动模组。该工作台设有该抛光片。该驱动模组设于该工作台上且位于该抛光片的上方。该载具设于该驱动模组靠近所述工作台的一侧。

本申请实施方式中，该驱动模组包括：卡盘、绝缘环、绝缘环、压垫、压板以及挡板。该卡盘设有至少一个固定口，该载具设于该固定口内。该绝缘环设于该卡盘外缘。该压垫设于该绝缘环远离该卡盘一侧。该压板设于该压垫远离该卡盘的一侧。该挡板设于该绝缘环外侧，该载具包括开口方向朝向该抛光片一侧的安装槽，该工件容置于该安装槽内。

本申请实施方式中，所述正极通过碳刷与所述驱动模组电性连接，所述负极与所述工作台电性连接。

本申请实施方式中，该排液模组包括收集槽和循环装置。该收集槽用于容置该抛光模组。该循环装置与该收集槽连通，用于将该收集槽中的该抛光液回收。例如，过滤该抛光液并重新输送至抛光液注入管。

本申请还提供了一种抛光方法，包括：

安装工件在载具上。

提供一抛光片，将该载具设于该抛光片上方，使该工件与该抛光片接触。

于该抛光片与该载具之间施加电场，该电场为直流电场。

提供抛光液，将该抛光液注入该工件与该抛光片之间，该抛光液包括长链分子，该长链分子包括亲水端和疏水端，通过该电场，使该亲水端靠近该电场的正极，使该疏水端靠近该电场的负极。

控制该载具带动该工件与该抛光片相对转动或平移，使该工件与该抛光片之间产生摩擦力以对该工件抛光。

本申请还提供了一种抛光方法，包括：

安装工件在载具上。

在抛光片与该载具之间施加电场，该电场为直流电场。

控制该载具与该抛光片相对转动或平移，以对该工件抛光。

设置抛光液至该载具、该工件及该抛光片之间，该抛光液包含长链分子，该长链分子包含亲水端和疏水端，通过该电场，使该亲水端靠近该电场的正极，使该疏水端靠近该电场的负极。

从排液模组排出该抛光液的部分，以使该长链分子在该抛光液中的比例在预设范围内。

相较于现有技术，本申请提供的抛光系统中抛光液含有长链分子，利用长链分子在电场作用下对介电颗粒与非介电颗粒具有不同的粘附作用，使长链分子与磨料能留存于抛光区域，从而减小抛光液的消耗；抛光产生的金属废料易与磨料分离，便于磨料回收，也有利于金属废料排出，从而提升工件的表面抛光质量。

附图说明

图1是本申请一实施方式提供的抛光系统的结构示意图。

图2是本申请一实施方式提供的抛光系统的爆炸图。

图3是本申请一实施方式提供的抛光模组的俯视图。

图4是本申请一实施方式提供的载具的结构示意图。

图5是本申请一实施方式提供的载具上安装工件的结构示意图。

图6是本申请一实施方式提供的长链分子在电场作用下的排列示意图。

图7是本申请一实施方式提供的抛光方法的流程图。

图8是本申请另一实施方式提供的抛光方法的流程图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的技术手段的名称只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1、图2与图5，本申请提供了一种抛光系统1000，该抛光系统1000包括抛光模组1和排液模组2。该抛光模组1包括载具11、抛光片12以及直流电源13，该载具11用于承载工件6并带动该工件6转动或平移。该抛光片12连接该载具11，用于与该工件6形成摩擦力以对该工件6抛光。该直流电源13用于提供电场c(参阅图6)，该电场c施加于该载具11与该抛光片12之间。该排液模组2与该抛光片12连通，用于排出抛光液，该抛光液设于该工件6与该抛光片12之间，该抛光液包括长链分子4，该长链分子4包括亲水端41和疏水端42，该亲水端41靠近该电场c的正极131，该疏水端42靠近该电场c的负极。该长链分子4示例性的为类液晶态长链分子。

请参阅图1与图2，该抛光模组1还包括工作台14和驱动模组3，该工作台14上设有该抛光片12。该驱动模组3设于该工作台14上且位于该抛光片12的上方。该载具11设于该驱动模组3靠近该工作台14的一侧。

本实施方式中，该工作台14和该抛光片12大致为同轴设置的圆片结构。

请参阅图3，本实施方式中，该驱动模组3大致为圆形结构，其中该驱动模组3的尺寸小于该抛光片12的尺寸，该驱动模组3的个数为三个，三个该驱动模组3同时设置于圆片状的该抛光片12的表面。

请再次参阅图2，该驱动模组3包括卡盘31、绝缘环32、压垫33、压板34以及挡板35。该卡盘31设有至少一个固定口36，该载具11设于该固定口36内，该载具11包括开口方向朝向该抛光片12一侧的安装槽111，该工件6容置于该安装槽111内。该绝缘环32设于该卡盘31的外缘，该压垫33设于该绝缘环32远离该卡盘31的一侧，该挡板35设于该绝缘环32的外侧，该挡板35用于限定该驱动模组3带动该载具11和该工件6在一定范围内运动，同时该绝缘环32的设置起到绝缘的作用，避免该挡板35与该直流电源13连通。该压板34设于该压垫33远离该卡盘31一侧，该压板34连接该直流电源13的该正极131。

本实施方式中，每一该卡盘31上开设有多个该固定口36，可以同时安装多个该载具11，从而对多个工件6同时进行抛光，有效提升抛光效率。

请参阅图4与图5，本实施方式中，该固定口36大致为矩形，该载具11大致为矩形结构。其中该安装槽111也为矩形结构，可以将工件6(例如手机金属壳)卡入该安装槽111内，其中在该安装槽111的相对两侧边分别设置有开口112，开口112方便取放工件6。

该长链分子示例性的为类液晶态长链分子。常见的物质状态一般为三种：固态、液态及气态，其存在状态的不同取决于各自分子的不同有序度。液晶是介于固态和液态之间的一种物质：当固态物质的分子失去部分位置的有序性，而保留部分取向的有序性；或液态物质的分子得到部分位置取向的有序性。液晶分子倾向于保持某个具体的取向，可在液体中以类似于液态的方式运动。液晶的形成方式一般分为两种：热致液晶和溶致液晶。热致液晶是在物质从固态到液态转化之间的一种状态，并可在一定温度范围内稳定存在；溶致液晶则是可溶物物质在溶剂中，随着浓度的变化(升高或降低)而出现，可在一定温度范围、浓度内稳定存在。溶致液晶的形成是自端部基团开始，其一端有亲水性，另一端为疏水性。如图6所示，其中的小黑点表示亲水端，另一边则为疏水端，这种结构，使这类长链型分子带有各向异性，并具磁场、电场效应，其中图6所示为长链分子在电场下的排列示意图。

现有抛光液中，乳液成分主要为氯乙烯，甲基丙烯酸，苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯等一种或多种有机化合物的微小乳胶粒单体、水及磨料。其中1)磨料微小颗粒粒径一般为0.6μm以上，依照实际加工需求确定。2)因溶质不同，微小乳胶粒单体粒径平均值在20～120nm之间，而磨料粒径一般均在30nm(0.03μm)以上，此类微小乳胶粒单体因范德华力沾附在磨料的上，在抛光液中形成电中性悬浮球体，并无磁场、电场效应。在实际生产中，抛光液会一直循环使用，该球体会随同被加工物的废屑，在回收箱中被滤网拦截，使抛光液中的有效物质减少。

请参阅图6，本申请所采用的抛光液的体系是由水、有机酸、有机化合物和磨料形成的白色悬浊液。其中，有机酸与有机化合物均可溶于水，且有机化合物随着温度、浓度的变化，在抛光液的体系中会溶于水或变化为长链分子4，该长链分子4在水中穿插并吸附不溶于水的磨料，如氧化铝、碳化硅等细微颗粒，受分子电荷的排斥，使细微磨料颗粒不致形成团聚体，而均匀散布在抛光液中。因此，在抛光液中，成本较高的主要成分为有机酸、有机化合物及磨料。其中有机酸和有机化合物虽可溶解于抛光液中，但为保证抛光效果，这两种成分需保持一定浓度，使有机化合物在抛光液中，既有溶解态，也有以类似液晶悬浊形态存在，该长链分子可吸附微小非介电颗粒(即不溶物无机磨料)，而不易吸附介电颗粒(如铁、铝等金属被加工物的废料)。通过在该载具11与该抛光片12之间(即抛光加工区域)形成直流电场c，使抛光液内长链分子4沿垂直抛光片12表面的方向趋向有序化排列，并不易随抛光液流出该抛光片12表面，其所附着的非电介质磨料亦易留在抛光加工区域；而其中的抛光废料为电介质，无感应电荷留存，易于随抛光液通过该排液模组2排出抛光加工区域。在抛光液的生产循环使用中，溶液的流动从加工区域带走被加工物的废屑，及少量的磨料，在回收箱中被滤网拦截，使抛光液中的有效物质减少速度降低。

本实施方式中，该长链分子4包括但不限于聚硅烷、聚丙烯酸甲酯及甲亚胺中的至少一种。该类溶质在水中形成的向列型液晶平均长度为1000nm(10μm)，该微观丝状可吸附微小非介电颗粒，即不溶物无机磨料(如氧化铝、二氧化硅等)等，而不易吸附介电颗粒(被加工物废屑，铁、铝等)，且易在体系中形成立体交联网络结构，使磨料不易离开抛光工作区域。

本实施方式中，该磨料包括但不限于氧化铝，二氧化硅及碳化硅中的至少一种。

本实施方式中，该直流电源13的电压为1V至36V。该直流电源13包括该正极131与该负极132，该正极131通过碳刷与该驱动模组3电性连接，该负极132与该工作台14电性连接。

本实施方式中，该抛光液通过抛光液供液模块(图未示)通过抛光液注入管5泵入抛光片12上，每个驱动模组3都对应一根抛光液注入管5用于注入抛光液。

请参阅图2，该排液模组2包括收集槽21和循环装置(图未示)，该收集槽21用于容置该抛光模组1。该收集槽21设置有一排液口22，该循环装置与该收集槽21通过该排液口22连通，用于将该收集槽21中的该抛光液回收。

本实施方式中，该循环装置设置有过滤网，排液过程中，抛光液中的金属废料可与抛光液分离，抛光液可以回收利用，有效提高了抛光液的利用率，降低了成本。

请参阅图1，该抛光片12和该驱动模组3的旋转方向相反，具体地，该抛光片12沿第一方向a旋转，该驱动模组3带动该载具11和工件6沿第二方向b旋转。

请参阅图7，本申请还提供一种采用上述抛光系统1000进行手机金属抛光的抛光方法，该方法包括以下步骤：

结合参阅图2、图4与图5，步骤602，于载具11上安装工件6。

本实施方式中，该工件6为手机金属壳，该手机金属壳放置于该载具11的安装槽111内。

结合参阅图2，步骤604，提供一抛光片12，将安装有工件该载具11设于该抛光片12上方，使工件6与该抛光片12接触。

本实施方式中，首先将卡盘31先放置到抛光片12上，使卡盘31的下表面和抛光片12的上表面接触，同时将载具11卡入卡盘31上的固定口36内，并将压垫33和压板34安装好。

结合参阅图2与图6，步骤606，在抛光片12与该载具11之间施加电场c，电场c为直流电场。

本实施方式中，在驱动模组3和工作台14之间施加电场c，具体地，将驱动模组3连接到直流电源13的正极，工作台14连接到直流电源13的负极，接通电源。

结合参阅图2与图6，步骤608，提供抛光液，将抛光液注入工件6与该抛光片12之间，该抛光液包括长链分子4，该长链分子4包括亲水端41和疏水端42，通过该电场c，使该亲水端41靠近该电场c的正极131，使该疏水端42靠近该电场c的负极132。

本实施方式中，长链分子4在电场作用下沿垂直抛光片12的方向有序化分布，其中各个长链分子4分子之间通过范德华力将非电介质磨料小颗粒均匀吸附在长链分子4分子之间。

本实施方式中，由于该抛光液是流动的，因此，该抛光液不局限在工件6和该抛光片12之间，也可以在该载具11和该抛光片12之间，或者该载具11与工件6之间。

结合参阅图1，步骤610，控制该载具11带动工件6与该抛光片12相对转动或平移，使工件6与该抛光片12之间产生摩擦力以对工件6抛光。

本实施方式中，该载具11固定在驱动模组3上，该驱动模组3带动该载具11沿第一方向a转动，该抛光片12放在工作台14上，将该工作台14沿与该第一方向a相反的第二方向b转动，从而使工件6与该抛光片12之间产生摩擦力，以对工件6进行抛光。

请参阅图8，本申请还提供另一种采用上述抛光系统1000进行手机金属抛光的抛光方法，该方法包括以下步骤：

结合参阅图2、图4与图5，步骤702，安装工件6在载具11上。

本实施方式中，该工件6为手机金属壳，该手机金属壳放置于该载具11的安装槽111内。

结合参阅图2与图6，步骤704，在抛光片12与该载具11之间施加电场c，电场c为直流电场。

本实施方式中，在驱动模组3和工作台14之间施加电场c，具体地，将驱动模组3连接到直流电源13的正极，工作台14连接到直流电源13的负极，接通电源。

结合参阅图1，步骤706，控制该载具11与该抛光片12相对转动或平移，以对工件6抛光。

本实施方式中，该载具11固定在驱动模组3上，该驱动模组3带动该载具11沿第一方向a转动，该抛光片12放在工作台14上，将该工作台14沿与该第一方向a相反的第二方向b转动，从而使工件6与该抛光片12之间产生摩擦力，以对工件6进行抛光。

结合参阅图2与图6，步骤708，设置抛光液至该载具11、工件6与该抛光片12之间，该抛光液包括长链分子4，该长链分子4包括亲水端41和疏水端42，通过该电场c，使该亲水端41靠近该电场c的正极131，使该疏水端42靠近排液模组2。

本实施方式中，长链分子4在电场作用下沿垂直抛光片12的方向有序化分布，其中各个长链分子4分子之间通过范德华力将非电介质磨料小颗粒均匀吸附在长链分子4分子之间。

本实施方式中，由于该抛光液是流动的，因此，该抛光液不局限在工件6和该抛光片12之间，也可以在该载具11和该抛光片12之间，或者该载具11与工件6之间。

结合参阅图1，步骤710，从该排液模组2排出该抛光液的部分，以使该长链分子4在该抛光液中的比例在预设范围内。该预设范围可根据实际需求而定，例如在抛光铁质工件时，抛光液的长链分子比例示例性为30％-40％，则通过步骤710能够使得该长链分子4在该抛光液中的比例在30％-40％。

抛光过程中，抛光液中的成分主要包括溶液(包括水、有机酸、可溶性有机化合物等)，长链分子4、不溶物磨料以及抛光下来的不溶物废料。其中溶液是自由流动的，可以随时穿过循环装置的过滤网。不溶物磨料大部分会被长链分子4吸附住，而长链分子4在电场c的作用下易被留于抛光加工区域。由于，金属废料为电介质，无感应电荷留存，易于随溶液排出抛光加工区域，保证最终抛光质量。另外，经过循环装置的过滤网过滤后可以溶液可以与金属废料分离，溶液回收利用，从而提高了抛光液的利用率，降低了成本。

综上所述，本申请提供的抛光系统中抛光液含有长链分子，利用长链分子在电场作用下对介电颗粒与非介电颗粒具有不同的粘附作用，使长链分子与磨料能留存于抛光区域，从而减小抛光液的消耗；抛光产生的金属废料易与磨料分离，便于磨料回收，也有利于金属废料排出，从而提升工件的表面抛光质量。

以上实施例和对比例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种抛光系统，包括：

抛光模组，包括：

载具，用于承载金属工件并带动所述工件转动或平移；

抛光片，连接所述载具，用于与所述工件形成摩擦力以对所述工件抛光；

直流电源，用于提供电场，所述电场施加于所述载具与所述抛光片之间；和

排液模组，与所述抛光片连通，用于排出抛光液，所述抛光液，设于所述工件与所述抛光片之间，包括长链分子和磨料，所述长链分子包括亲水端和疏水端，在电场作用下，所述亲水端靠近所述电场的正极，所述疏水端靠近所述电场的负极，

所述长链分子包括聚硅烷、聚丙烯酸甲酯及甲亚胺中的至少一种，所述长链分子为向列型液晶，所述长链分子之间通过范德华力将所述磨料吸附在所述长链分子之间。

2.如权利要求1所述的抛光系统，其中所述直流电源的电压为1V至36V。

3.如权利要求1所述的抛光系统，其中所述抛光液包括氧化铝，二氧化硅及碳化硅中的至少一种。

4.如权利要求1所述的抛光系统，进一步包括：

工作台，设有所述抛光片；

驱动模组，设于所述工作台上且位于所述抛光片的上方；和

所述载具设于所述驱动模组靠近所述工作台的一侧。

5.如权利要求4所述的抛光系统，其中所述驱动模组包括：

卡盘，设有至少一个固定口，所述载具设于所述固定口内；

绝缘环，设于所述卡盘外缘；

压垫，设于所述绝缘环远离所述卡盘一侧；

压板，设于所述压垫远离所述卡盘的一侧；和

挡板，设于所述绝缘环外侧，所述载具包括开口方向朝向所述抛光片一侧的安装槽，所述工件容置于所述安装槽内。

6.如权利要求4所述的抛光系统，所述正极通过碳刷与所述驱动模组电性连接，所述负极与所述工作台电性连接。

7.如权利要求1所述的抛光系统，其中所述排液模组包括：

收集槽，用于容置所述抛光模组；

循环装置，与所述收集槽连通，用于将所述收集槽中的所述抛光液回收。

8.一种抛光方法，包括：

安装金属工件在载具上；

提供一抛光片，将所述载具设于所述抛光片上方，使所述工件与所述抛光片接触；

于所述抛光片与所述载具之间施加电场，所述电场为直流电场；

提供抛光液，将所述抛光液注入所述工件与所述抛光片之间，所述抛光液包括长链分子和磨料，所述长链分子包括亲水端和疏水端，通过所述电场，所述亲水端靠近所述电场的正极，所述疏水端靠近所述电场的负极，所述长链分子包括聚硅烷、聚丙烯酸甲酯及甲亚胺中的至少一种，所述长链分子为向列型液晶，所述长链分子之间通过范德华力将所述磨料吸附在所述长链分子之间；和

控制所述载具带动所述工件与所述抛光片相对转动或平移，使所述工件与所述抛光片之间产生摩擦力以对所述工件抛光。

9.一种抛光方法，包括：

安装金属工件在载具上；

在抛光片与所述载具之间施加电场，所述电场为直流电场；

控制所述载具与所述抛光片相对转动或平移，以对所述工件抛光；

设置抛光液至所述载具、所述工件及所述抛光片之间，所述抛光液包含长链分子和磨料，所述长链分子包含亲水端和疏水端，通过所述电场，所述亲水端靠近所述电场的正极，所述疏水端靠近所述电场的负极，所述长链分子包括聚硅烷、聚丙烯酸甲酯及甲亚胺中的至少一种，所述长链分子为向列型液晶，所述长链分子之间通过范德华力将所述磨料吸附在所述长链分子之间；和

从排液模组排出所述抛光液的部分，以使所述长链分子在所述抛光液中的比例在预设范围内。

Images