[发明专利]一种利用电场效应增强加工区域酸碱度的锗平面镜化学抛光方法

说明书

本发明公开了一种利用电场效应增强加工区域酸碱度的锗平面镜化学抛光方法，制造高介电常数真空吸盘和高介电常数抛光盘，在抛光盘和基盘的非工作端面涂上高温银浆，接上电极，绝缘处理；将锗平面镜真空吸附在多孔陶瓷基盘上，采用化学抛光液进行抛光加工。本方法的抛光原理为使用高介电常数陶瓷抛光盘，在抛光盘和真空吸附陶瓷基盘接上电极后，在抛光区域产生强电场，氢离子或氢氧根离子向工件表面移动，增强了工件表面酸碱度，提高了抛光液对工件表面的腐蚀性，在液动压流体的剪切作用下，对工件表面进行化学非接触抛光。本方法通过电场实现对工件表面的PH值可控，化学非接触抛光提高了工件表面质量，避免表面磨损。

技术领域

本发明属于精密加工研磨抛光领域，涉及一种利用电场效应增强加工区域酸碱度的锗平面镜化学抛光方法。

背景技术

锗单晶是目前世界上使用最为普遍、应用范围最广的红外光学材料，其成品主要有红外锗镜头和锗窗口，在红外热像仪等红外探测系统中，作为窗口和透镜、棱镜及滤光片，锗的折射率最高而易加工成透镜，表面质量成为影响其器件使用性能的极其重要的因素，表面微裂纹、加工产生的位错、颗粒嵌入、非晶转换、残余应力等缺陷会大大降低器件的性能，甚至失效。传统的化学机械抛光和手工抛光工艺还不够成熟，容易在其表面产生划伤和颗粒嵌入，存在加工效率以及精度低的缺点，而采用单晶金刚石车削，则存在单晶金刚石易磨损、成本高和表面残留车削刀痕的问题，因此迫切需要一种高精度、高效率、低成本的方法来实现其加工目标。

柔性抛光方法可实现材料的高质量表面加工，包括了液动压抛光方法。公开号为105538046A的发明公开了一种液动压悬浮抛光方法及其装置，贴有工件的抛光盘上开有楔形槽，在高速、小间隙下形成楔形效应，使所述抛光盘带动滚珠花键轴沿轴套上浮，实现均匀的非接触抛光。公开号为105922124A的发明公开了一种半导体基片的流体动压抛光装置及其抛光方法，抛光盘的上表面沿圆周方向设有多个楔形结构，在抛光过程中抛光盘与待抛光件在发生相对运动时，抛光液从待抛光件与楔形结构之间间隙较大地方流向间隙较小的地方而形成流体动压膜，在金刚石磨料和流体动压膜的双重作用下均匀快速去除抛光工件表面材料。上述方法都是基于在抛光区域产生液动压，利用液膜中磨料的冲击作用对表面进行抛光，而对于软质材料锗，磨料的冲击作用会在表面产生机械损伤。

有研究人员提出了电场辅助抛光，主要有电泳抛光方法和介电泳抛光方法。江亲瑜等人(江亲瑜,张继和.功能陶瓷表面电泳抛光的实验研究[J].摩擦学学报,2002,22(4),476-478.)对功能陶瓷表面电泳抛光进行了研究，在浑浊液中施加电场，带电微粒收电场力的作用而产生向同一方向的运动，通过电场在抛光头表面形成柔性的磨粒层，与工件表面发生摩擦和碰撞实现材料去除，磨料与工件表面的机械作用是材料去除的主导因素；浙江工业大学赵天晨等人(赵天晨, 袁巨龙等.电极形状对介电泳抛光影响的仿真研究[J].华中科技大学学报(自然科学版),2017,45(2),55-60.)对介电泳抛光就行了研究，中性微粒在非均匀电场中极化，发生极化后的微粒因电场强度分布不同，使两端所受的电场力大小不同，因而朝向所受电场强度大的电极方向移动，使参与抛光加工的磨粒数量增加，直接提高工件的加工表面质量和加工效率，同样，机械作用是材料去除的主要方式；公开号为109015120A的发明公开了一种基于温度的介电泳抛光介电泳力的控制装置及控制方法，该方法通过温度控制延长抛光液和磨粒在加工区域内的驻留时间，改变磨粒在加工区域的分布。上述方法都属于游离磨料加工，对抛光区域施加电场后，控制了磨粒的运动方向，使带电微粒向工件表面聚集，材料的去除主要通过颗粒碰撞和为切削来实现，连续的碰撞和微切削使陶瓷表面局部发生微疲劳剥落和细微的犁削，难以达到无损表面加工的要求。