[发明专利]聚合磨光材料、包含聚合磨光材料的介质和系统及其形成和使用方法

说明书

本发明公开了一种适用于磨光处理的聚合材料、包含所述聚合材料的介质、包含所述介质的系统以及形成和使用所述聚合材料的方法。所述聚合材料可用于对诸如蓝宝石表面这样的硬表面进行磨光。所述磨光处理可在研磨处理之后、抛光处理之前进行。

公开领域

本公开总体上涉及适用于磨光处理中的聚合材料、包含聚合材料的磨光介质和系统以及制造和使用聚合磨光材料、介质和系统的方法。

发明背景

对基材表面的精整经常包括三个步骤：研磨(grinding)、磨光(lapping)和抛光(polishing)。研磨处理可用于形成基材的大致形态，以将基材减至所需尺寸，并且/或者除去基材表面上的较大缺陷。研磨处理通常具有相对较高的材料除去速率，经常导致基材的亚表面损伤，并且可在基材上留下相对较粗糙的表面精整度。磨光是一种中间精整步骤，其具有比研磨更低的材料除去速率，且通常导致更小的亚表面损伤。磨光处理通常产生相对较平滑的表面。最后，抛光处理具有最低的材料除去速率，且通常用于提供平滑的基材表面，该平滑的基材表面经常具有尺寸小于约4微米的缺陷，这种缺陷通常难以被肉眼看见。

当对诸如蓝宝石等硬表面进行磨光时，磨光处理经常包括将基材置于载具中，并且使基材表面相对于磨光介质或存在于浆料中的磨光介质移动。磨光介质经常包括软金属板，例如铜板，板表面形成有图案化的凹槽。浆料包含磨料颗粒，例如存在于载剂液体中的钻石。磨光板提供当基材表面相对于磨光介质移动时供磨料颗粒滚动的硬表面。利用介质与基材之间的相对移动从基材表面上除去材料，所述相对移动导致磨料颗粒滚动或移动。随着磨料颗粒的移动，在基材表面上形成颗粒划痕和/或穿刺部分，导致基材表面的小块被除去。

典型的金属板是相对较大(例如具有约40英寸的直径)且相对较厚的(例如具有约1英寸的厚度)，使得板较重(例如约150磅)。将较大、较重的板用作磨光介质可能是令人满意的，因为较大的金属板可用于对较大的表面或多个表面进行磨光，且金属板的厚度有助于这些板保持它们的平坦度和平行度—例如，平行于其它板或平台。

在使用过程中，金属磨光板倾向于因浆料中的磨料颗粒的摩擦而磨损。磨损可导致金属板的平坦度和/或平行度降低，反过来可导致基材表面上的材料除去速率均匀性的降低，或者甚至出现导致基材离开载具的情况。附加地或替代地，金属板中的凹槽会在使用过程中磨损(深度减小)。因此，对金属板进行周期性地机器加工，以保持所需的平坦度、平行度和/或凹槽深度。如果板不够厚而无法重新形成凹槽，则可用包含具有所需深度的凹槽的更厚的板来更换该板。

机器加工处理可相对较昂贵和费时。在机器加工过程中，将板从磨光系统中移除，将板研磨至所需的平坦度和/或平行度，并且/或者在板内形成凹槽，随后将板重新粘附于磨光系统。所有这些步骤会消耗可观的时间和劳力，这增加了对基材表面进行磨光或精整的成本。

因此，需要改善的磨光材料、包含改善的磨光材料的介质、设备和系统以及形成和使用所述材料、介质、设备和系统的方法。

发明内容

本公开的各种实施方式涉及用于对基材表面进行磨光的改善的材料、介质、系统和方法。尽管在下文中更详细地描述了本公开的各种实施方式解决现有磨光材料、介质、系统和方法的缺点的方式，一般而言，本公开的各种实施方式提供诸如聚合发泡材料这样的聚合材料和包含聚合材料的介质，其能够实现相对较高的基材表面的磨光材料除去速率和除去速率均匀性。可轻易地对聚合介质(包含聚合材料的介质)进行更换和/或重新加工，从而缩短磨光设备的停工期，降低与磨光处理相关的成本。其它示例性的实施方式提供形成和使用磨光材料和磨光介质的方法。如下文更详细所述，令人惊讶且出人意料地发现本文所述的聚合材料可用于以成本高效和时间高效的方式对诸如下文所述的相对较硬的材料进行磨光。具体而言，所述聚合材料和介质展现出高于预期的除去速率，长于预期的耐久性，且产生了具有相对较少缺陷的磨光表面。