微织构固结磨料抛光轮无水抛光熔融石英光学元件技术研究

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作者 朱范薇 杨炜 靳雨豪 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第10期104-109,共6页

抛光是精密光学元件制造的最后一道冷加工工序,当前采用的游离磨料抛光技术蕴含的不可控因素较多,且会在元件表面产生水合层并存在磨料浪费等问题。为了实现可控绿色抛光并确保光学元件达到所需的表面质量要求,固结磨料无水抛光技术以... 抛光是精密光学元件制造的最后一道冷加工工序,当前采用的游离磨料抛光技术蕴含的不可控因素较多,且会在元件表面产生水合层并存在磨料浪费等问题。为了实现可控绿色抛光并确保光学元件达到所需的表面质量要求,固结磨料无水抛光技术以其独特的优势开始得到推广。然而,固结磨料抛光轮在加工时磨损剧烈,耐用性和散热性有所欠缺。因此,在抛光轮上构建螺旋形微织构图案,以压力、转速比、微织构纹理的曲率和条数作为影响因素设计了正交试验,得到了最佳抛光工艺参数。实验表明,与无织构普通抛光轮相比,螺旋形微织构抛光轮能够显著提高砂轮磨损性能,并且在加工过程中能够保证熔融石英元件材料去除率和表面粗糙度收敛。 展开更多

关键词 无水固结磨料抛光 微织构固结磨料抛光轮 熔融石英 粗糙度 去除深度

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固结磨料抛光垫抛光硅片的探索研究 被引量：25

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作者 朱永伟 王军 +1 位作者 李军 林魁 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期723-727,732,共6页

采用失重法与铅笔硬度计分析了抛光垫的组分对其溶胀率及干湿态硬度的影响,比较了固结磨料方法与游离磨料方法抛光后硅片的表面粗糙度。结果表明:抛光垫基体的溶胀率随基体中聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)或乙氧基化三羟基丙烷三丙酸酯(EO1... 采用失重法与铅笔硬度计分析了抛光垫的组分对其溶胀率及干湿态硬度的影响,比较了固结磨料方法与游离磨料方法抛光后硅片的表面粗糙度。结果表明:抛光垫基体的溶胀率随基体中聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)或乙氧基化三羟基丙烷三丙酸酯(EO15-TMAPTA)含量的增加而提高;基体的干态硬度随PEGDA含量的增加先有所增大,而后减小,随EO15-TMAPTA含量的增加而增大;湿态下铅笔硬度随PEGDA或EO15-TMAPTA含量的增加而减小;光引发剂量的增加,有利于增大基体的干湿态硬度;固结磨料抛光硅片的去除速率是游离磨料加工的2～3倍,而前者抛光硅片后的表面粗糙度Ra为12.2nm,大于后者的4.32nm。 展开更多

关键词 固结磨料抛光垫 溶胀率 铅笔硬度 去除速率

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铜粉含量对亲水性固结磨料抛光垫加工性能的影响研究 被引量：9

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作者 唐晓骁 朱永伟 +2 位作者 付杰 王成 居志兰 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2012年第4期10-13,共4页

通过向亲水性固结磨料抛光垫中添加铜粉,改善抛光垫的抛光性能,研究铜粉添加量对抛光垫的理化特性及加工K9光学玻璃的材料去除率和工件表面质量的影响。结果表明:随着铜粉添加比例的增加,抛光垫的硬度增加,其材料去除速率呈现先增大后... 通过向亲水性固结磨料抛光垫中添加铜粉,改善抛光垫的抛光性能,研究铜粉添加量对抛光垫的理化特性及加工K9光学玻璃的材料去除率和工件表面质量的影响。结果表明:随着铜粉添加比例的增加,抛光垫的硬度增加,其材料去除速率呈现先增大后减小的趋势,当铜粉质量分数为5%时,抛光垫的材料去除速率达到最大值58.18 nm/min。同时加工后K9玻璃表面粗糙度也对应地呈现出先增大后减小的趋势,粗糙度Sa最大值为9.28 nm,最小值为2.53 nm。 展开更多

关键词 铜粉 亲水性固结磨料抛光垫 K9光学玻璃 材料去除率 表面粗糙度

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抛光液酸碱性对固结磨料抛光硫化锌晶体的影响 被引量：4

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作者 黄建东 李军 +4 位作者 宋龙龙 花成旭 胡章贵 朱永伟 左敦稳 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期304-308,共5页

硫化锌晶体是一种重要的红外光学材料,在红外成像、导弹制导、红外对抗等红外技术领域应用广泛。抛光液能够与工件及抛光垫发生化学反应从而影响工件表面质量和材料去除率。实验采用乙二胺、氢氧化钠、柠檬酸、盐酸分别配制不同的酸碱... 硫化锌晶体是一种重要的红外光学材料,在红外成像、导弹制导、红外对抗等红外技术领域应用广泛。抛光液能够与工件及抛光垫发生化学反应从而影响工件表面质量和材料去除率。实验采用乙二胺、氢氧化钠、柠檬酸、盐酸分别配制不同的酸碱性抛光液,研究抛光液酸碱性对固结磨料抛光硫化锌晶体材料去除率、表面形貌和表面粗糙度的影响。实验结果表明:酸性抛光液抛光的材料去除率高于碱性抛光液;柠檬酸抛光液可同时获得优表面质量和高加工效率,抛光后的晶体表面粗糙度Sa值为4.22 nm,材料去除率为437 nm/min。 展开更多

关键词 抛光液 硫化锌 固结磨料抛光 表面粗糙度 材料去除率

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抛光垫及抛光液对固结磨料抛光氧化镓晶体的影响 被引量：3

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作者 吴成 李军 +2 位作者 侯天逸 于宁斌 高秀娟 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第6期720-727,共8页

氧化镓晶体具有高禁带宽度、耐高压、短吸收截止边等优点,是最具代表性的第四代半导体材料之一,具有广阔地应用前景。氧化镓晶体抛光过程易出现微裂纹、划痕等表面缺陷,难以实现高质量表面加工,无法满足相应器件的使用要求,且现有的氧... 氧化镓晶体具有高禁带宽度、耐高压、短吸收截止边等优点,是最具代表性的第四代半导体材料之一,具有广阔地应用前景。氧化镓晶体抛光过程易出现微裂纹、划痕等表面缺陷,难以实现高质量表面加工,无法满足相应器件的使用要求,且现有的氧化镓晶体抛光工艺复杂、效率低。固结磨料抛光技术具有磨粒分布及切深可控、磨粒利用率高等优点。采用固结磨料抛光氧化镓晶体,探究抛光垫基体硬度、磨料浓度和抛光液添加剂对被抛光材料去除率和表面质量的影响。结果表明:当抛光垫基体硬度适中为Ⅱ、金刚石磨粒浓度为100%、抛光液添加剂为草酸时,固结磨料抛光氧化镓晶体的材料去除率为68 nm/min,表面粗糙度Sa为3.17 nm。采用固结磨料抛光技术可以实现氧化镓晶体的高效高质量抛光。 展开更多

关键词 固结磨料抛光 氧化镓晶体 材料去除率 表面粗糙度 固结磨料抛光垫

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固结磨料抛光垫的凸起图案对其加工性能的影响 被引量：4

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作者 叶剑锋 朱永伟 +2 位作者 王俊 钱阮富 李军 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2010年第6期8-12,共5页

抛光垫是化学机械抛光中的重要组成部分,其磨损均匀性能是影响加工后工件平面度的重要因素。本文比较了具有优化凸起图案的固结磨料抛光垫、凸起均布的固结磨料抛光垫和聚氨酯抛光垫的研磨抛光性能,结果表明:利用优化凸起图案的固结磨... 抛光垫是化学机械抛光中的重要组成部分,其磨损均匀性能是影响加工后工件平面度的重要因素。本文比较了具有优化凸起图案的固结磨料抛光垫、凸起均布的固结磨料抛光垫和聚氨酯抛光垫的研磨抛光性能,结果表明:利用优化凸起图案的固结磨料抛光垫加工,可以得到更加优异且稳定的表面质量,材料去除效率远高于聚氨脂抛光垫游离磨料的加工方式。 展开更多

关键词 固结磨料抛光垫 凸起图案 图案优化

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固结磨料抛光去除均匀性的仿真与实验研究 被引量：1

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作者 康静 左敦稳 +1 位作者 孙玉利 朱永伟 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期803-807,共5页

为分析材料去除的均匀性,利用ANSYS建立了固结磨料抛光过程中的三维应力场模型,得到了该抛光系统加载方式下工件表面的等效应力分布,并分析了各因素对去除均匀性的影响。针对现有加载方式下应力分布不均匀的现象,提出了两项加载方式的... 为分析材料去除的均匀性,利用ANSYS建立了固结磨料抛光过程中的三维应力场模型,得到了该抛光系统加载方式下工件表面的等效应力分布,并分析了各因素对去除均匀性的影响。针对现有加载方式下应力分布不均匀的现象,提出了两项加载方式的改进措施:加厚承载器和重新设计加载装置,并对加载装置的尺寸进行了优化。最后通过两组对比实验,证实了所提出的两项加载方式改进措施的有效性。 展开更多

关键词 固结磨料抛光 等效应力 应力分布均匀性 ANSYS

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固结磨料抛光的平面度预测模型 被引量：1

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作者 康静 左敦稳 +1 位作者 孙玉利 朱永伟 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期768-774,共7页

本文利用Matlab建立了固结磨料抛光的平面度预测模型,根据硅片初始形貌及抛光参数值,可以预测抛光后硅片的表面形貌,并通过实验验证了该模型的可靠性。利用该模型分析了各抛光工艺参数对平面度的影响,结果表明:硅片和抛光垫转速不等时,... 本文利用Matlab建立了固结磨料抛光的平面度预测模型,根据硅片初始形貌及抛光参数值,可以预测抛光后硅片的表面形貌,并通过实验验证了该模型的可靠性。利用该模型分析了各抛光工艺参数对平面度的影响,结果表明:硅片和抛光垫转速不等时,硅片呈凸形,转速相差越大,平面度越差,但转速大小对平面度影响较小;增大偏心距有利于减小转速不等带来的影响,使平面度变好;选择较小的压力有利于平面度的提高。 展开更多

关键词 固结磨料抛光 平面度 去除速率 MATLAB

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固结磨料抛光中不同抛光液组分对铜的加工性能的影响 被引量：1

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作者 王成 朱永伟 +1 位作者 徐俊 袁航 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2013年第6期1-6,11,共7页

通过单因素法研究了抛光液中的各组分(双氧水、络合剂乙二胺、缓蚀剂BTA)的浓度对固结磨料抛光铜材的表面粗糙度及材料去除速率的影响。结果表明:在试验浓度范围内,随着双氧水体积分数的增大,材料去除速率升高,表面粗糙度值减小;乙二胺... 通过单因素法研究了抛光液中的各组分(双氧水、络合剂乙二胺、缓蚀剂BTA)的浓度对固结磨料抛光铜材的表面粗糙度及材料去除速率的影响。结果表明:在试验浓度范围内,随着双氧水体积分数的增大,材料去除速率升高,表面粗糙度值减小;乙二胺可显著提高材料的去除速率,但随着乙二胺体积分数的增加,表面粗糙度值减小;随着BTA质量分数的增大,表面粗糙度值增大,材料去除速率降低。双氧水体积分数为5%,乙二胺体积分数为0.8%,BTA质量分数为0.1%时,抛光效果最佳,抛光后工件表面粗糙度为4.41nm,材料去除速率达到2 932 nm/min。 展开更多

关键词 铜 固结磨料抛光垫 材料去除速率 表面粗糙度

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磨粒尺寸和基体硬度对固结磨料抛光YAG晶体的影响 被引量：4

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作者 明舜 李军 +3 位作者 张羽驰 邱阳 朱永伟 左敦稳 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2020年第3期86-90,共5页

钇铝石榴石(YAG)是一种应用广泛的硬脆难加工材料,其抛光过程工艺复杂、效率低。固结磨料抛光技术具有平坦化能力优、对工件形貌选择性高、磨料利用率高等优点。试验采用固结磨料抛光YAG晶体,研究固结磨料垫的基体硬度和金刚石磨粒尺寸... 钇铝石榴石(YAG)是一种应用广泛的硬脆难加工材料,其抛光过程工艺复杂、效率低。固结磨料抛光技术具有平坦化能力优、对工件形貌选择性高、磨料利用率高等优点。试验采用固结磨料抛光YAG晶体,研究固结磨料垫的基体硬度和金刚石磨粒尺寸对YAG晶体的材料去除率和表面质量的影响。结果表明:当基体硬度适中为Ⅱ、金刚石磨粒尺寸3~5μm时,固结磨料抛光YAG晶体效果最优,其材料去除率为255 nm/min,表面粗糙度Sa值为1.79 nm。 展开更多

关键词 固结磨料抛光 YAG晶体 材料去除率 表面粗糙度 磨粒尺寸 基体硬度

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振动辅助固结磨料抛光氟化钙晶体 被引量：1

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作者 黄俊阳 李军 +3 位作者 王健杰 张羽驰 朱永伟 左敦稳 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2019年第1期41-46,共6页

为了改善氟化钙晶体加工后的表面质量、提高加工时的材料去除率,提出了振动辅助固结磨料抛光氟化钙晶体的加工方法。利用振动与固结磨料抛光有效结合,采用正交实验研究加工工艺参数对材料去除率和表面质量的影响。结果表明:振动辅助固... 为了改善氟化钙晶体加工后的表面质量、提高加工时的材料去除率,提出了振动辅助固结磨料抛光氟化钙晶体的加工方法。利用振动与固结磨料抛光有效结合,采用正交实验研究加工工艺参数对材料去除率和表面质量的影响。结果表明:振动辅助固结磨料抛光氟化钙晶体的最优工艺参数为转速40 r/min,振动频率40 kHz,抛光液pH值9,转速比0.95;在最优参数下抛光氟化钙晶体的材料去除率为324 nm/min,表面粗糙度S_a值为1.92 nm;与无振动辅助的固结磨料抛光相比,材料去除率提高了57%,表面粗糙度降低了35%。研究表明:振动辅助能够利用空化作用及规律化间歇性接触,在固结磨料抛光中提高材料去除率及表面质量。 展开更多

关键词 振动辅助 固结磨料抛光 材料去除率 表面粗糙度

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固结磨料抛光LBO晶体非水基抛光液优化

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作者 宋龙龙 李军 +3 位作者 王文泽 胡章贵 朱永伟 左敦稳 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期2051-2054,共4页

三硼酸锂(LBO)晶体是优良的非线性光学晶体材料,抛光后晶体表面水份残留导致晶体潮解,影响器件的使用性能。采用非水基抛光液固结磨料抛光LBO晶体,降低水含量,研究非水基抛光液中去离子水、乳酸、双氧水等含量对材料去除率和表面粗糙度... 三硼酸锂(LBO)晶体是优良的非线性光学晶体材料,抛光后晶体表面水份残留导致晶体潮解,影响器件的使用性能。采用非水基抛光液固结磨料抛光LBO晶体,降低水含量,研究非水基抛光液中去离子水、乳酸、双氧水等含量对材料去除率和表面粗糙度的影响,并综合优化得到高材料去除率和优表面质量的抛光液组分。研究表明,抛光液中去离子水浓度16%、乳酸22%、双氧水5%为最优抛光液组分,采用优化的抛光液固结磨料抛光LBO晶体的材料去除率达到392nm/min,表面粗糙度为0.62nm,实现了LBO晶体表面的高效高质量抛光,同时避免了抛光过程中水的大量使用。 展开更多

关键词 固结磨料抛光 非水基抛光液 材料去除率 表面粗糙度

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开槽冰冻固结磨料抛光微晶玻璃的工艺研究

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作者 杨张一 左敦稳 +1 位作者 孙玉利 童巨特 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期20-24,共5页

采用成形模具热压法给微米级α-Al2O3冰冻固结磨料抛光垫开槽。设计四因素三水平正交试验,对开槽冰冻固结磨料抛光垫抛光微晶玻璃的工艺进行了研究,与同样试验条件下未开槽冰冻固结磨料抛光垫的抛光效果进行了对比分析。结果表明:开槽... 采用成形模具热压法给微米级α-Al2O3冰冻固结磨料抛光垫开槽。设计四因素三水平正交试验,对开槽冰冻固结磨料抛光垫抛光微晶玻璃的工艺进行了研究,与同样试验条件下未开槽冰冻固结磨料抛光垫的抛光效果进行了对比分析。结果表明:开槽情况下的去除率比未开槽情况下的去除率提高40%左右,微晶玻璃表面形貌略有改善但出现划痕现象,主轴转速对材料去除率影响更为显著。 展开更多

关键词 开槽 冰冻固结磨料抛光垫 微晶玻璃 去除率 正交试验

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游离和固结金刚石磨料抛光手机面板玻璃的试验研究 被引量：15

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作者 王军 李军 +2 位作者 朱永伟 林魁 李茂 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2009年第2期13-17,共5页

选取不同粒径的金刚石微粉,采用游离磨料和固结磨料两种抛光方法加工手机面板玻璃,比较其材料去除率和抛光后工件表面粗糙度。结果表明:在相同的抛光工艺参数下,磨粒粒径在游离磨料抛光中对材料去除率和抛光后表面质量作用显著,而在固... 选取不同粒径的金刚石微粉,采用游离磨料和固结磨料两种抛光方法加工手机面板玻璃,比较其材料去除率和抛光后工件表面粗糙度。结果表明:在相同的抛光工艺参数下,磨粒粒径在游离磨料抛光中对材料去除率和抛光后表面质量作用显著,而在固结磨料抛光中作用不显著;采用金刚石固结磨料抛光垫抛光能获得表面粗糙度约为Ra1.5 nm的良好表面质量,并在抛光过程中较好地实现了自修整功能。 展开更多

关键词 手机面板玻璃 固结磨料抛光 材料去除率 表面粗糙度

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固结磨料研磨抛光K9玻璃的超精密加工工艺研究 被引量：5

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作者 李标 李军 +4 位作者 朱永伟 夏磊 李鹏鹏 孙玉利 左敦稳 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2012年第5期1-5,共5页

采用PHL-350型平面高速研磨抛光系统,通过固结磨料研磨抛光方法进行了超精密加工K9玻璃试验研究。探讨了不同粒径和不同磨粒研磨抛光垫在加工中对K9玻璃材料去除率和表面质量的影响。获得了高效率、低成本、高质量的K9玻璃的超精密加工... 采用PHL-350型平面高速研磨抛光系统,通过固结磨料研磨抛光方法进行了超精密加工K9玻璃试验研究。探讨了不同粒径和不同磨粒研磨抛光垫在加工中对K9玻璃材料去除率和表面质量的影响。获得了高效率、低成本、高质量的K9玻璃的超精密加工工艺:首先使用M20/30金刚石研磨垫研磨,然后使用3μm CeO2抛光垫抛光。加工后K9玻璃的表面粗糙度优于RMS 0.6 nm,微观损伤少。 展开更多

关键词 K9玻璃 固结磨料研磨抛光 材料去除率 表面质量

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金刚石固结磨料研磨K9玻璃的研究 被引量：22

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作者 林魁 朱永伟 +2 位作者 李军 李茂 左敦稳 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期6-11,共6页

为提高光学材料的研磨效率与质量,提出一种亲水性固结磨料研磨方法。采用图形转移与UV固化工艺,将粒径为5～10μm的金刚石磨料固结于亲水性光固化树脂中,制备固结磨料研磨抛光垫(FAP)。选取工件的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)来评... 为提高光学材料的研磨效率与质量,提出一种亲水性固结磨料研磨方法。采用图形转移与UV固化工艺,将粒径为5～10μm的金刚石磨料固结于亲水性光固化树脂中,制备固结磨料研磨抛光垫(FAP)。选取工件的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)来评价研磨的加工性能。对比研究了在相同粒径磨粒下的游离磨料研磨、固结磨料丸片研磨、及亲水性FAP研磨三种不同方法对K9光学玻璃的加工性能。实验结果表明:采用FAP研磨K9玻璃,MRR为350nm/min,表面粗糙度Sa为3.24nm,达到了精研的加工效率和抛光的表面质量。提出了固结磨料抛光丸片和亲水性FAP的加工模型,以及亲水性FAP的自修整机理。 展开更多

关键词 亲水性 固结磨料抛光垫 材料去除率 自修整

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固结磨料研磨中去除机理探索 被引量：6

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作者 李茂 朱永伟 +2 位作者 叶剑锋 樊吉龙 李军 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2010年第4期1-6,共6页

结合目前实验室的实际加工条件建立了用FAP(fixed abrasive pad,固结磨料抛光垫)研磨抛光时磨粒嵌入工件表面的切深数学模型,提出了当不考虑抛光垫的弹性变形且FAP中添加的磨粒粒径范围在10～14μm之间时,磨粒压入工件的最大深度值在0.4... 结合目前实验室的实际加工条件建立了用FAP(fixed abrasive pad,固结磨料抛光垫)研磨抛光时磨粒嵌入工件表面的切深数学模型,提出了当不考虑抛光垫的弹性变形且FAP中添加的磨粒粒径范围在10～14μm之间时,磨粒压入工件的最大深度值在0.4μm左右。当考虑抛光垫的弹性变形时,磨粒嵌入工件的深度普遍减小,从而使得加工后工件的表面质量得到明显提高,主要表现在加工后工件表面划痕数量和划痕深度大大减小,表面粗糙度值降低。为了验证模型的正确性,在研磨抛光实验过程中收集了大量磨屑并对其拍摄大量SEM照片,通过图像处理和分析证明了在加工产生的磨屑中,91%以上(均值96.5%)的磨屑厚度小于0.3μm,非常好地吻合了本文中所建立的切深数学模型。 展开更多

关键词 固结磨料抛光垫 研磨 去除机理 磨屑

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