CN105505231A - 一种高效碳化硼研磨液及其配制方法 - Google Patents

一种高效碳化硼研磨液及其配制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种高效碳化硼研磨液及其配制方法，涉及蓝宝石研磨技术领域，包括以下重量份的原料：碳化硼微粉5-25、分散剂1-2、水性增稠剂0.5-1、防沉剂0.5-1、增效剂0.5-5、防锈剂0.5-1、基底液65-92份；所述基底液采用纯水、异丙醇、多元醇中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。具有使用寿命长、稳定性好、能够提高A向和M向蓝宝石研磨速率、且所加工产品的表面平整度好等特点，适用于蓝宝石晶片加工的粗研磨。

Description

一种高效碳化硼研磨液及其配制方法
技术领域
本发明涉及蓝宝石研磨技术领域，特别是一种高效碳化硼研磨液及其配制方法。
背景技术
蓝宝石玻璃，类似钢玉成分,硬度为9,它的优点是较普通玻璃硬度更高，有着很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，并且防化学腐蚀，它耐高温，导热好，硬度高，透红外，化学稳定性好，因此，常用它来代替其它光学材料制作光学元件、透红外线光学窗片等，被广泛地应用于红外及远红外军用装备方面，并用于制作高档手表的表镜和手机触摸屏。
在蓝宝石加工行业内，A向和M向蓝宝石加工难度大于C向蓝宝石，一般碳化硼研磨液加工时间长，去除速率低，机械损耗大，增加了机器和人工成本。
中国专利(专利申请号为201110097782.1)公开的“蓝宝石衬底片粗磨研磨液及其配制方法”，其“蓝宝石衬底片粗磨研磨液”是由碳化硼、水和悬浮液组成,碳化硼、水和悬浮液的重量比＝2∶4∶1,所述悬浮液由分散剂、悬浮剂和防锈剂组成,分散剂、悬浮剂和防锈剂的重量比＝2∶5∶1,所述分散剂为高分子有机醇,所述悬浮剂为高分子化合物,所述防锈剂为碱。
另一中国专利(专利申请号为201410102575.4)公开的“一种碳化硼精磨助磨剂及其使用方法”，该研磨液所述各材料按以下重量组份：分子量200-10000聚乙二醇40-70份、碳化硼10-15份、氢氧化钠5-10份、EDTA二钠1-3份、甘油1-3份、磷酸脂3-5份、烷基醇酰胺0.5-2份、余量为去离子水。
还有中国专利(专利申请号为201510645217.2)公开的“一种高效硅晶片研磨液”，该助磨剂使用醇胺类物质、酰胺类物质、无机盐、消泡剂和任选的水进行混合而制得，所述碳化硼精磨助磨剂在对碳化硼进行精磨时加入，能够提高浆料的固含量，提高磨矿效率，并使得到的碳化硼的粒径分布集中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用寿命长、稳定性好、能够提高A向和M向蓝宝石研磨速率、且所加工产品的表面平整度好的研磨液，并提供其配制方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是发明一种高效碳化硼研磨液，包括以下重量份的原料：
碳化硼微粉5-25分散剂1-2水性增稠剂0.5-1
防沉剂0.5-1增效剂0.5-5防锈剂0.5-1
基底液65-92份；
所述基底液采用纯水、异丙醇、多元醇中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
所述的碳化硼微粉的粒径为5-45微米，莫氏硬度为9。
所述的分散剂为松油醇、聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
所述的水性增稠剂为工业明胶、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素纳中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
所述的防沉剂为硅酸镁铝、柠檬酸钠、膨润土、气相二氧化硅中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
所述的增效剂为氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙二胺、氮氮二甲基乙醇胺、氮氮二甲基乙酰胺中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
所述的防锈剂为二甲基硅油、矿物质油、食用油、工业白油中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
与此同时，还提供一种高效碳化硼研磨液的配制方法，其配制步骤如下：
A、先用纯水将碳化硼微粉清洗2-3次，洗去杂质离子，滤干，得滤干碳化硼微粉；
B、再将滤干碳化硼微粉与基底液混合均匀，用300-500目筛网过滤，去除大颗粒杂质，得混合液；
C、向混合液中加入分散剂和防沉剂，并置入密闭高速分散罐中，以1000-1200转/分钟的转速分散3-7min，得初混液；
D、继续向密闭高速分散罐中的初混液中依次加入水性增稠剂、增效剂和防锈剂，以800-1000转/分钟的转速分散10-15min，即得高效碳化硼研磨液。
本发明的高效碳化硼研磨液，由于加入了增效剂，应用在蓝宝石A向或M向研磨工艺中，使得研磨过程中研磨液与蓝宝石片表面发生化学反应，加速了研磨过程，提高了研磨速率，据测试，平均去除率达到4.5μm/min；使得蓝宝石晶片表面平整度大大提高，TTV≤1μm。
同时，本发明的高效碳化硼研磨液中还加入分散剂和防沉剂，使得碳化硼微粉能够长时间均匀地悬浮在基底液当中，进而提高了碳化硼研磨液的使用寿命，其应用在蓝宝石研磨加工中，可以连续加工6-8h，从而降低了蓝宝石的加工成本。
另外，在配制方法中，还特别限定了各组成原料的添加顺序，即：先添加基底液，再添加分散剂和防沉剂，其次添加水性增稠剂和增效剂，最后添加防锈剂，因而，本发明的高效碳化硼研磨液的稳定性好，连续加工12-15盘，每盘的良率≥90％，大大提高了加工效率，降低了返工成本。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。
下面的表1提供10组实施例，表中的数据为所用原料的重量份。
表1中的各个实施例，其配制步骤如下：
A、先用纯水将碳化硼微粉清洗2-3次，洗去杂质离子，滤干，得滤干碳化硼微粉；
B、再将滤干碳化硼微粉与基底液混合均匀，用400目筛网过滤，去除大颗粒杂质，得混合液；
C、向混合液中加入分散剂和防沉剂，并置入密闭高速分散罐中，以1100转/分钟的转速分散5min，得初混液；
D、继续向密闭高速分散罐中的初混液中依次加入水性增稠剂、增效剂和防锈剂，以900转/分钟的转速分散12min，即得高效碳化硼研磨液。
表1：实施例1-10所用原料的重量份
采用上述实施例1配制出的高效碳化硼研磨液，对蓝宝石晶片进行研磨后，蓝宝石晶片表面平整度TTV、平均良率及去除率数据以及研磨过程的工艺条件如下：
研磨机：Presi1200；
被研磨的晶片：蓝宝石A向4寸片；
被研磨的晶片数量：32pics；
单位研磨压力：300g/cm2；
双面研磨速比：15:30:7:5；
研磨时间：25min；
研磨液流量：400-600ml/min；
研磨后，对蓝宝石晶片进行超声清洗、烘干、测量厚度。通过测厚仪测量蓝宝石晶片的厚度差来求去除数率，并对所有32pics被研磨的蓝宝石晶片进行测量，求取平均值得到去除率；用平整度测试仪对所有32pics被研磨的蓝宝石晶片进行测量，求取平均值得到平整度。
检测结果显示，蓝宝石晶片经高效碳化硼研磨液研磨后，平均良率为94.5％，平均去除率为4.5μm/min，表面平整度TTV≤1，完全满足蓝宝石A向研磨工艺要求，并大大节省了加工成本。
采用上述实施例2-10配制出的高效碳化硼研磨液对蓝宝石晶片进行研磨后的效果见下面是表2。
表2：实施例2-10的研磨效果
平均良率 平均去除率 表面平整度
实施例2 95.5％ 4.5μm/min TTV≤1
实施例3 93.1％ 4.8μm/min TTV≤1
实施例4 94.5％ 4.2μm/min TTV≤1
实施例5 96.6％ 4.4μm/min TTV≤1
实施例6 92.8％ 4.6μm/min TTV≤1
实施例7 94.7％ 4.5μm/min TTV≤1
实施例8 93.9％ 4.7μm/min TTV≤1
实施例9 94.8％ 4.3μm/min TTV≤1
实施例10 93.5％ 4.8μm/min TTV≤1
本发明的高效碳化硼研磨液，适用于蓝宝石晶片加工的粗研磨。

Claims (8)

1.一种高效碳化硼研磨液，其特征在于，包括以下重量份的原料：
碳化硼微粉5-25分散剂0.1-2水性增稠剂0.1-1
防沉剂0.1-1增效剂0.1-5防锈剂0.1-1
基底液65-94.5份；
所述基底液采用纯水、异丙醇、多元醇中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
2.如权利要求1所述的高效碳化硼研磨液，其特征在于：所述的碳化硼微粉的粒径为5-45微米，莫氏硬度为9。
3.如权利要求1所述的高效碳化硼研磨液，其特征在于：所述的分散剂为松油醇、聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
4.如权利要求1所述的高效碳化硼研磨液，其特征在于：所述的水性增稠剂为工业明胶、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素纳中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
5.如权利要求1所述的高效碳化硼研磨液，其特征在于：所述的防沉剂为硅酸镁铝、柠檬酸钠、膨润土、气相二氧化硅中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
6.如权利要求1所述的高效碳化硼研磨液，其特征在于：所述的增效剂为氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙二胺、氮氮二甲基乙醇胺、氮氮二甲基乙酰胺中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
7.如权利要求1所述的高效碳化硼研磨液，其特征在于：所述的防锈剂为二甲基硅油、矿物质油、食用油、工业白油中的一种或多种混合而成，当为多种时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述高效碳化硼研磨液的配制方法，其特征在于，配制步骤如下：
A、先用纯水将碳化硼微粉清洗2-3次，洗去杂质离子，滤干，得滤干碳化硼微粉；
B、再将滤干碳化硼微粉与基底液混合均匀，用300-500目筛网过滤，去除大颗粒杂质，得混合液；
C、向混合液中加入分散剂和防沉剂，并置入密闭高速分散罐中，以1000-1200转/分钟的转速分散3-7min，得初混液；
D、继续向密闭高速分散罐中的初混液中依次加入水性增稠剂、增效剂和防锈剂，以800-1000转/分钟的转速分散10-15min，即得高效碳化硼研磨液。
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