一种锆基复合抛光液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锆基复合抛光液及其制备方法，主要由以下重量百分比的组分组成：研磨剂1~20 wt%、分散剂0.05~2 wt%、悬浮剂0.01~1 wt%、氧化剂0.1~1.5 wt%、pH调节剂0.1~10 wt%、其余为去离子水；其中，研磨剂中氧化锆的含量占5~15%，其余为氧化铝、金刚石、氮化硼中的一种或几种。于棒销式砂磨机中按照比例依次加入研磨剂、分散剂、悬浮剂、氧化剂和去离子水进行研磨分散，棒销式砂磨机中填充氧化锆珠，控制其中搅拌棒的线速度在1.5~5 m/s之间；添加pH调节剂，调节溶液pH值至9~11，最终便制得抛光液。本发明专利技术的抛光液能够有效去除硒化锌、硫化锌、硫系玻璃等材料表面的麻点、表面损伤等缺陷，避免抛光过程中产生划痕，而且本发明专利技术的抛光液同时兼顾抛光效果和抛光效率，效果良好。

【技术实现步骤摘要】
一种锆基复合抛光液及其制备方法
本专利技术涉及研磨抛光
，尤其是涉及一种锆基复合抛光液及其制备方法。
技术介绍
化学机械抛光(CMP)是结合抛光液化学反应和磨粒机械磨损的混合材料去除工艺，通过化学与机械的综合作用，解决了单纯机械抛光造成的表面损伤和单纯化学抛光速度慢、表面平整度差等缺点，广泛应用于半导体集成电路、盘基片、光学玻璃等材料的精密抛光中。硒化锌(ZnSe)是重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，具有直接跃迁能带结构，因为其微观结构均匀，能提供高红外传输，并具有较低的吸收和散射损耗，常用于红外光谱和电光学中，用于制造窗口材料、聚焦透镜、分束器、棱镜和半透镜。在10.6μm处运行的高功率CO2激光器目前广泛应用于科学
，硒化锌材料对热冲击具有很高的承受能力，使它成为高功率CO2激光器系统中的最佳光学材料。红外硫系玻璃是一类性能优良的红外透过材料，透过波段覆盖三个大气窗口；原料中含有少量锗，且原材料价格低，折射率温度系数仅为锗单晶的1/5，具有良好的温度自适应性能。因此，红外硫系玻璃在红外夜视、侦察搜索、热瞄具、夜间导航和驾驶、精确制导等军事领域，以及消防、海关缉私、保安、搜索与救援等准军事领域具有广泛应用。这些应用促进了人们对此类材料超精密加工的研究兴趣，对加工质量和效率提出了更高的要求。但是由于以上二者均属于超软材料，磨耗度高，且脆性大，在抛光过程中极易产生表面瑕疵，致使玻璃表面粗糙度以及面型精度很难控制。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种锆基复合抛光液，在具有高抛光效率同时，能够有效解决硫系玻璃及硒化锌晶体抛光过程中产生的破碎性缺陷和亚表面损伤。本专利技术的另一个目的在于提供一种锆基复合抛光液的制备方法，制取过程简单易行。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用以下内容：一种锆基复合抛光液，主要由以下重量百分比的组分组成：研磨剂1～20wt％；分散剂0.05～2wt％；悬浮剂0.01～1wt％；氧化剂0.1～1.5wt％；pH调节剂0.1～10wt％；其余为去离子水；其中，研磨剂中氧化锆的含量占5～15％，其余为氧化铝、金刚石、氮化硼中的一种或几种。优选的是，所述研磨剂中氧化锆的晶型为单斜晶型，粒径分布D50在50～200nm，D100<2μm。优选的是，所述研磨剂组分中氧化铝为α-Al2O3，粒径分布D50在50～150nm，D100<1μm。优选的是，所述研磨剂组合中金刚石及氮化硼的粒径分布D50在20～100nm，D100<0.5μm。优选的是，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。优选的是，所述悬浮剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、黄原胶、海藻酸钠的一种或几种。优选的是，所述氧化剂为高氯酸钾、氯酸钾、次氯酸钾、次氯酸钠中的一种或两种。优选的是，所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺中的任意一种。一种锆基复合抛光液及其制备方法，包括如下步骤：于棒销式砂磨机中按照比例依次加入研磨剂、分散剂、悬浮剂、氧化剂和去离子水进行研磨分散，棒销式砂磨机中填充氧化锆珠，控制其中搅拌棒的线速度在1.5～5m/s之间；添加pH调节剂，调节溶液pH值至9～11。优选的是，棒销式砂磨机中填充的氧化锆珠的粒径在0.1～0.5mm之间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的抛光液能够有效去除硒化锌、硫化锌、硫系玻璃等材料表面的麻点、表面损伤等缺陷，避免抛光过程中产生划痕，而且本专利技术的抛光液同时兼顾抛光效果和抛光效率，效果良好。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术设计一种锆基复合抛光液，主要由以下重量百分比的组分组成：研磨剂1～20wt％，分散剂0.05～2wt％，悬浮剂0.01～1wt％，氧化剂0.1～1.5wt％，pH调节剂0.1～10wt％，其余为去离子水；其中，研磨剂中氧化锆的含量占5～15％，其余为氧化铝、金刚石、氮化硼中的一种或几种。研磨剂主要起到研磨的作用，其中的氧化锆在精细抛光中可以使得玻璃表面具有更好的平整度，而混合的氧化铝、金刚石、氮化硼则具有较高的切削效率，使得研磨速度得以加快。在一种实施方式中，研磨剂中氧化锆的晶型为单斜晶型，粒径分布D50在50～200nm，D100<2μm。在一种实施方式中，研磨剂组分中氧化铝为α-Al2O3，粒径分布D50在50～150nm，D100<1μm。在一种实施方式中，研磨剂组合中金刚石及氮化硼的粒径分布D50在20～100nm，D100<0.5μm。由于研磨剂的粒度较小，如果单纯分散在水或其他溶剂中容易团聚，因此需要使用到分散剂。优选的是，分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。若抛光液的悬浮性能不好，则容易在抛光过程中使研磨剂产生沉淀，这不利于抛光的进行。优选的是，悬浮剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、黄原胶、海藻酸钠的一种或几种。抛光液中添加的氧化剂能够在化学机械抛光中起到化学作用，与机械协同作用使被抛光表面氧化形成钝化层，提升抛光后的表面质量。优选的是，氧化剂为高氯酸钾、氯酸钾、次氯酸钾、次氯酸钠中的一种或两种。抛光液中加入的pH调节剂控制溶液的pH值以提高分散效果，并且还能保持溶液体系中pH的稳定性。优选的是，pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺中的任意一种。下面将结合具体的实施例和对比例对本专利技术作进一步的解释说明。实施例1将氧化锆(D50＝100nm，D100＝1μm)300g、氧化铝(D50＝50nm，D100＝0.5μm)200g、多晶金刚石(D50＝50nm，D100＝0.1μm)20g、高氯酸钾8g、六偏磷酸钠5g，聚丙烯酸钠2g、去离子水2kg，加入到棒销式砂磨机中进行研磨分散，砂磨机中填充的氧化锆珠的粒度为0.1mm，搅拌棒的线速度为5m/s，之后加入氢氧化钠调节pH值至9，最终获得抛光液。使用UNIPOL-1502型抛光机对硒化锌晶体进行抛光，其中工作压力48000Pa，抛光盘转速70r/min，抛光液流量50ml/min，抛光时间10min。抛光后检测抛光速率(MRR)为542nm/min，表面粗糙度(Ra)为4.52nm。实施例2将氧化锆(D50＝150nm，D100＝1.5μm)200g、氧化铝(D50＝150nm，D100＝1μm)100g、多晶金刚石(D50＝50nm，D100＝0.1μm)5g、次氯酸钠5g、六偏磷酸钠8g、羧甲基纤维素钠3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锆基复合抛光液，其特征在于，主要由以下重量百分比的组分组成：/n研磨剂1~20 wt%；/n分散剂0.05~2 wt%；/n悬浮剂0.01~1 wt%；/n氧化剂0.1~1.5 wt%；/npH调节剂0.1~10 wt%；/n其余为去离子水；/n其中，研磨剂中氧化锆的含量占5~15%，其余为氧化铝、金刚石、氮化硼中的一种或几种。/n

【技术特征摘要】
1.一种锆基复合抛光液，其特征在于，主要由以下重量百分比的组分组成：
研磨剂1~20wt%；
分散剂0.05~2wt%；
悬浮剂0.01~1wt%；
氧化剂0.1~1.5wt%；
pH调节剂0.1~10wt%；
其余为去离子水；
其中，研磨剂中氧化锆的含量占5~15%，其余为氧化铝、金刚石、氮化硼中的一种或几种。


2.根据权利要求1所述的一种锆基复合抛光液，其特征在于，所述研磨剂中氧化锆的晶型为单斜晶型，粒径分布D50在50~200nm，D100<2µm。


3.根据权利要求1所述的一种锆基复合抛光液，其特征在于，所述研磨剂组分中氧化铝为α-Al2O3，粒径分布D50在50~150nm，D100<1µm。


4.根据权利要求1所述的一种锆基复合抛光液，其特征在于，所述研磨剂组合中金刚石及氮化硼的粒径分布D50在20~100nm，D100<0.5µm。


5.根据权利要求1所述的一种锆基复合抛光液，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙何，梅燕，闫建平，徐中挺，
申请(专利权)人：苏州光控纳米材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32