[发明专利]一种基于铝盐络合物的氟化钙单晶抛光方法

说明书

本发明涉及一种基于铝盐络合物的氟化钙单晶抛光方法，包括以下步骤：对氟化钙单晶进行研磨处理；利用第一抛光液对研磨后的氟化钙单晶进行抛光，并在抛光过程中以设定间隔时间对氟化钙单晶进行超声波清洗；第一抛光液为由掺有纳米级铝盐、纳米级氧化铬和纳米级氧化铁的纳米级二氧化硅抛光粉制成的碱性抛光液；利用第二抛光液在光学沥青模上进行抛光。本发明采用在抛光液中加入铝盐等化合物的化学机械抛光方法对氟化钙单晶进行抛光，少量铝盐和氧化铬等在碱性条件下与氟化钙单晶会产生络合物，因而加速对氟化钙单晶的抛光进程，从而进一步去除氟化钙单晶表面损伤和亚表面损伤，获得较光滑的晶体表面，使得氟化钙单晶的加工效率高、产品质量好。

技术领域

本发明涉及氟化钙晶体加工技术领域，尤其是涉及一种基于铝盐络合物的氟化钙单晶抛光方法。

背景技术

近几年，单晶材料早就以其优良的综合性能占据了重要的地位，特别是一些高精度的、高质量的人工单晶受到了各个方面研究学者的青睐，其中氟化钙(Calciumfluoride，CaF2)单晶(如图1所示)更是其中的佼佼者，其透射范围宽(125nm～10μm)，具有优异的消色差和复消色差能力，优异的机械性能和相对稳定的物化性能，被广泛地用于制造透镜、棱镜和窗口等光学元件。特别是在紫外光学系统中，氟化钙单晶优异的紫外透过性、高的短波耐受性、无双折射现象、极高的透射率、折射率均匀和低的双折射率，成为光刻系统和高能量激光系统的首选透镜材料。高能量激光系统要求光学元件具有高的激光损伤阈值和透射性能，这就要求氟化钙单晶具有纳米级的粗糙度、亚微米级的平整度、高完整性的表面。

然而，氟化钙单晶具有硬度低、易破碎、各向异性、较高的热膨胀系数等特性，因此对氟化钙的加工技术要求更加高，加工难度较大，要实现氟化钙单晶的精密加工，传统的晶体加工方法会使得氟化钙单晶表面产生划痕等表面和亚表面损伤，因此降低氟化钙单晶表面的损伤就需要不断提高氟化钙单晶的加工水平。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于铝盐络合物的化学机械抛光方法，减少氟化钙单晶加工时产生的表面损伤和亚表面损伤，获得质量好、实用性高的氟化钙单晶。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于铝盐络合物的氟化钙单晶抛光方法，包括以下步骤：

1)对氟化钙单晶进行研磨处理；

2)利用第一抛光液对研磨后的氟化钙单晶进行抛光，并在抛光过程中以设定间隔时间对氟化钙单晶进行超声波清洗；

所述第一抛光液为由掺有纳米级铝盐、纳米级氧化铬和纳米级氧化铁的纳米级二氧化硅抛光粉制成的碱性抛光液；

3)利用第二抛光液在光学沥青模上对氟化钙单晶进行抛光，所述第二抛光液为无水乙醇和乙醚混合液。

进一步地，所述步骤1)具体为：

A、分别用302#和303#砂纸对氟化钙单晶粗磨；

B、用1500#和2500#的钻石研磨膏对氟化钙单晶精磨；

C、用W1和W0.5的金刚石粉做磨料在聚胺树脂抛光垫上对氟化钙单晶再次进行精磨，同时采用离子水作为研磨液。

进一步地，所述第一抛光液中，纳米级氯化铝的质量百分比小于2.5％，纳米级氧化铬的质量百分比为0.1％，纳米级氧化铁的质量百分比为0.2％。

进一步地，所述超声波清洗具体为：采用频率为30KHZ、40KHZ、50KHZ和80KHZ的不同超声波相组合对氟化钙单晶进行超声波清洗。

进一步地，所述步骤3)中，光学沥青模为加入有质量百分比小于0.5％松香的55#沥青模。