UA102940C2 - Polishing suspension and method of finish precision treatment of parts made of sapphire - Google Patents
Polishing suspension and method of finish precision treatment of parts made of sapphire Download PDFInfo
- Publication number
- UA102940C2 UA102940C2 UAA201205925A UAA201205925A UA102940C2 UA 102940 C2 UA102940 C2 UA 102940C2 UA A201205925 A UAA201205925 A UA A201205925A UA A201205925 A UAA201205925 A UA A201205925A UA 102940 C2 UA102940 C2 UA 102940C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- polishing
- sapphire
- suspension
- water
- silicon dioxide
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 9
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 abstract description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000004439 roughness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
Description
Винахід належить до галузі обробки поверхні матеріалів оптичної, лазерної та електронної техніки, зокрема, може використовуватися для фінішної прецизійної обробки деталей з сапфіру, монокристалічного кремнію, напівпровідникових матеріалів.The invention belongs to the field of surface treatment of materials of optical, laser and electronic equipment, in particular, it can be used for finishing precision processing of parts made of sapphire, monocrystalline silicon, semiconductor materials.
Після механічного полірування поверхні матеріалів, яке зазвичай здійснюється твердими абразивними порошками у вигляді паст та суспензій, на поверхні залишається сітка подряпин та інші поверхневі ушкодження. Для видалення поверхневих дефектів та одержання надгладкої поверхні є необхідним проведення фінішного прецизійного хіміко-механічного полірування, яке здійснюється абразивами, які хімічно взаємодіють з матеріалом поверхні, що полірується, та мають твердість, меншу, ніж в цього матеріалу.After mechanical polishing of the surface of materials, which is usually carried out with hard abrasive powders in the form of pastes and suspensions, a network of scratches and other surface damage remains on the surface. To remove surface defects and obtain an ultra-smooth surface, it is necessary to carry out finishing precision chemical-mechanical polishing, which is carried out with abrasives that chemically interact with the material of the surface being polished and have a hardness lower than that of this material.
Відомі полірувальна суспензія та спосіб хіміко-механічного полірування сапфіру (М.Known polishing suspension and method of chemical-mechanical polishing of sapphire (M.
Мазипада, О.І. ІтапакКа "Роїївпіпду Мага сгузіа!5 м/йй ой ромдег-ТесНпостаї, 1975, М.8, Мо 9, р. 15- 211), згідно з якими полірування поверхонь сапфіру здійснюють діоксидом кремнію у складі водної суміші на полірувальнику з кварцового скла при притискному тиску 0,5 МПа та швидкості руху деталі відносно полірувальника 20 м/хв.Mazypada, O.I. ItapakKa "Roiyivpipdu Maga sguzia!5 m/y oi romdeg-TesNpostai, 1975, M.8, Mo 9, r. 15-211), according to which polishing of sapphire surfaces is carried out with silicon dioxide in the composition of an aqueous mixture on a quartz glass polisher at pressure of 0.5 MPa and the speed of movement of the part relative to the polisher is 20 m/min.
Недоліками цього способу є низька швидкість полірування (близько 0,03 мг/год.).The disadvantages of this method are the low speed of polishing (about 0.03 mg/h).
Відомі полірувальна суспензія та спосіб хіміко-механічного полірування сапфіру (О. М/вїв5 "Рігесі сопіасі зирегроїївпіпуд ої заррпіге" - Аррі. Орі, 1992, М. 31, Мо 22, р. 4355-4362, згідно з якими полірування відбувається у З 95 суспензії колоїдного діоксиду кремнію при притискному тиску 0,17-0,82 МПа та швидкостях руху зразків 0,55-0,90 м/с на олов'яному полірувальнику з нанесеними концентричними або спіралеподібними канавками, причому примусово обертається як полірувальник, так і закріплений на осі окремого двигуна сапфіровий зразок. Швидкість знімання матеріалу зростає від 0,1 до 5 мкм/год. при збільшенні притискного тиску.A polishing suspension and a method of chemical-mechanical polishing of sapphire are known (O. M/vyv5 "Rigesi sopiasi ziregroiivpipudu oi zarrpige" - Arri. Ori, 1992, M. 31, Mo 22, p. 4355-4362, according to which polishing takes place in Z 95 colloidal silicon dioxide suspensions at a pressing pressure of 0.17-0.82 MPa and sample movement speeds of 0.55-0.90 m/s on a tin polisher with applied concentric or spiral grooves, and both the polisher and the a sapphire sample mounted on the axis of a separate motor.The material removal rate increases from 0.1 to 5 µm/h as the clamping pressure increases.
Недоліком цього способу полірування є те, що низьке значення залишкової шорсткості (Яає0,11 нм) одержано тільки при малих швидкостях знімання (0,1-0,14 мкм/год.). При подальшому збільшенні швидкості знімання залишкова шорсткість становить 1-2 нм, кількісні дані щодо оптичної якості не наведено.The disadvantage of this method of polishing is that a low value of the residual roughness (Yaa0.11 nm) was obtained only at low speeds of removal (0.1-0.14 μm/h). With a further increase in the removal speed, the residual roughness is 1-2 nm, quantitative data on the optical quality are not given.
Відомі полірувальна суспензія та спосіб фінішної прецизійної обробки деталей з монокорунду (Патент України Мо 48581 А, В24В 1/00), згідно з яким хіміко-механічне полірування поверхонь деталей здійснюють при притискному тиску на деталь 0,1 МПа, швидкості обертанняA polishing suspension and a method of finishing precision processing of monocorundum parts are known (Patent of Ukraine Mo 48581 А, В24В 1/00), according to which chemical-mechanical polishing of the surfaces of the parts is carried out at a pressing pressure on the part of 0.1 MPa, a speed of rotation
Зо полірувальника 40 об./хв., частоті подвійних осциляцій повідця 40 хв' полірувальним інструментом з подачею в зону обробки водно-аміачного розчину колоїдного діоксиду кремнію (силікозолю) при співвідношенні компонентів розчину: силікозоль 22-24 95, водно-аміачний розчин - решта. На робочій частині полірувального інструменту, виготовленій з полімерного композиту, який складається з наповнювача (аеросилу) і епоксидної смоли, як зв'язуючого, нанесено концентричні канавки, призначені для розміщення та утримання на них водно- аміачного розчину силікозолю.From the polisher 40 rpm, the frequency of double oscillations of the leash 40 min' by the polishing tool with the supply of a water-ammonia solution of colloidal silicon dioxide (silica sol) to the processing zone with a ratio of solution components: silica sol 22-24 95, water-ammonia solution - the rest . On the working part of the polishing tool, which is made of a polymer composite, which consists of a filler (aerosil) and epoxy resin as a binder, concentric grooves are applied, designed to place and hold a water-ammonia solution of silicosol on them.
Швидкість знімання сапфіру з кристалографічною орієнтацією поверхні (0001) становить 1,2 мг/год., що для сапфірової підкладки діаметром 50 мм складає 0,15 мкм/год., шорсткість На 0,3 нм, оптична чистота класу Р 1-10 за ДСТ 11141-84.The removal rate of sapphire with a crystallographic orientation of the surface (0001) is 1.2 mg/h, which for a sapphire substrate with a diameter of 50 mm is 0.15 μm/h, roughness Na 0.3 nm, optical purity class P 1-10 according to DST 11141-84.
Недоліком цього способу є низька продуктивність при поліруванні.The disadvantage of this method is low performance during polishing.
Як прототип вибрано останній з наведених аналогів як найбільш близький за технічною суттю до винаходу.As a prototype, the last of the above analogues was chosen as the closest in technical essence to the invention.
В основу винаходу поставлено задачу розробки полірувальної суспензії та способу фінішної прецизійної обробки деталей з монокорунду, завдяки яким забезпечувався би "м'який" хіміко- механічний вплив на поверхню, результатом якого є збільшення швидкості знімання матеріалу, покращення якості оброблених поверхонь.The basis of the invention is the task of developing a polishing suspension and a method of finishing precision processing of parts from monocorundum, thanks to which a "soft" chemical-mechanical effect on the surface would be ensured, the result of which is an increase in the speed of material removal, an improvement in the quality of the treated surfaces.
Поставлена задача вирішується тим, що полірувальна суспензія, яка у своєму складі містить колоїдний діоксид кремнію, водно-лужний розчин, відповідно до винаходу додатково містить водорозчинний полімер, при наступному співвідношенні компонентів, мас. 9Уо: діоксид кремнію 5іО2 2-10 (аеросил) водорозчинний полімер 0,006-0,5 лужний агент 0-0,74 вода решта. як водорозчинний полімер використовують високомолекулярні органічні сполуки, які у своєму складі містять функціональні ОН-групи.The problem is solved by the fact that the polishing suspension, which in its composition contains colloidal silicon dioxide, an aqueous-alkaline solution, according to the invention additionally contains a water-soluble polymer, with the following ratio of components, wt. 9Uo: silicon dioxide 5iO2 2-10 (aerosil) water-soluble polymer 0.006-0.5 alkaline agent 0-0.74 water the rest. high-molecular organic compounds containing functional OH groups are used as water-soluble polymers.
Поставлена задача також вирішується тим, що у способі фінішної прецизійної обробки деталей з сапфіру, який включає хіміко-механічне полірування поверхні деталі полірувальним інструментом з подачею в зону обробки полірувальної суспензії, відповідно до винаходу, полірування поверхонь деталей здійснюють вказаною суспензією при притискному тиску на зразок 0,01-0,06 МПа, швидкості обертання полірувальника 10-40 об./хв, частоті подвійних осциляцій повідця 10-40 хв".The task is also solved by the fact that in the method of finishing precision processing of sapphire parts, which includes chemical-mechanical polishing of the surface of the part with a polishing tool with the supply of a polishing suspension to the treatment zone, according to the invention, the polishing of the surfaces of the parts is carried out with the indicated suspension at a pressure of 0 ,01-0.06 MPa, the rotation speed of the polisher is 10-40 rpm, the frequency of double oscillations of the leash is 10-40 min".
Аеросил являє собою високодисперсні частинки діоксиду кремнію (розмір, первинних частинок 51О» 7-15 нм), які у водному середовищі при приготуванні колоїдної суспензії можуть утворювати агломерати розміром до кількох десятків мікронів. Наявність агломератів у полірувальній суспензії а також низька швидкість знімання матеріалу призводить до виникнення при поліруванні подряпин та інших поверхневих дефектів. Знизити ступінь агломерації часток діоксиду кремнію можливо за рахунок утворення на частинках іонних зарядів, які забезпечують їх відокремлення одна від одної завдяки силам відштовхування (електростатична стабілізація). Ці умови виконуються при створенні лужного середовища. як лужний агент можуть використовуватися гідроксиди натрію, калію, амонію.Aerosil is highly dispersed particles of silicon dioxide (size of primary particles 51O» 7-15 nm), which in an aqueous medium when preparing a colloidal suspension can form agglomerates up to several tens of microns in size. The presence of agglomerates in the polishing suspension, as well as the low speed of material removal, leads to the appearance of scratches and other surface defects during polishing. It is possible to reduce the degree of agglomeration of silicon dioxide particles due to the formation of ionic charges on the particles, which ensure their separation from each other due to repulsive forces (electrostatic stabilization). These conditions are fulfilled when creating an alkaline environment. sodium, potassium, and ammonium hydroxides can be used as an alkaline agent.
З метою зниження тертя між частинками аеросилу і поверхнею сапфіру у суспензію вводять водорозчинний полімер, який містить функціональні ОН-групи. Ланцюжковоподібні молекули водорозчинного полімеру обволікають частинки твердої фази суспензії за рахунок утворення водневих зв'язків між ОН-групами полімеру і аеросилу. Таким чином, введення водорозчинного полімеру, молекули якого виконують роль "мастила" між частинками діоксиду кремнію та поверхнею, що полірується, перешкоджає виникненню дефектів, а збільшення реакційно активної поверхні діоксиду кремнію за рахунок дезагломерації аеросилу призводить до зростання швидкості знімання у. як водорозчинний полімер використовують високомолекулярні органічні сполуки, які у своєму складі містять функціональні ОН-групи, зокрема, метилцелюлозу, карбоксиметилцелюлозу, поліетиленгліколь, полівініловий спирт, крохмаль тощо.In order to reduce the friction between the aerosol particles and the sapphire surface, a water-soluble polymer containing functional OH groups is introduced into the suspension. Chain-like molecules of a water-soluble polymer surround the particles of the solid phase of the suspension due to the formation of hydrogen bonds between the OH groups of the polymer and the aerosol. Thus, the introduction of a water-soluble polymer, the molecules of which play the role of "lubricant" between the particles of silicon dioxide and the surface being polished, prevents the appearance of defects, and the increase in the reactive surface of silicon dioxide due to the deagglomeration of the aerosol leads to an increase in the removal rate. as a water-soluble polymer, high-molecular organic compounds are used that contain functional OH groups in their composition, in particular, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, starch, etc.
Оптимальне співвідношення складових суспензії та діапазони робочих режимів полірування було встановлено експериментальним шляхом.The optimal ratio of the components of the suspension and the ranges of the polishing operating modes were established experimentally.
Вихід за межі діапазону концентрацій складових суспензії, що заявляється, призводить до погіршення результату полірування: при недостатній концентрації полімеру поверхня має низьку оптичну якість, а при надлишковій - через зростання в'язкості суспензії знижується швидкість знімання. При проведенні процесу полірування при режимах обробки, нижчих, ніж заявляються, швидкість знімання є низькою та якість поверхні погіршується. Такий же результат спостерігається при надмірному збільшенні швидкості обертання полірувальника та частотиExceeding the range of concentrations of the components of the claimed suspension leads to a deterioration of the polishing result: with an insufficient concentration of the polymer, the surface has low optical quality, and with an excess - due to the increase in viscosity of the suspension, the speed of removal decreases. When the polishing process is carried out at processing modes lower than stated, the removal rate is low and the surface quality deteriorates. The same result is observed with an excessive increase in the speed of rotation of the polisher and the frequency
Зо подвійних осциляцій повідця, що пов'язано з виникненням гідродинамічного ефекту, який погіршує механічний контакт зразка з полірувальником. Збільшення притискного тиску за межу заявленого призводить до виникнення подряпин на поверхні та створює ризик розриву полірувального полотна.From the double oscillations of the leash, which is associated with the occurrence of a hydrodynamic effect that worsens the mechanical contact of the sample with the polisher. Increasing the clamping pressure beyond the declared limit leads to scratches on the surface and creates a risk of tearing the polishing cloth.
В таблиці наведено порівняльні результати фінішної прецизійної обробки деталей з сапфіру (0001) при різному складі полірувальної суспензії, що заявляється, та прототипу.The table shows the comparative results of the finishing precision processing of sapphire parts (0001) with different compositions of the applied polishing suspension and the prototype.
Полірувальну суспензію готують наступним чином. Аеросил (питома поверхня 175-380 мг/г) змішують з водою за допомогою механічного перемішувача. Після розмішування суспензія не повинна мати грудок аеросилу. Далі в одержану суміш при перемішуванні вводять розчин лужного агента для створення заданого рН середовища. Потім при інтенсивному перемішуванні вводять розчин водорозчинного полімеру. Через 1 годину перемішування суспензія має рідку консистенцію, є гомогенною та готовою для використання.The polishing suspension is prepared as follows. Aerosil (specific surface area 175-380 mg/g) is mixed with water using a mechanical mixer. After mixing, the suspension should not have lumps of aerosol. Next, a solution of an alkaline agent is introduced into the resulting mixture while stirring to create a given pH medium. Then, with intensive mixing, a solution of a water-soluble polymer is introduced. After 1 hour of stirring, the suspension has a liquid consistency, is homogeneous and ready for use.
Полірування здійснювали на одношпиндельному полірувально-доводочному верстаті типуPolishing was carried out on a single-spindle polishing machine of the type
ПД-500. В якості полірувальника використовували стальний диск, на якому було натягнуто полірувальне полотно з поліпропілену, капрону або поліестеру. Сапфірові деталі наклеювалися на плаский металічний тримач та розміщувалися на полірувальнику. На тримач зверху через повідець надавалося статичне навантаження. Полірувальна суспензія подавалася між деталлю та полірувальником. При обертанні полірувальника та завдяки подвійним осциляціям повідця, деталь під тиском переміщується по полірувальному полотну, завдяки чому відбувався процес її хіміко-механічного полірування.PD-500. A steel disc was used as a polisher, on which a polishing cloth made of polypropylene, kapron or polyester was stretched. The sapphire parts were glued to a flat metal holder and placed on the polisher. A static load was applied to the holder from above through the leash. The polishing slurry was fed between the part and the polisher. During the rotation of the polisher and thanks to the double oscillations of the leash, the part under pressure moves along the polishing cloth, thanks to which the process of its chemical-mechanical polishing took place.
Продуктивність процесу полірування оцінювали за швидкістю знімання матеріалу в одиницю часу, яку визначали за втратою ваги деталі. Ступінь чистоти полірованої поверхні визначали за допомогою оптичних мікроскопів МБС-9, МИИЙ-4 та за вимірами шорсткості на атомно-силовому мікроскопі "Боїмег Рго".The productivity of the polishing process was evaluated by the rate of material removal per unit of time, which was determined by the weight loss of the part. The degree of cleanliness of the polished surface was determined using optical microscopes MBS-9, MIIIY-4 and roughness measurements on the Boimeg Rgo atomic force microscope.
Приклад 1. Готували полірувальну суспензію наступного складу, мас. 90: діоксид кремніюExample 1. A polishing suspension of the following composition was prepared, wt. 90: silicon dioxide
ЗіО» (аеросил) - 5, гідроксид натрію - 0,02, водорозчинний полімер (поліетиленгліколь) - 0,1, вода - решта до 100 95. Суспензію використовували для полірування дисків з сапфіру діаметром 70 мм. Полірування проводили при наступних режимах обробки: притискний тиск на зразки 0,03ZiO" (aerosil) - 5, sodium hydroxide - 0.02, water-soluble polymer (polyethylene glycol) - 0.1, water - the rest up to 100 95. The suspension was used for polishing sapphire discs with a diameter of 70 mm. Polishing was carried out in the following processing modes: pressing pressure on the samples was 0.03
МПа, швидкість обертання полірувальника 25 об./хв, частота подвійних осциляцій повідця 25 хв", час полірування 120 хв.MPa, the rotation speed of the polisher is 25 rpm, the frequency of double oscillations of the leash is 25 min", the polishing time is 120 min.
Швидкість знімання для деталі з кристалографічною орієнтацією поверхні (0001) складала 0,26 мкм/год. Шорсткість відполірованої поверхні 0,17 нм, поверхня дзеркальна, без подряпин та ласин, оптична чистота класу Р 1-10.The removal rate for a part with crystallographic surface orientation (0001) was 0.26 μm/h. The roughness of the polished surface is 0.17 nm, the surface is mirror-like, without scratches and cracks, optical purity class P 1-10.
Приклад 2-12. Готували полірувальну суспензію так, як описано у прикладі 1, за винятком того, що змінювали вміст складових. Полірування проводили при тих самих режимах обробки.Example 2-12. The polishing suspension was prepared as described in example 1, except that the content of the components was changed. Polishing was carried out under the same processing modes.
Приклад 13 (за прототипом).Example 13 (according to the prototype).
Аналіз даних, наведених у таблиці, свідчить, що при використанні способу фінішної прецизійної обробки деталей з сапфіру та полірувальної суспензії що заявляються, досягається задача винаходу (пр. 1, 3, 5-8). Швидкість знімання сапфіру знаходиться у діапазоні 0,15-0,26 мкм/год., шорсткість На-з0,17-0,3 нм. Вихід за межі параметрів, що заявляються, приводить до зниження швидкості знімання матеріалу, погіршення якості поверхні (пр. 2, 4, 9-12) або метод недоцільний економічно (пр. 13, за прототипом).The analysis of the data given in the table shows that when using the method of finishing precision processing of parts from sapphire and the claimed polishing suspension, the task of the invention is achieved (ex. 1, 3, 5-8). The sapphire removal rate is in the range of 0.15-0.26 μm/hour, the roughness Na-z0.17-0.3 nm. Exceeding the declared parameters leads to a decrease in the speed of material removal, deterioration of the surface quality (items 2, 4, 9-12) or the method is economically impractical (item 13, according to the prototype).
Порівняно з прототипом, заявлений спосіб полірування є простішим, економічнішим та технологічнішим. Він дозволяє проводити процес полірування при більш низьких значеннях притискного тиску на зразки, швидкості обертання полірувальника та частоти подвійних осциляцій повідця. Полірувальна суспензія, що заявляється, при цих режимах обробки забезпечує високу ефективність хіміко-механічного полірування сапфіру та при швидкості знімання матеріалу 0,16-0,26 мкм/год. дозволяє одержати надгладку та бездефектну поверхню з високими геометричними (шорсткість Нах0,17-0,3 нм) та оптичними (клас чистоти Р 1-10 заCompared to the prototype, the claimed method of polishing is simpler, more economical and more technological. It allows the polishing process to be carried out at lower values of the clamping pressure on the samples, the speed of rotation of the polisher and the frequency of double oscillations of the leash. The claimed polishing suspension provides high efficiency of chemical-mechanical polishing of sapphire under these processing modes and at a material removal rate of 0.16-0.26 μm/h. allows to obtain an ultra-smooth and defect-free surface with high geometric (roughness Nax0.17-0.3 nm) and optical (purity class P 1-10 according to
ДСТ 11141-84) характеристиками. Суспензія є простою у приготуванні та використанні, має добру плинність.DST 11141-84) characteristics. The suspension is easy to prepare and use, has good fluidity.
Таблиця . Водорозчинний Швидкість Клас Р оптич. ее ен р 7 мас. 96 7 км/год. ДСТ 111 41-84 пе ре роя ром знімання 7415 1 юща-о60 | 002 | 023 | 04 | 04 / 75 | 5 | 02 | 0 | 025 | 020 | ющ оо 76 1 5 | 005 | 048 | бог | 024 | .-./оло 78 110 1 05 | 06 | 016 | 025 | 070 перев | |, м | Ме знімання знімання знімання 121.10 Її 0 | 064 | 0225 | 05 | 040 0-10 мале ззсвотюти гаю ||| ов оз | манняTable. Water-soluble Speed Class R optical. ee en r 7 mass. 96 7 km/h. DST 111 41-84 perero rom removal 7415 1 yushka-o60 | 002 | 023 | 04 | 04 / 75 | 5 | 02 | 0 | 025 | 020 | yush oo 76 1 5 | 005 | 048 | god | 024 | .-./olo 78 110 1 05 | 06 | 016 | 025 | 070 translated | |, m | Me removal removal removal 121.10 Her 0 | 064 | 0225 | 05 | 040 0-10 small to sanctify the grove ||| ов оз | semolina
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201205925A UA102940C2 (en) | 2012-05-15 | 2012-05-15 | Polishing suspension and method of finish precision treatment of parts made of sapphire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201205925A UA102940C2 (en) | 2012-05-15 | 2012-05-15 | Polishing suspension and method of finish precision treatment of parts made of sapphire |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA102940C2 true UA102940C2 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=52275078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201205925A UA102940C2 (en) | 2012-05-15 | 2012-05-15 | Polishing suspension and method of finish precision treatment of parts made of sapphire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA102940C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2635132C1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Компас" (ООО "НТЦ "Компас") | Polishing slurry for sapphire substrates |
-
2012
- 2012-05-15 UA UAA201205925A patent/UA102940C2/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2635132C1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Компас" (ООО "НТЦ "Компас") | Polishing slurry for sapphire substrates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108239484B (en) | Alumina polishing solution for sapphire polishing and preparation method thereof | |
| Liu et al. | Novel green chemical mechanical polishing of fused silica through designing synergistic CeO2/h-BN abrasives with lubricity | |
| JP2016084371A (en) | Polishing composition | |
| CN101451046A (en) | Polishing composite for silicon wafer polishing | |
| JP2015533868A (en) | How to polish sapphire surface | |
| CN102516873A (en) | Silicon wafer polishing composition and preparation method thereof | |
| CN105368324A (en) | Oily diamond grinding lubricant | |
| Xie et al. | Chemical mechanical polishing of silicon wafers using developed uniformly dispersed colloidal silica in slurry | |
| TW200946659A (en) | Dispersion comprising cerium oxide and colloidal silicon dioxide | |
| CN104312441A (en) | Silicon-cerium polishing liquid and preparation method thereof | |
| Zhou et al. | Chemical mechanical polishing (CMP) of fused silica (FS) using ceria slurry recycling | |
| CN104119802B (en) | A kind of sapphire material surface Ultra-precision Turning special-purpose nanometer slurry | |
| TW201510201A (en) | Lapping slurry having a cationic surfactant | |
| CN108192506A (en) | A kind of metal surface grinding with polishing agent and preparation method | |
| JP4827805B2 (en) | Precision polishing composition for hard and brittle materials | |
| CN108017998A (en) | A kind of preparation method of CMP planarization liquid | |
| UA102940C2 (en) | Polishing suspension and method of finish precision treatment of parts made of sapphire | |
| JP6373069B2 (en) | Precision abrasive composition | |
| CN107663422A (en) | A kind of ceramic polished lapping liquid | |
| CN109913133A (en) | A high-efficiency and high-quality chemical mechanical polishing solution for yttrium aluminum garnet crystals | |
| CN115926747A (en) | Concentrated aqueous grinding aid and preparation method thereof | |
| CN100497510C (en) | H62 brass polishing liquid and its preparing process | |
| JP4291665B2 (en) | Abrasive composition for siliceous material and polishing method using the same | |
| Venkataronappa et al. | Enhancing dispersion stability and recyclability of ceria slurry with polyacrylic acid for improved glass polishing performance | |
| JP2004027042A (en) | Gel dispersion of fine particles and fine particle dispersion obtained therefrom |