[发明专利]光学玻璃超精密加工用低磨料含量和弱酸性抛光液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光学玻璃超精密加工用低磨料含量和弱酸性抛光液，包括：纳米磨料、分散剂、增效剂、悬浮剂、消泡剂和蒸馏水，调节抛光浆料pH至6～7；所述纳米磨料包含氧化铈、氧化镧、氧化锆其中一种或多种，当所述纳米磨料为一种时为氧化铈；按质量百分数计，所述纳米磨料中氧化铈含量2.5％‑4％，氧化镧含量0‑0.5％，氧化锆含量0‑0.3％，粒径范围100nm‑500nm。本发明减少稀土氧化物和有机物使用，具有水性绿色环保，低经济成本的特点。

技术领域

本发明涉及光学玻璃精密加工领域。更具体地说，本发明涉及一种光学玻璃超精密加工用低磨料含量和弱酸性抛光液及其制备方法。

背景技术

精密光学玻璃广泛应用于航空航天、深空探索、核能工业、精密电子仪表等领域。光学玻璃材料脆性高，断裂韧性低，一般需经过超精密磨削加工和超精密抛光加工等工序制作，最终达到表面形状精度优于0.1μm、表面粗糙度Ra优于10nm、表面瑕疵与亚表面损伤极少。

用于光学玻璃加工工艺的化学机械抛光液主要有：SiO₂抛光液、CeO₂抛光液和Al₂O₃抛光液。SiO₂抛光液是一种金属离子型抛光液，主要应用于硅片、精密光学元件、化合物晶体等的高精度抛光，采用粒度较大的胶体粒子，浓度较大且pH值在10.5-11.5范围内的SiO₂抛光液抛光效果较好。Al₂O₃抛光液广泛用于微晶玻璃基板、光学镜头等精密抛光领域，但Al₂O₃的高硬度容易对被加工工件表面带来损伤，且Al₂O₃颗粒的高表面能容易使之团聚，易对加工工件表面产生缺陷，通常需要进行表面改性。CeO₂抛光液具有高选择性，能通过合理配合粗抛光和精细抛光过程有效提高被加工工件表面质量，则成为光学玻璃抛光的常用磨料。但现有抛光液为提高微米或纳米颗粒的分散性通常选择偏碱性溶液体系制备(CN201110228844.8、CN200510078963.4)，同时为提高表面去除效率在抛光浆料中选用磨料用量比重较大(CN 201811081283.1、CN201510995356.8)。由于碱性溶液容易对精密光学玻璃产生化学侵蚀，高组分磨料也容易对光学玻璃表面带来损伤，同时增加了抛光液的使用成本，研制一种偏酸性体系和低磨料高抛光性能的化学抛光液更适合光学玻璃可靠性和精密加工性能要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学玻璃超精密加工用低磨料含量和弱酸性抛光液及其制备方法，减少稀土氧化物和有机物使用，具有水性绿色环保，低经济成本的特点。

本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种光学玻璃超精密加工用低磨料含量和弱酸性抛光液，包括：纳米磨料、分散剂、增效剂、悬浮剂、消泡剂和蒸馏水，调节抛光浆料pH至6～7；

所述纳米磨料包含氧化铈、氧化镧、氧化锆其中一种或多种，当所述纳米磨料为一种时为氧化铈；按质量百分数计，所述纳米磨料中氧化铈含量2.5％-4％，氧化镧含量0-0.5％，氧化锆含量0-0.3％，粒径范围100nm-500nm。

优选的是，所述纳米磨料采用单一粒径的纳米颗粒磨料或复配粒径的纳米颗粒磨料混合而成。

优选的是，采用复配粒径的纳米颗粒磨料混合时，粒径尺度保持一定差距，例如200nm和500nm的纳米颗粒磨料混合。

优选的是，纳米氧化铈的纯度为65％～99.99％。

优选的是，纳米氧化铈的纯度为99.9％。

优选的是，所述分散剂包含0.5％-1.5％的聚乙二醇、8％-12％聚丙烯酸、2％—5％六偏磷酸钠的其中一种或多种。

优选的是，聚乙二醇的分子量为2000，分子量为300万的聚丙烯酸占聚丙烯酸总质量的30％。