[发明专利]一种用于熔石英的抛光组合物

说明书

本发明涉及一种用于熔石英的抛光组合物，属于光学先进制造技术领域。本发明所述组合物包括磨料、抛光促进剂、抛光平衡剂、pH调节剂和水，所述磨料为氧化硅或\和氧化铝,所述抛光促进剂为带羟基的一元或多元酸及其盐，所述抛光平衡剂为纤维素类和芳基磺酸类的混合物，所述pH调节剂为无机酸类,所述抛光组合物的pH值为0.5‑5。本发明提供的抛光液主要适用于光学先进制造中熔石英超精表面抛光，具有抛光去除速率高、抛光稳定性好的特点，经其抛光后的熔石英表面超光滑，无划痕、凹坑等表面缺陷，表面粗糙度Rq小于0.1纳米。

技术领域

本发明属于光学先进制造技术领域，特别涉及一种用于熔石英的抛光组合物。

背景技术

光学技术被广泛应用于激光技术、电子通信、医疗保健等领域，在现代军事和民用高科技领域发挥着重要作用。熔石英，因为其热导率低、热膨胀系数小及优良的紫外光透射性等特性，成为大型高功率激光系统中极其重要的光学材料。

熔石英的加工，通常包括切割、磨削、研磨和抛光过程。抛光后表面质量对光学元件的使用寿命、成像质量和激光损伤阈值具有至关重要的作用。随着对高功率、高能量激光器的需求，对光学元件抛光表面质量和表面状况的要求也日趋严苛。

目前，熔石英抛光工序中，不论是采用化学机械抛光，还是采用磁流变抛光，主流都使用氧化铈作为磨料，但抛光后表面会存在铈等金属元素残留扩散，以致于元件的激光损伤阈值被降低，易产生激光损伤。同时，氧化铈抛光液抛光后的熔石英表面质量一般，还会在材料表面/亚表面区域产生各种缺陷。何祥等在《强激光与粒子束》(2016年10期101007-1～101007-5页)上报道，使用商用氧化铈抛光液抛光熔石英后，其表面粗糙度Rq约为0.8nm。

因此，针对熔石英加工存在的问题，亟待寻求一种更好平衡化学与机械作用的抛光组合物，以实现光学元件极端制造中超光滑、极低损伤表面的更高需求。

发明内容

本发明针对目前熔石英抛光的技术瓶颈，提出一种用于熔石英的抛光组合物。

一种用于熔石英的抛光组合物，其特征在于，所述组合物包括磨料、抛光促进剂、抛光平衡剂、pH调节剂和水，所述磨料为氧化硅或\和氧化铝,所述抛光促进剂为带羟基的一元或多元酸及其盐，所述抛光平衡剂为纤维素类和芳基磺酸类的混合物，所述pH调节剂为无机酸类,所述抛光组合物的pH值为0.5-5。

本发明所述各组分重量百分含量为：

所述纤维素类和芳基磺酸类的重量比为1:0.05～1:20,所述氧化硅的平均粒径为20-200纳米。

所述磨料优选5-15wt％，所述抛光促进剂优先0.1-2wt％，所述抛光平衡剂优先0.15-0.6wt％，所述pH调节剂优先0.2-5wt％

所述抛光促进剂为乳酸、酒石酸、乙醇酸、苹果酸、柠檬酸、α-羟基异丁酸、甘油酸、葡糖酸、水杨酸、乙二胺四乙酸、五倍子酸及其盐中的一种或几种。

所述纤维素类为甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羧甲基羟丙基纤维素、醋酸纤维素及其钠盐中的一种或几种。

所述芳基磺酸类为苯磺酸、对甲苯磺酸、2-甲酰苯磺酸、4-羟基苯磺酸、3-氨基-4-羟基苯磺酸、6-氨基甲苯-3-磺酸、联苯胺-3-磺酸、二苯基胺-4-磺酸、对二甲苯-2-磺酸、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉二磺酸中的一种或几种。

所述pH调节剂为硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、氨基磺酸、次磷酸、亚磷酸或焦磷酸中的一种或几种。