高效c向藍(lán)寶石拋光液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及拋光液領(lǐng)域，特別是涉及一種高效C向藍(lán)寶石拋光液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前市場(chǎng)上藍(lán)寶石加工主要分為切割、研磨、拋光三大塊，其中拋光這一道工藝對(duì) 于藍(lán)寶石晶片最終的表面質(zhì)量起著決定性的作用。C向藍(lán)寶石由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，化 學(xué)活潑性比A向藍(lán)寶石更強(qiáng)，因而在拋光的過(guò)程中極易出現(xiàn)凹坑、橘皮、麻點(diǎn)等表面質(zhì)量問(wèn) 題，針對(duì)這種現(xiàn)象，傳統(tǒng)方法是加入一定量的表面活性劑，來(lái)提高拋光的凹凸選擇性，從而 提高平化效率，改善拋光表面平整度。凹凸選擇性即表面凸起部分活性劑分子少，化學(xué)反 應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行，進(jìn)而磨料進(jìn)行機(jī)械磨削去除被拋光材料；凹部活性劑分子多，阻礙化學(xué)反應(yīng)進(jìn) 行，延緩拋光進(jìn)行，凹凸差距逐漸縮小，迅速平整化。但該方法有個(gè)局限性，表面活性劑因?yàn)?有一定的潤(rùn)滑作用，只能添加極少量，因而在拋光液循環(huán)使用過(guò)程中，極易損耗，從而影響 表面質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高效C向藍(lán)寶石拋光液及其制備方法，該 拋光液切削率快，平化效率高，且表面質(zhì)量好，循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，最主要的是可以進(jìn)一步提 高凹凸選擇性，與傳統(tǒng)C向藍(lán)寶石拋光液拋光相同時(shí)間下，獲得一個(gè)更低的表面粗糙度，可 極大的提高拋光效率，降低成本。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種高效C向藍(lán)寶石 拋光液，該拋光液包含第一粒徑硅溶膠、第二粒徑硅溶膠、表面活性劑、絡(luò)合劑和水，PH值為 7~13,其各組分的重量百分含量為：第一粒徑硅溶膠0. 6~80%，第二粒徑硅溶膠0. 6~80%，表 面活性劑〇. 002~0. 9%，絡(luò)合劑0. 05~2%，水為余量；所述的拋光液的固含量為0. 6~40%。
[0005] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的第一粒徑硅溶膠的粒徑為20~80nm，所述的第 二粒徑硅溶膠的粒徑為90~200nm。
[0006] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的第一粒徑硅溶膠與第二粒徑硅溶膠的重量配 比為1:3。
[0007] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的表面活性劑為N-酰基氨基酸鹽、十二烷基二 乙二醇醚、N-棕櫚脂肪?；s氨酸鈉 、α -烯烴磺酸鈉、?；跬榛撬徕c、烷基甜菜堿中的 至少一種。
[0008] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的絡(luò)合劑為乙二胺四甲叉磷酸鈉、二乙烯三胺 五甲叉膦酸鹽、胺三甲叉磷酸鹽、二羥乙基乙二胺、三羥乙基胺、葡萄糖酸鈉、多聚磷酸鈉、 焦磷酸鈉中的至少一種。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種高效C向藍(lán)寶 石拋光液的制備方法，包括以下步驟： (1)按照重量配比稱(chēng)取第一粒徑硅溶膠、第二粒徑硅溶膠、表面活性劑、絡(luò)合劑和水； (2) 將表面活性劑溶于水中，徹底溶解，攪拌均勻； (3) 將第一粒徑硅溶膠和第二粒徑硅溶膠加入步驟（2)中，攪拌均勻，制成懸浮液； (4) 在懸浮液中添加絡(luò)合劑，攪拌均勻； (5) 調(diào)節(jié)pH值至7~13。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用兩種不同粒徑的硅溶膠顆粒組合的方式配成的 拋光液，可以在C向藍(lán)寶石拋光過(guò)程中，保證一個(gè)較高的切削率前提下，大大的提高平化效 率，使得研磨過(guò)后的藍(lán)寶石晶片快速達(dá)到一個(gè)平整光滑的鏡面效果，從而縮短拋光時(shí)間，提 高效率。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0012] 對(duì)比例1 制備五份拋光液A，B，C，D，E: 按照重量配比稱(chēng)取第一粒徑硅溶膠、表面活性劑和水，在600g、600g、600g、599g、591g 水中，分別加入〇g、〇. 02g、0. lg、lg、9gN-?；被猁}表面活性劑，徹底溶解，攪拌均勻后 各加入400g固含量為50%，粒徑為SOnm的第一硅溶膠，攪拌均勻后形成第一硅溶膠的固含 量為20%的懸浮液，然后加入氫氧化鈉溶液或者氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH值為11. 3,配置五份 拋光液 A，B，C，D，E。
[0013] 將所制得樣品在Logitech⑶P單面拋光機(jī)上拋光。下壓：3psi，下盤(pán)以及載盤(pán)轉(zhuǎn) 速50 RPM，拋光液流速：100 mL/min，拋光墊為日本Nitta Haas的Suba 600,同時(shí)拋光三 片精磨過(guò)后的2英寸C向藍(lán)寶石晶片，晶片起始粗糙度為48nm，拋光時(shí)間為四小時(shí)，拋光后 每一小時(shí)用candela光學(xué)表面分析儀測(cè)量粗糙度。該藍(lán)寶石拋光結(jié)果見(jiàn)表1。
[0014] 表 1
從表1數(shù)據(jù)可以看出，添加適量的表面活性劑有助于提高平滑效率，拋光相同的時(shí)間， 可以獲得一個(gè)更低的粗糙度。但是表面活性劑量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致拋光過(guò)程中打滑，從而降低切 削率，由于沒(méi)有去除掉足夠的量，反而拋光相同時(shí)間后獲得的表面粗糙度較高。
[0015] 對(duì)比例2 制備五份拋光液A，B，C，D，E: 按照重量配比稱(chēng)取第一粒徑硅溶膠、表面活性劑、絡(luò)合劑和水，在600g、595g、590g、 585g、580g水中，分別加入0.1 g N-酰基氨基酸鹽表面活性劑，徹底溶解，攪拌均勻后各加 入400g固含量為50%，粒徑為80nm的第一硅溶膠，然后邊攪拌邊分別加入0. 5g、5g、10g、 15g、20g胺三甲叉磷酸鹽絡(luò)合劑，攪拌均勻后形成第一硅溶膠的固含量為20%的懸浮液，然 后加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH為11. 3,配置六份拋光液A，B，C，D，E，F(xiàn)。
[0016] 將所制得樣品在Logitech⑶P單面拋光機(jī)上拋光。下壓：3psi，下盤(pán)以及載盤(pán)轉(zhuǎn) 速50 RPM，拋光液流速：100 mL/min，拋光墊為日本Nitta Haas的Suba 600,同時(shí)拋光三 片精磨過(guò)后的2英寸C向藍(lán)寶石晶片，晶片起始粗糙度為48nm，拋光時(shí)間為四小時(shí)，最終拋 光后用candela光學(xué)表面分析儀測(cè)量粗糙度測(cè)。該藍(lán)寶石拋光結(jié)果見(jiàn)表2。
[0017] 表 2
從表2數(shù)據(jù)可以看出，在添加表面活性劑的基礎(chǔ)上，在添加適量的絡(luò)合劑，對(duì)于切削率 有適當(dāng)?shù)奶嵘饔?，且相同時(shí)間下拋光后的粗糙度有所降低。
[0018] 實(shí)施例1 制備五份拋光液A，B，C，D，E: 按照重量配比稱(chēng)取第一粒徑硅溶膠、第二粒徑硅溶膠、表面活性劑、絡(luò)合劑和水，在 590g、490g、565g、540g、515g水中分別加入0.1 g N-?；被猁}表面活性劑，攪拌后分別 加入0g、500g、125g、250g、375g固含量為40%，粒徑大小為20nm的第一粒徑硅溶膠，攪拌均 勻后再加入400g、0g、300g、200g、100g固含量為50%，粒徑大小為90nm的第二粒徑硅溶膠， 攪拌均勻后各加入IOg胺三甲叉磷酸鹽絡(luò)合劑，攪拌均勻后形成硅溶膠總固含量為20%的 懸浮液，其中，第一硅溶膠的固含量為〇%、20%、5%、10%、15%，然后用氫氧化鈉溶液或氫氧化 鉀溶液調(diào)節(jié)pH至11. 3,配置五份固含量為20%的拋光液A，B，C，D，E。
[0019] 將所制得樣品在Logitech⑶P單面拋光機(jī)上拋光。下壓：3psi，下盤(pán)以及載盤(pán)轉(zhuǎn) 速50 RPM，拋光液流速：100 mL/min，拋光墊為日本Nitta Haas的Suba 600,同時(shí)拋光三 片精磨過(guò)后的2英寸C向藍(lán)寶石晶片，晶片起始粗糙度為48nm，拋光時(shí)間為四小時(shí)，拋光后 每小時(shí)用candela光學(xué)表面分析儀測(cè)量粗糙度。該藍(lán)寶石拋光結(jié)果見(jiàn)表3。
[0020] 表 3
從表3數(shù)據(jù)可以看出，單獨(dú)小粒徑（20nm)硅溶膠配置的拋光液切削率較低，因不能 去除足夠的量所以拋光后粗糙度較高，但是在大粒徑（90nm)娃溶膠中添加適量的小粒徑 (20nm)硅溶膠，在保持切削率基本不變的前提下，能有效降低拋光后晶片的表面粗糙度，從 而提升效率。但是小粒徑（20nm)硅溶膠過(guò)多又會(huì)影響切削率，從而在拋光相同的時(shí)間下， 獲得一個(gè)較高的粗糙度。從表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)?shù)谝涣焦枞苣z與第二粒徑硅溶膠固含 量比值在1:3的時(shí)候，切削率與粗糙度達(dá)到一個(gè)最佳平衡值。
[0021] 實(shí)施例2 制備五份拋光液A，B，C，D，E: 按照重量配比稱(chēng)取第一粒徑硅溶膠、第二粒徑硅溶膠、表面活性劑、絡(luò)合劑和水，在 590g、490g、515g、540g、565g水中分別加入0.1 g N-?；被猁}表面活性劑，徹底溶解， 攪拌均勻后分別加入400g、0g、100g、200g、300g固含量為50%，粒徑大小為80nm的第一粒徑 硅溶膠，攪拌均勻后再加入0g、500g、375g、250g、125g固含量為40%，粒徑大小為200nm的第 二粒徑硅溶膠，攪拌均勻后各加入IOg胺三甲叉磷酸鹽絡(luò)合劑，攪拌均勻后形成硅溶膠總 固含量為20%的懸浮液，其中，第一硅溶膠的固含量為20%、0%、5%、10%，15%，然后用氫氧化 鈉溶液或氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH至11. 3,配置五份固含量為20%的拋光液A，B，C，D，E。
[0022] 將所制得樣品在L