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CN108485532A - 高表面平整度的蓝宝石抛光液及其抛光工艺 - Google Patents

高表面平整度的蓝宝石抛光液及其抛光工艺 Download PDF

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CN108485532A
CN108485532A CN201810364801.4A CN201810364801A CN108485532A CN 108485532 A CN108485532 A CN 108485532A CN 201810364801 A CN201810364801 A CN 201810364801A CN 108485532 A CN108485532 A CN 108485532A
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CN
China
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polishing
sapphire
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rough
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Application number
CN201810364801.4A
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English (en)
Inventor
贡浩飞
潘华平
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.)
Jiangsu Gold Amber Optical Polytron Technologies Inc
Original Assignee
Jiangsu Gold Amber Optical Polytron Technologies Inc
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高表面平整度的蓝宝石抛光液及其抛光工艺，包括粗抛光液和精抛光液，所述的粗抛光液包括含有重量比20‑50%二氧化铝纳米颗粒、3‑10%的甲醇钠、0.1‑1%的亚甲基二萘磺酸钠、0.5‑2%的亚氨基二琥珀酸钠盐以及余量的溶剂；所述的精抛光液包括含有重量比20‑50%亲水型二氧化硅纳米颗粒、0.1‑1%的非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5‑2%的聚丙烯酸钠、0.2‑1.5%的羟乙级乙二胺以及余量的溶剂。本发明既能够满足高抛光去除率的要求，又能够形成高平整度和超低粗糙度的蓝宝石表面，该抛光液价格较低，抛光过程容易控制，生产良率高，产品质量稳定，可以使用粗抛光和精抛光结合的抛光方法，既可以实现高去除率快速生产，也能够达到高平整度和极低表面粗糙度的精密抛光要求。

Description

高表面平整度的蓝宝石抛光液及其抛光工艺
技术领域
本发明涉及一种高表面平整度的蓝宝石抛光液及其抛光工艺，属于蓝宝石抛光技术领域。
背景技术
蓝宝石可以是一种高硬度陶瓷材料，主要应用在手表镜片，手机镜片，摄像头镜片等，具有硬度高，不容易划伤等特点。
蓝宝石晶体硬度很高，为莫氏硬度9级，仅次于金刚石。它具有很好的 透光性，热传导性和电气绝缘性，力学机械性能好，并且具有耐磨和抗风蚀 的特点。蓝宝石晶体的熔点为2050℃，沸点3500℃，最高工作温度可达 1900℃。蓝宝石晶体在高温下仍具有较好的稳定性，在可见与红外光范围内， 有很好的透过率，因此在LED，手机等光电子、通讯、国防领域都具有广 泛的应用。上述应用领域均要求蓝宝石有很好的表面加工精度和表面完整性。
由于蓝宝石晶体的高硬度，高化学稳定性，导致蓝宝石的高效低损伤加工技术成为阻碍蓝宝石广泛应用的主要障碍。目前，单体在100kg以上大小的蓝宝石晶体的生长技术趋于成熟，为了获得可以作为蓝光LED芯片的衬底片，或作为其他应用的蓝宝石窗口片，蓝宝石晶体在经过掏棒，切割，研 磨过程后，需要进行精密抛光以获得最终的表面粗糙度。目前只有化学机械抛光技术可以在较低成本下获得较低的表面粗糙度以及较高的材料去除速率，然而，由于蓝宝石晶体的高硬度，高化学稳定性，整个过程非常耗时冗长，耗人力，加工效率低下，严重影响了蓝宝石晶体片的大规模工业应用。无法实现蓝宝石抛光去除率和高表面平整度同时达到。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的缺陷，提出了一种高表面平整度的蓝宝石抛光液及其抛光工艺，既能够提高蓝宝石的抛光效率，又能够提供高表面平整度和表面质量的蓝宝石抛光液。
本发明所采用的技术方案是：一种高表面平整度的蓝宝石抛光液，包括粗抛光液和精抛光液，所述的粗抛光液包括含有重量比20-50%二氧化铝纳米颗粒、3-10%的甲醇钠、0.1-1%的亚甲基二萘磺酸钠、0.5-2%的亚氨基二琥珀酸钠盐以及余量的溶剂；所述的精抛光液包括含有重量比20-50%亲水型二氧化硅纳米颗粒、0.1-1%的非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、 0.5-2%的聚丙烯酸钠、0.2-1.5%的羟乙级乙二胺以及余量的溶剂。所述粗抛光液中的二氧化铝纳米颗粒的粒径D50为180纳米，D97为250纳米；所述精抛光液中的二氧化硅纳米颗粒的粒径D50为70纳米，D97为90纳米。
一种高表面平整度的蓝宝石抛光工艺，先用粗抛液对蓝宝石抛光，抛光压力在0.1Mpa 至0.2Mpa ,抛光盘转速60-90r/min, 抛光液流速200-300mL/min, 抛光温度20-35℃，抛光时间10分钟，抛光去除率为250-320nm/min,表面粗糙度Ra可达0.3nm,平整度0.2μm；后用精抛液对蓝宝石抛光，抛光盘转速40-60r/min, 抛光液流速120-180mL/min, 抛光温度20-35℃，抛光时间5分钟，抛光去除率为20-50nm/min,表面粗糙度Ra小于0.1nm，平整度0.1μm。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：本发明既能够满足高抛光去除率的要求，又能够形成高平整度和超低粗糙度的蓝宝石表面，该抛光液价格较低，抛光过程容易控制，生产良率高，产品质量稳定，对于一般表面粗糙度要求的产品，可以使用粗抛光液抛光，可以实现高去除率抛光，提高生产效率，对于高精度抛光表面的要求的产品，可以使用粗抛光和精抛光结合的抛光方法，既可以实现高去除率快速生产，也能够达到高平整度和极低表面粗糙度的精密抛光要求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种高表面平整度的蓝宝石抛光液，包括粗抛光液和精抛光液。
粗抛光液配置：将下列组分均匀混合，重量比50%二氧化铝纳米颗粒，6%的甲醇钠，0.16%的亚甲基二萘磺酸钠，0.7%的亚氨基二琥珀酸钠盐，以及余量的去离子水。
精抛光液配置：将下列组分均匀混合，重量比40%亲水型二氧化硅纳米颗粒，0.3%的非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)， 0.8%的聚丙烯酸钠，1.2%的羟乙级乙二胺以及余量的去离子水。
一种高表面平整度的蓝宝石抛光工艺：先用粗抛液对蓝宝石抛光，抛光压力在0.15Mpa,抛光盘转速70r/min, 抛光液流速240mL/min, 抛光温度25℃，抛光时间10分钟，抛光去除率为280nm/min, 表面粗糙度Ra可达0.3nm,平整度0.2μm，后用精抛液对蓝宝石抛光，抛光盘转速40-60r/min, 抛光液流速120-180mL/min, 抛光温度20-35℃，抛光时间5分钟，抛光去除率为30nm/min,表面粗糙度Ra0.08nm，平整度0.1μm。
实施例2
一种高表面平整度的蓝宝石抛光液，包括粗抛光液和精抛光液。
粗抛光液配置：将下列组分均匀混合，重量比40%二氧化铝纳米颗粒，8%的甲醇钠，0.25%的亚甲基二萘磺酸钠，1.5%的亚氨基二琥珀酸钠盐，以及余量的去离子水。
精抛光液配置：将下列组分均匀混合，重量比50%亲水型二氧化硅纳米颗粒，0.5%的非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)， 0.9%的聚丙烯酸钠，1.5%的羟乙级乙二胺以及余量的去离子水。
一种高表面平整度的蓝宝石抛光工艺：先用粗抛液对蓝宝石抛光，抛光压力在0.17Mpa,抛光盘转速90r/min, 抛光液流速270mL/min, 抛光温度25℃，抛光时间10分钟，抛光去除率为300nm/min, 表面粗糙度Ra可达0.3nm,平整度0.2μm，后用精抛液对蓝宝石抛光，抛光盘转速40-60r/min, 抛光液流速120-180mL/min, 抛光温度20-35℃，抛光时间5分钟，抛光去除率为35nm/min,表面粗糙度Ra0.09nm，平整度0.1μm。
对于本领域的技术人员而言，任何对本技术方案的同等修改和替代都是在本发明的范围之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围。

Claims (4)

1.一种高表面平整度的蓝宝石抛光液，其特征在于：包括粗抛光液和精抛光液，所述的粗抛光液包括含有重量比20-50%二氧化铝纳米颗粒、3-10%的甲醇钠、0.1-1%的亚甲基二萘磺酸钠、0.5-2%的亚氨基二琥珀酸钠盐以及余量的溶剂；所述的精抛光液包括含有重量比20-50%亲水型二氧化硅纳米颗粒、0.1-1%的非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、0.5-2%的聚丙烯酸钠、0.2-1.5%的羟乙级乙二胺以及余量的溶剂。
2.根据权利要求1所述的高表面平整度的蓝宝石抛光液，其特征在于：所述粗抛光液中的二氧化铝纳米颗粒的粒径D50为180纳米，D97为250纳米。
3.根据权利要求1所述的高表面平整度的蓝宝石抛光液，其特征在于：所述精抛光液中的二氧化硅纳米颗粒的粒径D50为70纳米，D97为90纳米。
4.一种利用权利要求1-3任意一项的高表面平整度的蓝宝石抛光液的抛光工艺，其特征在于：先用粗抛液对蓝宝石抛光，抛光压力在0.1Mpa 至0.2Mpa ,抛光盘转速60-90r/min, 抛光液流速200-300mL/min, 抛光温度20-35℃，抛光时间10分钟，抛光去除率为250-320nm/min,表面粗糙度Ra可达0.3nm,平整度0.2μm；后用精抛液对蓝宝石抛光，抛光盘转速40-60r/min, 抛光液流速120-180mL/min, 抛光温度20-35℃，抛光时间5分钟，抛光去除率为20-50nm/min,表面粗糙度Ra小于0.1nm，平整度0.1μm。
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