专利名称：磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法
技术领域：
本发明涉及晶体的抛光方法。
背景技术：
KDP晶体是磷酸二氢钾(KH2P04)晶体的简称，是20世纪40年代发展起 来的一类优良的电光非线性光学材料，被广泛地应用于激光变频、电光调制和 光快速开关等高技术领域，在激光惯性约束核聚变中，KDP晶体则被用于光学 倍频转换器和电光开关。但是，KDP晶体具有质软、易潮解、脆性高、对温度 变化敏感的特点，这些特点对其加工十分不利，大尺寸高精度光学KDP晶体零 件是目前公认的最难加工的光学零件之一。为获得大尺寸高光学质量的KDP 晶体零件，国内外众多学者对其超精密加工方法开展了广泛的研究，并取得了 一定的进展。应用于KDP晶体超精密加工的方法主要有单点金刚石切削 (Single Point Diamond Turning,简称SPDT)技术、超精密磨削技术、磁 流变抛光技术等，这些方法加工效率低，成本高，而且都不同程度地存在着一 定的问题，如采用单点金刚石切削技术加工KDP晶体时会产生小尺度波纹，采 用超精密磨削技术加工KDP晶体时从金刚石砂轮上脱落下来的磨粒很容易嵌 入KDP晶体表面，嵌入以后很难从KDP晶体表面去除掉，采用磁流变抛光技术 加工KDP晶体时抛光表面残留的磁流变抛光液难以清洗。
发明内容
本发明为了解决现有采用单点金刚石切削技术加工KDP晶体时会产生小 尺度波纹，采用超精密磨削技术加工KDP晶体时从金刚石砂轮上脱落下来的磨 粒很容易嵌入KDP晶体表面，嵌入的磨粒很难从KDP晶体表面去除掉，采用磁 流变抛光技术加工KDP晶体时抛光表面残留的磁流变抛光液难以清洗，以及加 工效率低、成本高的问题，提供了一种磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，解决上 述问题的具体技术方案如下
本发明磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法的步骤如下
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、潮解抛光液滴加器2、抛光盘3 和载样盘5组成，抛光垫1设在抛光盘3的上表面上，载样盘5设在抛光盘3的上方，载样盘5和抛光盘3分别与转动机构连接，并且相向设置；
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上，采用现有切削技
术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理；
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力，压力值根据KDP
晶体待抛光面尺寸大小而定；
步骤四、通过潮解抛光液滴加器2向KDP晶体4坯料下方的抛光垫1的上
表面滴加潮解抛光液，潮解抛光液由水和乙醇配制而成，水和乙醇的体积比为
1 3:7 9;
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关，使载样盘5 和抛光盘3相对旋转，对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光， 在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测，当 AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1 8nm时，即完成 对KDP晶体的抛光。
本发明磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法的步骤如下
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、抛光盘3.、载样盘5、密封罩6、 水蒸气输入管道7和水蒸气回收管道8组成，抛光垫1设在抛光盘3的上表面 上，载样盘5设在抛光盘3的上方，水蒸气输入管道7设在密封罩6的右上方， 水蒸气回收管道8设在密封罩6的左下方，载样盘5和抛光盘3分别与转动机 构连接，并且相向设置；
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上，采用现有切削技 术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理；
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力，压力值根据KDP 晶体待抛光面尺寸大小而定；
步骤四、通过水蒸气输入管道7向密封罩6内输入温度高于水的沸点l 8"C的常压水蒸气，使水蒸气对步骤二预处理后的KDP晶体表面进行潮解；
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关，使载样盘5 和抛光盘3相对旋转，对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光， 在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测，当 AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1 8nm时，即完成 对KDP晶体的潮解抛光。潮解是一个经典的物化现象。关于"潮解"的定义，有多种表述， 一种表 述是"因空气中水分含量大而使固体物质溶解的一种现象叫潮解"，其它的表 述如"可溶性物质从空气中获得水汽形成溶液的过程叫潮解"，又如"某种物 质从空气中吸收一些水蒸汽，并且在这个过程中，该物质溶解在水分之中形成 溶液叫潮解。"，等等。通过对上述"潮解"定义进行分析，得到一个很重要的 结论潮解的本质是溶解，在本质上，潮解与溶解是一致的。
KDP晶体具有易潮解的特性，同时，在本质上，潮解与溶解是一致的，本 发明以此为根据，在KDP晶体抛光过程中， 一方面利用含水的潮解抛光介质对 KDP晶体4的表面施加潮解作用，另一方面利用抛光垫1对KDP晶体4的表面 施加机械作用，通过抛光垫1的机械作用去除KDP晶体4表面的潮解层，从而 实现KDP晶体的潮解抛光。
本发明KDP晶体的抛光方法具有如下优点
本发明的方法新颖、独特、简单、加工效率高、成本低；加工后的KDP 晶体表面无小尺度波纹，无粒子嵌入，容易清洗，表面粗糙度达到1 8nm; 本发明不仅适用于KDP晶体的加工，做相应变化后还适用于其它易潮解晶体的 加工。
图1是本发明方法所用装置的结构示意图，图2是采用密封罩6、水蒸气 输入管道7和水蒸气回收管道8方式对KDP晶体进行潮解的装置结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1描述本实施方式。本实施方式的抛光方法其步 骤如下
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、潮解抛光液滴加器2、抛光盘3
和载样盘5组成，抛光垫1设在抛光盘3的上表面上，载样盘5设在抛光盘3 的上方，载样盘5和抛光盘3分别与转动机构连接，并且相向设置；
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上，采用现有切削技 术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理；
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力，压力值根据KDP 晶体待抛光面尺寸大小而定；
步骤四、通过潮解抛光液滴加器2向KDP晶体4坯料下方的抛光垫1的上表面滴加潮解抛光液，潮解抛光液由水和乙醇配制而成，水和乙醇的体积比为
1 3:7 9;
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关，使载样盘5 和抛光盘3相对旋转，对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光， 在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测，当 AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1 8nm时，即完成 对KDP晶体的抛光。
具体实施方式
二结合图2描述本实施方式。本实施方式的抛光方法其步 骤如下
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、抛光盘3、载样盘5、密封罩6、 水蒸气输入管道7和水蒸气回收管道8组成，抛光垫1设在抛光盘3的上表面 上，载样盘5设在抛光盘3的上方，水蒸气输入管道7设在密封罩6的右上方， 水蒸气回收管道8设在密封罩6的左下方，载样盘5和抛光盘3分别与转动机 构连接，并且相向设置；
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上，采用现有切削技 术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理；
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力，压力值根据KDP 晶体待抛光面尺寸大小而定；
步骤四、通过水蒸气输入管道7向密封罩6内输入温度高于水的沸点l 8'C的常压水蒸气，使水蒸气对步骤二预处理后的KDP晶体表面进行潮解;
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关，使载样盘5 和抛光盘3相对旋转，对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光， 在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测，当 AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1 8nm时，即完成 对KDP晶体的潮解抛光。
具体实施方式
三本实施方式步骤三中当KDP晶体待抛光面尺寸为18mm X12咖时，对载样盘5纵向施加压力为0. 14MPa。
具体实施方式
四本实施方式步骤四中潮解抛光液水和乙醇的体积比为
2:8。
权利要求
1、 磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，其特征在于该方法的步骤如下-步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫(1)、潮解抛光液滴加器(2)、抛光 盘(3)和载样盘(5)组成，抛光垫(1)设在抛光盘(3)的上表面上，载样 盘(5)设在抛光盘(3)的上方，载样盘(5)和抛光盘(3)分别与转动机构 连接，并且相向设置；步骤二、将KDP晶体(4)坯料固定在载样盘(5)的底端面上，采用现有 切削技术对KDP晶体(4)坯料的待抛光面进行预处理；步骤三、启动压力控制开关对载样盘(5)纵向施加压力，压力值根据KDP 晶体待抛光面尺寸大小而定；步骤四、通过潮解抛光液滴加器(2)向KDP晶体(4)坯料下方的抛光垫 (1)的上表面滴加潮解抛光液，潮解抛光液由水和乙醇配制而成，水和乙醇 的体积比为1 3:7 9;步骤五、启动载样盘(5)的控制开关和抛光盘(3)的控制开关，使载样 盘(5)和抛光盘(3)相对旋转，对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行 潮解抛光，在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进 行检测，当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1 8nm 时，即完成对KDP晶体的抛光。
2、 根据权利要求1所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，其特征在于步 骤四中潮解抛光液水和乙醇的体积比为2:8。
3、 根据权利要求1所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，其特征在于步 骤三中当KDP晶体待抛光面尺寸为18mniX12mm时，对载样盘(5)纵向施加压 力为0. 14MPa。
4、 根据权利要求1所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，其特征在于一 方面利用含水的潮解抛光介质对KDP晶体表面施加潮解作用，另一方面利用抛 光垫对KDP晶体表面施加机械作用，通过抛光垫的机械作用去除KDP晶体表面 的潮解层，从而实现KDP晶体的潮解抛光。
5、 磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，其特征在于该方法的步骤如下 步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫(1)、抛光盘(3)、载样盘(5)、密封罩(6)、水蒸气输入管道(7)和水蒸气回收管道(8)组成，抛光垫(1)设在抛光盘(3)的上表面上，载样盘(5)设在抛光盘(3)的上方，密封罩 (6)将抛光盘(3)和载样盘(5)罩住，水蒸气输入管道(7)设在密封罩(6) 的右上方，水蒸气回收管道(8)设在密封罩(6)的左下方，载样盘(5)和 抛光盘(3)分别与转动机构连接，并且相向设置；步骤二、将KDP晶体(4)坯料固定在载样盘(5)的底端面上，采用现有 切削技术对KDP晶体(4)坯料的待抛光面进行预处理；步骤三、启动压力控制开关对载样盘(5)纵向施加压力，压力值根据KDP 晶体待抛光面尺寸大小而定；步骤四、通过水蒸气输入管道(7)向密封罩(6)内输入温度高于水的沸 点1 8'C的常压水蒸气，使水蒸气对步骤二预处理后的KDP晶体表面进行潮 解；步骤五、启动载样盘(5)的控制开关和抛光盘(3)的控制开关，使载样 盘(5)和抛光盘(3)相对旋转，对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行 潮解抛光，在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进 行检测，当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1 8nm 时，即完成对KDP晶体的潮解抛光。
6、 根据权利要求5所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，其特征在于步 骤三中当KDP晶体待抛光面尺寸为18mmX12mm时，对载样盘(5)纵向施加压 力为0. 14MPa。
7、 根据权利要求5所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，其特征在于一 方面利用含水的潮解抛光介质对KDP晶体表面施加潮解作用，另一方面利用抛 光垫对KDP晶体表面施加机械作用，通过抛光垫的机械作用去除KDP晶体表面 的潮解层，从而实现KDP晶体的潮解抛光。
全文摘要
磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法，它涉及晶体的抛光方法。它解决了现有超精密加工方法加工KDP晶体时晶体表面会产生小尺度波纹和粒子嵌入、晶体表面难以清洗以及加工效率低、成本高的问题。本发明方法为一、采用KDP晶体抛光装置；二、采用现有切削技术对KDP晶体(4)坯料的待抛光面进行预处理；三、对载样盘(5)纵向施加一定压力；四、使潮解抛光液或水蒸气潮解经步骤二预处理后的KDP晶体表面；五、启动载样盘(5)的控制开关和抛光盘(3)的控制开关，对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光。本发明的方法新颖、独特、简单、加工效率高、成本低，加工的KDP晶体表面无小尺度波纹，无粒子嵌入，容易清洗，表面粗糙度达到1～8nm。
文档编号B24B9/14GK101310922SQ20081006404
公开日2008年11月26日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者勇 张, 张飞虎, 郭少龙 申请人:哈尔滨工业大学