[发明专利]易潮解晶体的磁流变抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁流变抛光方法，具体涉及一种易潮解晶体的磁流变抛光方法，实现易潮解晶体元件的抛光加工。

背景技术

磁流变抛光技术（MRF）是一种新型的光学加工方法，它利用磁流变抛光液在磁场中的流变性对工件进行抛光，可实现确定性去除和亚纳米级表面粗糙度。

当前磁流变抛光加工中，加工的材料主要是熔石英、陶瓷和碳化硅等光学材料，这些材料没有潮解特性，因此抛光中使用的是水基磁流变抛光液，其基载液是水，材料的去除主要依靠磁流变抛光液中的抛光粉对材料进行剪切去除。但是，对于易潮解晶体如KDP晶体材料，并不适合利用这种水基磁流变抛光液进行加工：一方面由于此类晶体具有质地软（莫氏硬度2.4左右）、脆性高、易潮解和易温裂等特性，利用传统的磁流变抛光液进行剪切去除，容易在晶体表面产生明显的划痕、磁流变抛光液中的羰基铁粉容易嵌入晶体表面且嵌入后难以清洗；另一方面，磁流变抛光液中的水容易造成晶体的雾化，对于易潮解类晶体材料，一旦发生表面潮解，将会对表面质量产生不可逆转的破坏。这一系列问题导致当前磁流变抛光工艺在加工易潮解晶体如KDP/DKDP晶体上不适用，而当前强光光学系统对高面形精度的KDP晶体光学元件有迫切的需求，同时，强光光学系统对KDP晶体的各个指标包括：口径、面形精度、梯度误差、PSD1、PSD2、表面粗糙度都有极高的要求，超精密金刚石切削由于种种原因暂时无法加工出满足所有这些指标要求的KDP晶体光学元件，因此，需要研究新的加工工艺来解决这些技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺流程简单、可操作性强、能加工出满足强光光学系统对晶体高中低各频段要求的高精度、超光滑易潮解晶体的磁流变抛光方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种易潮解晶体的磁流变抛光方法，包括以下步骤：

（1）配制非水基磁流变抛光液，所述非水基磁流变抛光液包括烷氧基醇、磁敏颗粒、表面活性剂和去离子水；

（2）将非水基磁流变抛光液加入磁流变机床循环系统中，对待加工的易潮解晶体进行第一次磁流变抛光加工（通常加工至晶体表面接近目标精度时停止），经芳香烃清洗后，再进行第二次磁流变抛光加工；

（3）第二次磁流变抛光加工完成后，迅速采用芳香烃对所得易潮解晶体进行清洗，完成易潮解晶体的磁流变抛光处理。最终得到的易潮解晶体的表面粗糙度通常小于1.5nm。

上述的磁流变抛光方法中，优选的，所述步骤（2）中，所述第一次磁流变抛光加工的工艺参数为：抛光轮与待加工易潮解晶体的相对速度（可由抛光轮的转速控制）为1m/s～3m/s，加工区域的最大磁场强度为210mT～230mT，压深为0.1mm～0.3mm，非水基磁流变抛光液的流量为100L/h～130L/h。

上述的磁流变抛光方法中，优选的，所述步骤（2）中，所述第二次磁流变抛光加工的工艺参数为：抛光轮与待加工易潮解晶体的相对速度为1m/s～3m/s，加工区域的最大磁场强度为210mT～230mT，压深为0.1mm～0.3mm，非水基磁流变抛光液的流量为100L/h～130L/h。

上述的磁流变抛光方法中，优选的，所述非水基磁流变抛光液由以下方法配制得到：

（a）根据非水基磁流变抛光液的配方，分别称取烷氧基醇、磁敏颗粒、表面活性剂和去离子水，按质量分数计，烷氧基醇为30%～60%，磁敏颗粒为30%～60%，表面活性剂为3%～8%，去离子水为3%～6%；

（b）将烷氧基醇置于一容器罐中，先加热至65℃～75℃并一直保持在该温度，然后加入表面活性剂，经混合形成复合液，再向复合液中加入磁敏颗粒，经搅拌后，得到混合液；

（c）将混合液倒入球磨罐中，以150r/min～250r/min的转速球磨2h～5h，然后加入去离子水，再以50r/min～100r/min的转速球磨2h～5h，得到非水基磁流变抛光液。

上述的磁流变抛光方法中，优选的，所述非水基磁流变抛光液在20℃时的粘度为0.35Pa·s～0.55Pa·s。

上述的磁流变抛光方法中，优选的，所述烷氧基醇包括二乙二醇单丁醚或乙二醇单乙醚。

上述的磁流变抛光方法中，优选的，所述磁敏颗粒为羰基铁粉；所述羰基铁粉的粒度为1μm～10μm，含Fe纯度大于97%，相对品质因素大于1.75，有效磁导率大于3。

上述的磁流变抛光方法中，优选的，所述表面活性剂为磷酸脂、脂肪酸、司班、吐温中的一种或多种。