一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料制造技术

本发明专利技术提供一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，其包括下述原料：硅溶胶、助磨剂、加速剂、分散剂、pH值调节剂；所述抗磨剂为：四硼酸钠和/或硼酸钾50％，去离子水50％；所述加速剂为：四甲基溴化铵和/或溴化铵40～80％，去离子水20～60％；所述分散剂为：三异丙醇胺和/或三乙醇胺40％，去离子水60％；所述pH值调节剂为碱性pH调节剂。这几种物质按照配比配合使用，在抛光蓝宝石的过程中使抛光速率保持在比较稳定的状态，抛光后的蓝宝石表面没有结晶，从而克服了蓝宝石抛光液性能不稳定，循环寿命短的技术问题，也可以降低蓝宝石抛光的成本。

A special wear-resistant nano slurry for precision machining of sapphire material surface

The present invention provides a special wear-resistant nanoscale for the precision processing of sapphire materials, which includes the following materials: silica sol, grinding aids, accelerators, dispersants, and pH regulator; the antiwear agents are four sodium borate and / or potassium borate 50%, deionized water 50%, and the accelerant is four methyl ammonium bromide and / or bromination. Ammonium is 40 ~ 80% and deionized water is 20 ~ 60%, and the dispersant is three isopropanolamine and / or Triethanolamine 40% and deionized water 60%, and the pH value regulator is an alkaline pH regulator. These substances are used in proportioning. In the process of polishing sapphire, the polishing rate is kept in a relatively stable state. The sapphire surface after polishing is not crystallized, which overcomes the technical problems of the unstable performance of the sapphire polishing liquid and the short cycle life, and can also reduce the cost of sapphire polishing.

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料
本专利技术涉及抛光材料制备
，具体涉及一种用于C向蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料。
技术介绍
蓝宝石单晶(ɑ-Al2O3)具有很好的热特性、极好的电气特性和介电特性，并且惰性强，光透性能好，有很好的耐磨性，是一种集优良光学性能、物理性能、机械性能和化学性能于一体的多功能氧化物晶体。因此，作为重要的技术晶体材料，它具有广泛的用途。它是制造氮化镓(GaN)发光二极管(LED)的首选衬底片材料以及性能优越的激光介质材料；还可制作Y系、La系等高温超导薄膜以及用来生长新型实用MgB高温超导薄膜；在国防领域，蓝宝石晶体是红外军用装置、导弹、潜艇、卫星空间技术、高能探测和高功率强激光的重要窗口材料。随着光电技术的飞速发展，光电产品对蓝宝石衬底材料需求量的日益增加，同时随着LED元件的不断拓展，蓝宝石已经成为最重要的衬底材料之一，具有极大的国内外市场需求。无论是在光电子领域还是光通讯领域都对蓝宝石晶片的加工质量有着非常高的质量要求，蓝宝石作为衬底材料，其晶体表面要求超光滑。蓝宝石的质量很大程度依赖于蓝宝石衬底的表面加工，化学机械抛光(Chemical-MechanicalPolishing，简称CMP)是目前最普遍的表面加工技术。CMP工艺中最关键耗材之一是抛光液，其性能直接影响加工后产品的表面质量。工业界中蓝宝石CMP均采用氧化硅抛光液，但氧化硅抛光液存在抛光速率低以及抛光后的蓝宝石表面质量不佳的问题，目前虽然有一些研究改善了这些技术问题，但是其抛光液的性能并不稳定，循环寿命短，例如：中国专利CN104119802B公开了一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，虽然蓝宝石表面性能和抛光速率得到了一定的提升，但是循环使用几次之后抛光后的蓝宝石不良率显著增加，若需要保证蓝宝石有比较高的良品率，就需要更换抛光液，从而导致抛光蓝宝石的成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，解决现有蓝宝石抛光液的抛光性能不稳定、循环寿命短和抛光成本高的技术问题。为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，其包括下述原料：硅溶胶、助磨剂、加速剂、分散剂、pH值调节剂；所述抗磨剂由下述重量百分比的原料组成：四硼酸钠和/或硼酸钾50％，去离子水50％；所述加速剂由下述重量百分比的原料组成：四甲基溴化铵和/或溴化铵40～80％，去离子水20～60％；所述分散剂由下述重量百分比的原料组成：三异丙醇胺和/或三乙醇胺40％，去离子水60％；所述pH值调节剂为碱性pH调节剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本专利技术提供的蓝宝石材料抛光浆料选用四硼酸钠和/或硼酸钾50％，去离子水50％作为抗磨剂，选用四甲基溴化铵和/或溴化铵40～80％，去离子水20～60％作为加速剂，选用三异丙醇胺和/或三乙醇胺40％，去离子水60％作为分散剂，并选用碱性pH调节剂调节pH值，这几种物质在碱性环境中按照配比配合使用，可以在抛光蓝宝石的过程中使抛光速率保持在比较稳定的状态，且抛光后的蓝宝石表面没有结晶，从而克服了蓝宝石抛光液性能不稳定，循环寿命短的技术问题，也更容易控制工件的表面质量。本专利技术制备的蓝宝石抛光液循环寿命长，多次使用之后，抛光后的蓝宝石的表面质量依然比较好，可以降低蓝宝石抛光的成本。具体实施方式本实施例提供一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，其由下述重量百分比的原料组成：硅溶胶90～94％，抗磨剂0.05～1％，加速剂1～2％，分散剂0.05～2％，pH值调节剂0.05～2％，余量为去离子水；优选地，分散剂的重量百分比为0.5～1％；加入0.5～1％的分散剂既改善浆料的稳定性，又抑制反应生成颗粒在被抛光表面的吸附；优选地，pH值调节剂的重量百分比为0.5～1％；若pH值调节剂的含量过高，则会导致二氧化硅变性；若pH值调节剂的含量过低，则无法发挥它的提速性能。上述抗磨剂由下述重量百分比的原料组成：四硼酸钠和/或硼酸钾50％，去离子水50％；优选地，抗磨剂由下述重量百分比的原料组成：四硼酸钠30％，硼酸钾20％，去离子水50％。上述加速剂由下述重量百分比的原料组成：四甲基溴化铵和/或溴化铵40～80％，去离子水20～60％；优选地，加速剂由下述重量百分比的原料组成：四甲基溴化铵20～40％，溴化铵20～40％，去离子水20～60％；更优选地，加速剂由下述重量百分比的原料组成：四甲基溴化铵30％，溴化铵30％，去离子水40％。上述分散剂由下述重量百分比的原料组成：三异丙醇胺和/或三乙醇胺40％，去离子水60％；优选地，分散剂由下述重量百分比的原料组成：三异丙醇胺40％，去离子水60％；三异丙醇胺和三乙醇胺可以抑制金属离子在晶体表面的吸附作用，能有效的减少金属离子污染。上述pH值调节剂为氢氧化钾溶液，优选地，pH值调节剂中氢氧化钾的质量分数为10％；由于在强碱性介质中，二氧化硅主要是以硅酸根离子和偏硅酸根离子的形式存在，且两者均带有电荷，所以不容易凝胶，能够有效防止二氧化硅溶胶的沉淀，且pH值增加可以增强化学反应作用，化学作用和机械作用良好结合，可以使抛光速率增加；但若二氧化硅溶胶颗粒在过高的碱性环境中会产生自溶解的现象，会使抛光液中的有效磨料数减小，系统中的磨削作用减弱，使抛光速率下降；质量分数为10％的氢氧化钾溶液可以调节溶液的pH，增强抛光中的化学作用，从而提高抛光速率，且不会使硅溶胶产生自溶解的现象。优选地，硅溶胶中二氧化硅的粒径为40～80nm；一般来说，硅溶胶的粒径越大，抛光速率就越大，但若粒径太大，则硅溶胶容易凝聚成团，抛出来的蓝宝石表面有划痕，不光亮；若粒径太小，则会影响抛光速率。优选地，硅溶胶中二氧化硅的质量浓度为38～50％，更优选地，硅溶胶中二氧化硅的质量浓度为38～45％；若浓度过高，硅溶胶的不稳定性增加，容易产生凝胶化；若浓度过低，则会影响抛光效率。本实施例还提供了上述蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料的制备方法，具体制备步骤如下：在室温条件下，取硅溶胶搅拌混合均匀，然后缓慢加入助磨剂，混匀后加入加速剂，再次混匀后加入分散剂、pH值调节剂和余量的去离子水，混合均匀后，即得到蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料。使用时，根据实际需要，向上述蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料中加入去离子水稀释，调整浓度后即可。下面将结合具体实施例对本专利技术提供的蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料予以进一步说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1～10：本实施例提供一种蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料，其由下述重量百分比的原料组成：硅溶胶(60nm，质量浓度40％)9000g抗磨剂：四硼酸钠30g，硼酸钾20g，去离子水50g加速剂：四甲基溴化铵60g，溴化铵60g，去离子水80g分散剂：三异丙醇胺20g，去离子水30gpH值调节剂：氢氧化钾5g，去离子水45g去离子水：600g上述蓝宝石材料表面超精密加工专用纳米浆料的制备方法，具体制备步骤如下：(1)在室温条件下，称取9000g硅溶胶，搅拌均匀成浆料待用；(2)用干净烧杯称取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，其包括下述原料：硅溶胶、助磨剂、加速剂、分散剂、pH值调节剂，其特征在于，所述抗磨剂由下述重量百分比的原料组成：四硼酸钠和/或硼酸钾50％，去离子水50％；所述加速剂由下述重量百分比的原料组成：四甲基溴化铵和/或溴化铵40～80％，去离子水20～60％；所述分散剂由下述重量百分比的原料组成：三异丙醇胺和/或三乙醇胺40％，去离子水60％；所述pH值调节剂为碱性pH调节剂。

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，其包括下述原料：硅溶胶、助磨剂、加速剂、分散剂、pH值调节剂，其特征在于，所述抗磨剂由下述重量百分比的原料组成：四硼酸钠和/或硼酸钾50％，去离子水50％；所述加速剂由下述重量百分比的原料组成：四甲基溴化铵和/或溴化铵40～80％，去离子水20～60％；所述分散剂由下述重量百分比的原料组成：三异丙醇胺和/或三乙醇胺40％，去离子水60％；所述pH值调节剂为碱性pH调节剂。2.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，其特征在于，所述抗磨剂由下述重量百分比的原料组成：四硼酸钠30％，硼酸钾20％，去离子水50％。3.根据权利要求1所述的蓝宝石材料表面精密加工专用耐磨纳米浆料，其特征在于，所述加速剂由下述重量百分比的原料组成：四甲基溴化铵20～40％，溴化铵20～40％，去离子水20～60％。4.根据权利要求3所述的蓝宝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家荣，朱小华，
申请(专利权)人：湖北海力天恒纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42