[发明专利]一种曲面工件超精密抛光方法

说明书

本发明涉及一种曲面工件超精密抛光方法，涉及超精密加工领域。一种曲面工件超精密抛光方法，所述方法为：室温下，将工件先后置于抛光液I和II中，并控制抛光液以一定流速流经工件的待抛光面，持续处理至少5min，所述抛光液I和II按质量百分比，包括1~25%的磨料和75~99%的基液；所述抛光液I所用磨料为氧化铝晶须、SiC晶须、ZnO晶须、碳纤维；所述抛光液II所用磨料为平均粒径为0.5~50微米的超硬材料颗粒。利用上方法可以有效去除材料表面不同程度的凸起，获得好的抛光效果。

技术领域

本发明涉及一种曲面工件超精密抛光方法，涉及超精密加工领域。

背景技术

随着电子、金属、材料领域的飞速发展，对器件及工件表面平坦化的要求越来越高，为了获得表面粗糙度可接受的工件，在工件制备的最后步骤中，需对其表面进行抛光处理。抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。是利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。

目前，常用的抛光方法包括化学抛光、机械抛光、电解抛光、超声波抛光、磁研磨抛光、化学机械抛光等，其中，一部分方式，如机械抛光、化学机械抛光由于其抛光方式的局限性仅适用于平面的平坦化抛光，而不适用于曲面工件的抛光。而其他可用于曲面的抛光方式也各有其问题。如磁研磨抛光，该抛光方法是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好，但是其需要交为复杂的磁场发生装置及控制系统，成本和能耗高。再如，电解抛光基本原理与化学抛光相同，即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。与化学抛光相比，可以消除阴极反应的影响，效果较好。但是电解液多为腐蚀性液体，易造成污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于各种表面形状工件的抛光方法，该抛光方法以内含磨粒的非牛顿流体（剪切增稠流体）作为抛光液，通过控制抛光液的流速和抛光液内的磨粒尺寸，对工件，尤其是曲面工件进行表面抛光。该方法适用于金属、陶瓷工件的表面加工。

一种曲面工件超精密抛光方法，所述方法为：室温下，将工件先后置于抛光液I和II中，并控制抛光液以一定流速流经工件的待抛光面，持续处理至少5min，所述抛光液I和II按质量百分比，包括1~25%的磨料和75~99%的基液；所述抛光液I所用磨料为氧化铝晶须、SiC晶须、ZnO晶须、碳纤维，且磨料的长径比为2~10，长度为5~10微米；所述抛光液II所用磨料为平均粒径为0.5~50微米的超硬材料颗粒，所述超硬材料为金刚石颗粒、立方BN颗粒、SiC颗粒。

本发明优选所述基液按下述方法制备所得， 包括下述工艺步骤：

（1）将SiO₂纳米粒子与硅烷偶联剂和乙二醇按质量比为100:1~2:5~10混合后进行球磨，球磨时间至少0.5h，球磨后进行干燥，得到预处理的SiO₂纳米粒子；

（2）将顺丁烯二酸酐按与水的质量比为15~50:100溶于水中，90～105℃，在过硫酸铵存在下使其与丙烯酸反应4~6 h，反应同时向反应液内滴加质量分数为30~40%NaOH溶液，反应完毕后调节溶液pH值为7~7.5，得共聚物溶液，其中，顺丁烯二酸酐与丙烯酸的摩尔比1:0.5~2，过硫酸铵与顺丁烯二酸酐的摩尔比为0.1~5:100；

（3）将步骤（1）所得预处理的SiO₂纳米粒子按0.5~5g:10mL溶于步骤（2）所得共聚物溶液中，超声分散，干燥；将干燥所得SiO₂纳米粒子按与介质溶剂的质量比为10:4~8分散于介质溶剂中，超声分散，得抛光液用基液。

本发明所述抛光方法优选，室温下，将工件先后置于抛光液I和II中，并控制抛光液以0.1~1.0m/s的流速流经工件的待抛光面，持续处理至少5min。

上述流速可通过将工件置于抛光液中，并利用泵等使抛光液进行流动。