本發(fā)明涉及硬脆材料化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于凝膠基底的石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)的制作方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械拋光利用拋光墊來(lái)傳輸和均勻分布拋光液，利用拋光液的成分和被拋光材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生比較容易去除的物質(zhì)，以及拋光顆粒和被拋光表面發(fā)生物理摩擦，達(dá)到拋光的目的，但由于拋光墊是平的，只能進(jìn)行平面拋光，而且拋光墊的價(jià)格較高，增加拋光成本；另一方面，拋光過(guò)程也會(huì)造成拋光液的浪費(fèi)，目前普遍采用氧化鈰拋光液，氧化鈰拋光液價(jià)格較高且有毒，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。中國(guó)專(zhuān)利201110231332.7公開(kāi)了一種玻璃拋光盤(pán)及其制造方法，該拋光盤(pán)原料包括磨粒、填料、樹(shù)脂、固化劑、促進(jìn)劑組成，所述磨粒為氧化鋁-氧化鈰核殼復(fù)合磨粒，或氧化鋁表面滲鈰磨粒，所述填料包括導(dǎo)熱填料、活性填料、造孔劑組成，樹(shù)脂為不飽和聚酯樹(shù)脂，但該拋光盤(pán)組分較多，制備過(guò)程復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題而提供一種基于凝膠基底的石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)的制作方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于凝膠基底的石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)的制作方法，具體包括以下步驟：

(1)根據(jù)所要拋光的石英玻璃圓柱面的半徑，確定所需要的凝膠基底的厚度，并確定承載凝膠基底的模具尺寸；

(2)制備凝膠樣品：配制聚乙烯醇、海藻酸鈉和二氧化硅的混合水溶液，將混合溶液倒入模具中，反復(fù)冷凍、解凍循環(huán)數(shù)次，形成凝膠，再將產(chǎn)生的凝膠置于氧化鈰拋光液中浸泡，最后用蒸餾水清洗；

(3)將步驟(2)制得的凝膠鋪在模具上，并用相應(yīng)曲率的模具支撐，恒溫干燥至恒重，即得到石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)。

步驟(1)所述的模具為不銹鋼模具，模具正面設(shè)有承載凝膠基底的圓弧形凹槽承載面，背面設(shè)有用于安裝連接的螺栓孔。

步驟(1)所述的凝膠基底的厚度計(jì)算公式為：l＝(r1-r2)*4.5，其中，l為凝膠基底的厚度，r1為承載凝膠基底模具的半徑，r2為所要拋光的石英玻璃圓柱面實(shí)物半徑，凝膠干燥后厚度會(huì)縮小4-5倍，因此初步確定的凝膠基底的厚度為半徑差的4-5倍，優(yōu)選為4.5倍。

步驟(2)所述的聚乙烯醇、海藻酸鈉和二氧化硅的重量份比例為：60-80：20-30：5-10。混合水溶液配置時(shí)，具體方法為：將聚乙烯醇顆粒置于蒸餾水中，水浴加熱攪拌溶解，制備成澄清的聚乙烯醇水溶液，冷卻至室溫備用，將海藻酸鈉粉末溶于蒸餾水中，室溫?cái)嚢枞芙?，制成海藻酸鈉水溶液，在聚乙烯醇水溶液和海藻酸鈉水溶液水溶液中添加sio2，攪拌均勻，制備成混合溶液。

步驟(2)冷凍的溫度為-10至-16℃，時(shí)間為20-24h，室溫下解凍1-2h，冷凍、解凍循環(huán)次數(shù)為3-4次。

步驟(2)將凝膠置于含質(zhì)量百分比為2％cacl2的氧化鈰拋光液中浸泡，時(shí)間為20-28h。

步驟(3)在溫度為37℃，濕度為10％的烘箱中恒溫干燥，干燥時(shí)間為40-50h。

干燥后得到的圓柱面拋光盤(pán)安裝于拋光機(jī)上用于石英玻璃的圓柱面拋光，拋光盤(pán)在室溫濕度在8％-12％的環(huán)境中使用為宜，不使用的情況要將拋光盤(pán)放置在濕度10％的環(huán)境中保存。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于聚乙烯醇和海藻酸鈉凝膠基底的石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)，通過(guò)反復(fù)冷凍-解凍法和化學(xué)交聯(lián)法的復(fù)合制備，提高拋光層的強(qiáng)度和彈性，使圓柱面拋光層在干燥后不致出現(xiàn)裂紋，包裹氧化鈰拋光粉顆粒，滿(mǎn)足高精度拋光的要求，通過(guò)微量添加sio2提高圓柱面拋光層的厚度。利用凝膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包裹納米級(jí)氧化鈰顆粒，干燥后成圓柱面模，用來(lái)拋光石英玻璃圓柱面，滿(mǎn)足拋光要求且達(dá)到節(jié)約拋光磨料，減少環(huán)境污染，降低成本的目的，具有成本優(yōu)勢(shì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明承載凝膠基底的模具背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明承載凝膠基底的模具正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明恒溫干燥凝膠支撐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1螺栓孔，2承載面，3模具，4凝膠基底，5支撐架，6曲率模具，7升降臺(tái)

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種基于凝膠基底的石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)的制作方法，具體步驟為：

(1)確定承載凝膠基底的模具尺寸，根據(jù)公式l＝(r1-r2)*4.5計(jì)算，其中，l為凝膠基底的厚度，r1為承載凝膠基底模具的半徑，r2為所要拋光的石英玻璃圓柱面實(shí)物半徑，模具為不銹鋼模具，如圖1，模具3正面設(shè)有承載凝膠基底的圓弧形凹槽承載面2，背面設(shè)有用于安裝連接的螺栓孔1。

(2)制備凝膠樣品：聚乙烯醇顆粒置于蒸餾水中，在95℃的水浴中加熱攪拌6h溶解，不斷補(bǔ)充蒸發(fā)減少的水分，最終制備成澄清的聚乙烯醇水溶液，冷卻至室溫備用，同時(shí)取海藻酸鈉粉末溶于蒸餾水中，室溫下攪拌6h溶解，取聚乙烯醇和海藻酸鈉水溶液，并添加sio2和氧化鈰溶液在室溫下用攪拌器攪拌6h，制備成混合溶液，其中，聚乙烯醇、海藻酸鈉、二氧化硅的重量份比例為：70：25：5。

將混合溶液倒入模具中，反復(fù)冷凍、解凍循環(huán)，形成凝膠，再將凝膠置于含2％cacl2的氧化鈰拋光液中浸泡，時(shí)間為24h，最后用蒸餾水清洗，冷凍的溫度為-16℃，時(shí)間為22h，室溫下解凍2h，冷凍、解凍循環(huán)次數(shù)為4次。

(3)將步驟(2)制得的凝膠4鋪在模具3上，并用相應(yīng)曲率的模具6輕壓支撐，如圖3所示，將鋪了凝膠4的模具3放置于升降臺(tái)7上，曲率模具6放置于支撐架5上，通過(guò)調(diào)節(jié)升降臺(tái)7的高度將凝膠4抵住，防止下滑，每隔半小時(shí)調(diào)整一次高度，并在溫度為37℃，濕度為10％的烘箱中恒溫干燥，干燥時(shí)間為48h，即得到石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)，如圖2所示，凝膠基底4凝固在模具3上，得到的圓柱面拋光盤(pán)安裝于拋光機(jī)上用于石英玻璃的圓柱面拋光。

實(shí)施例2

一種基于凝膠基底的石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)的制作方法，具體步驟為：

(1)確定承載凝膠基底的模具尺寸，根據(jù)公式l＝(r1-r2)*4.5計(jì)算，其中，l為凝膠基底的厚度，r1為承載凝膠基底模具的半徑，r2為所要拋光的石英玻璃圓柱面實(shí)物半徑，模具為不銹鋼模具，如圖1，模具3正面設(shè)有承載凝膠基底的圓弧形凹槽承載面2，背面設(shè)有用于安裝連接的螺栓孔1。

(2)制備凝膠樣品：聚乙烯醇顆粒置于蒸餾水中，在95℃的水浴中加熱攪拌6h溶解，不斷補(bǔ)充蒸發(fā)減少的水分，最終制備成澄清的聚乙烯醇水溶液，冷卻至室溫備用，同時(shí)取海藻酸鈉粉末溶于蒸餾水中，室溫下攪拌6h溶解，取聚乙烯醇和海藻酸鈉水溶液，并添加sio2和氧化鈰溶液在室溫下用攪拌器攪拌6h，制備成混合溶液，其中，聚乙烯醇、海藻酸鈉、二氧化硅的重量份比例為：60：20：5。

將混合溶液倒入模具中，反復(fù)冷凍、解凍循環(huán)，形成凝膠，再將凝膠置于含2％cacl2的氧化鈰拋光液中浸泡，時(shí)間為20h，最后用蒸餾水清洗，冷凍的溫度為-10℃，時(shí)間為24h，室溫下解凍1h，冷凍、解凍循環(huán)次數(shù)為3次。

(3)將步驟(2)制得的凝膠4鋪在模具3上，并用相應(yīng)曲率的模具6輕壓支撐，如圖3所示，將鋪了凝膠4的模具3放置于升降臺(tái)7上，曲率模具6放置于支撐架5上，通過(guò)調(diào)節(jié)升降臺(tái)7的高度將凝膠4抵住，防止下滑，每隔半小時(shí)調(diào)整一次高度，并在溫度為37℃，濕度為10％的烘箱中恒溫干燥，干燥時(shí)間為40h，即得到石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)。

實(shí)施例3

一種基于凝膠基底的石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)的制作方法，具體步驟為：

(1)確定承載凝膠基底的模具尺寸，根據(jù)公式l＝(r1-r2)*4.5計(jì)算，其中，l為凝膠基底的厚度，r1為承載凝膠基底模具的半徑，r2為所要拋光的石英玻璃圓柱面實(shí)物半徑，模具為不銹鋼模具，如圖1，模具3正面設(shè)有承載凝膠基底的圓弧形凹槽承載面2，背面設(shè)有用于安裝連接的螺栓孔1。

(2)制備凝膠樣品：聚乙烯醇顆粒置于蒸餾水中，在95℃的水浴中加熱攪拌6h溶解，不斷補(bǔ)充蒸發(fā)減少的水分，最終制備成澄清的聚乙烯醇水溶液，冷卻至室溫備用，同時(shí)取海藻酸鈉粉末溶于蒸餾水中，室溫下攪拌6h溶解，取聚乙烯醇和海藻酸鈉水溶液，并添加sio2和氧化鈰溶液在室溫下用攪拌器攪拌6h，制備成混合溶液，其中，聚乙烯醇、海藻酸鈉、二氧化硅的重量份比例為：80：30：10。

將混合溶液倒入模具中，反復(fù)冷凍、解凍循環(huán)，形成凝膠，再將凝膠置于含2％cacl2的氧化鈰拋光液中浸泡，時(shí)間為28h，最后用蒸餾水清洗，冷凍的溫度為-16℃，時(shí)間為20h，室溫下解凍2h，冷凍、解凍循環(huán)次數(shù)為4次。

(3)將步驟(2)制得的凝膠4鋪在模具3上，并用相應(yīng)曲率的模具6輕壓支撐，如圖3所示，將鋪了凝膠4的模具3放置于升降臺(tái)7上，曲率模具6放置于支撐架5上，通過(guò)調(diào)節(jié)升降臺(tái)7的高度將凝膠4抵住，防止下滑，每隔半小時(shí)調(diào)整一次高度，并在溫度為37℃，濕度為10％的烘箱中恒溫干燥，干燥時(shí)間為50h，即得到石英玻璃圓柱面拋光盤(pán)。