本申請涉及光學(xué)冷加工拋光液，具體涉及一種光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、高精度激光陀螺反射鏡損耗指標的提高，使得加工中對基片表面粗糙度、表面疵病要求也逐步提高。激光陀螺反射鏡要求表面粗糙度rms優(yōu)于0.3nm，拋光液的性質(zhì)是影響拋光表面質(zhì)量的重要因素之一。

2、拋光過程中拋光粉粒度大小、顆粒形狀、硬度等在拋光過程中均起著非常重要的作用，粒度主要影響拋光力，最大粒度往往對玻璃表面的劃痕起重要的作用，通常光學(xué)元件光學(xué)加工用拋光液由拋光粉表面活性劑、分散劑、去離子水等組成，通過攪拌、氮氣吹等方法配制成拋光液。一般拋光液的粒徑分布相對較寬，拋光液分散性差、易產(chǎn)生劃痕等問題，適用一般光學(xué)元件的拋光，不能滿足激光陀螺反射鏡對于表面粗糙度的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，本申請旨在提供一種光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液及其制備方法，以適應(yīng)諸如激光陀螺反射鏡等光學(xué)元件對表面粗糙度的拋光要求。

2、第一方面，本申請?zhí)岢鲆环N光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液，以所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液總重量計，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括0.5％～3％的磨料、0.1％～0.8％的分散劑、0.05％～0.6％的活性劑、0.1％～0.5％的ph調(diào)節(jié)劑，余量均為去離子水；其中，所述磨料為由高純氧化鈰顆粒通過高速拋光機以濕式粉碎方法獲得的粒徑范圍為200～300nm的處理后氧化鈰顆粒，所述高純氧化鈰顆粒的粒徑范圍為1～1.5μm；所述分散劑為六偏磷酸鈉、聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一種，所述活性劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇中的至少一種，所述ph調(diào)節(jié)劑為四甲基氫氧化銨、三乙醇胺中至少一種。

3、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括0.5％～2％的磨料，0.1％～0.5％的分散劑，0.1％～0.6％的活性劑，0.1％～0.5％的ph調(diào)節(jié)劑。

4、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括1％～2％的磨料，0.3％～0.5％的分散劑，0.1％～0.4％的活性劑，0.1％～0.4％的ph調(diào)節(jié)劑。

5、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括1％～1.5％的磨料，0.3％～0.5％的分散劑，0.1％～0.4％的活性劑，0.3％～0.5％的ph調(diào)節(jié)劑。

6、第二方面，本申請?zhí)岢鲆环N如上述所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液的制備方法，所述制備方法包括：

7、使用粒徑范圍為1～1.5μm的高純氧化鈰顆粒制備初始懸浮液；

8、通過高速拋光機使用所述初始懸浮液與激光陀螺反射鏡進行拋光，同時進行濕式粉碎，以得到第二懸浮液；

9、對所述第二懸浮液進行第一次水選，先超聲分散所述第二懸浮液，再靜置后取中層溶液得到第三懸浮液；

10、對所述第三懸浮液進行第二次水選，先超聲分散所述第三懸浮液，再靜置后取中層溶液得到第四懸浮液；

11、對所述第四懸浮液進行離心干燥，得到干燥后磨料顆粒；并將所述干燥后磨料顆粒進行高溫加熱處理，得到粒徑范圍為200～300nm的處理后氧化鈰顆粒；

12、按照濃度需要，將處理后氧化鈰顆粒與分散劑、活性劑、ph調(diào)節(jié)劑、去離子水混合攪拌均勻，以得到光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液。

13、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述初始懸浮液的制備方法包括：

14、將質(zhì)量1kg、粒度分布范圍為1～1.5um的高純氧化鈰顆粒、30g分散劑和15kg去離子水混合攪拌，得到初始懸浮液；

15、優(yōu)選地，攪拌器的轉(zhuǎn)速300～400rpm，攪拌3～4小時。

16、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述第二懸浮液的制備方法包括：

17、將聚氨酯拋光盤安裝于拋光機的相應(yīng)位置，然后把激光陀螺反射鏡鏡盤放置在聚氨酯拋光盤上方；

18、將初始懸浮液持續(xù)地輸送到聚氨酯拋光盤與激光陀螺反射鏡鏡盤之間的拋光區(qū)域，啟動拋光機的主軸和擺軸，帶動聚氨酯拋光盤旋轉(zhuǎn)且?guī)蛹す馔勇莘瓷溏R鏡盤進行擺動，進行拋光；

19、拋光過程中，拋光液循環(huán)流動，且拋光液中的磨料在與反射鏡表面接觸的同時進行濕式粉碎，以得到第二懸浮液。

20、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述第三懸浮液的制備方法包括：

21、先超聲分散所述第二懸浮液，超聲分散時長15-20min，超聲頻率40khz，再靜置1h后取中層溶液得到第三懸浮液；

22、優(yōu)選地，超聲分散時長為20min。

23、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述干燥后磨料顆粒的制備方法包括：

24、對所述第四懸浮液進行離心干燥，離心轉(zhuǎn)速3000～4000rpm，離心干燥時長20～30min；

25、優(yōu)選地，離心干燥時長為30min。

26、根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，所述處理后氧化鈰顆粒的制備方法包括：

27、將干燥后磨料顆粒放在高溫爐中加熱處理，以5-7℃/min的升溫速度升溫至350-450℃，在350-450℃熱處理1.5h，得到處理后氧化鈰顆粒；

28、優(yōu)選地，升溫速度為6℃/min，升溫至420℃。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果在于：本申請基于高質(zhì)量超光滑拋光表面形成是機械作用、物理作用、化學(xué)作用的綜合作用這一考慮，通過高速拋光機以濕式粉碎方法獲得粒徑分布均勻且在200～300nm范圍內(nèi)的氧化鈰磨料，在濕式粉碎過程中，剪切力在力場中占主導(dǎo)地位，原本的高純氧化鈰顆粒在剪切作用下大的棱角和不規(guī)則部分更容易被磨平，會逐漸趨向于球形，配方中選用六偏磷酸鈉、聚乙二醇等高分子聚合物來調(diào)節(jié)拋光液的黏度，在一定程度上控制顆粒形狀的演變，可以對顆粒的運動產(chǎn)生更大的阻尼作用，使顆粒在粉碎過程中受到的力更加均勻、緩和，最終不僅使氧化鈰顆粒的粒徑范圍達到200～300nm，還使表面上諸如尖角等不規(guī)則的結(jié)構(gòu)被磨平，顆粒表面形貌趨于球形，通過該磨料制備的拋光液，粒徑分布窄，分散性好，不易產(chǎn)生劃痕，可滿足激光陀螺反射鏡對于表面粗糙度優(yōu)于0.3nm的要求。

技術(shù)特征：

1.一種光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液，其特征在于，包括：以所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液總重量計，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括0.5％～3％的磨料、0.1％～0.8％的分散劑、0.05％～0.6％的活性劑、0.1％～0.5％的ph調(diào)節(jié)劑，余量均為去離子水；其中，所述磨料為由高純氧化鈰顆粒通過高速拋光機以濕式粉碎方法獲得的粒徑范圍為200～300nm的處理后氧化鈰顆粒，所述高純氧化鈰顆粒的粒徑范圍為1～1.5μm；所述分散劑為六偏磷酸鈉、聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一種，所述活性劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇中的至少一種，所述ph調(diào)節(jié)劑為四甲基氫氧化銨、三乙醇胺中至少一種。

2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液，其特征在于，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括0.5％～2％的磨料，0.1％～0.5％的分散劑，0.1％～0.6％的活性劑，0.1％～0.5％的ph調(diào)節(jié)劑。

3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液，其特征在于，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括1％～2％的磨料，0.3％～0.5％的分散劑，0.1％～0.4％的活性劑，0.1％～0.4％的ph調(diào)節(jié)劑。

4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液，其特征在于，所述光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液包括1％～1.5％的磨料，0.3％～0.5％的分散劑，0.1％～0.4％的活性劑，0.3％～0.5％的ph調(diào)節(jié)劑。

5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液的制備方法，其特征在于，所述初始懸浮液的制備方法包括：

7.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液的制備方法，其特征在于，所述第二懸浮液的制備方法包括：

8.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液的制備方法，其特征在于，所述第三懸浮液的制備方法包括：

9.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液的制備方法，其特征在于，所述干燥后磨料顆粒的制備方法包括：

10.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液的制備方法，其特征在于，所述處理后氧化鈰顆粒的制備方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N光學(xué)元件超光滑表面加工用拋光液及其制備方法，涉及光學(xué)冷加工拋光液技術(shù)領(lǐng)域，包括0.5％～3％的磨料、0.1％～0.8％的分散劑、0.05％～0.6％的活性劑、0.1％～0.5％的PH調(diào)節(jié)劑，余量均為去離子水；其中，磨料為由高純氧化鈰顆粒通過高速拋光機以濕式粉碎方法獲得的粒徑范圍為200～300nm的處理后氧化鈰顆粒，高純氧化鈰顆粒的粒徑范圍為1～1.5μm；分散劑為六偏磷酸鈉、聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一種，活性劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇中的至少一種，PH調(diào)節(jié)劑為四甲基氫氧化銨、三乙醇胺中至少一種。通過該磨料制備的拋光液，粒徑分布窄，分散性好，不易產(chǎn)生劃痕，可滿足激光陀螺反射鏡對于表面粗糙度優(yōu)于0.3nm的要求。

技術(shù)研發(fā)人員：矯靈艷,郭偉進
受保護的技術(shù)使用者：天津津航技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9