阅读说明：本技术 一种蓝宝石研磨盘的制备方法 (Preparation method of sapphire grinding disc ) 是由 秦光临 杨华 陆昌程 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：一种蓝宝石研磨盘的制备方法,属于蓝宝石表面处理技术领域。所述方法过程如下：将碳化硼微粉、40 vt.%水玻璃和水混合后超声分散均匀,将混合物放入在马弗炉中,通入氩气保护气氛并升温至1000-1050℃,恒温15-25 min,然后自然冷却至室温；将冷却后混合物溶解在蒸馏水中水洗,水洗后过滤、干燥；取步骤二干燥后混合物、氧化铝空心球、表面活性剂、有机碱和酚醛树脂粉混合均匀,然后在模具中成形后,加热固化。本发明所述方法能够使蓝宝石在研磨过程中低损伤,制备的研磨盘具有磨削效果好、使用寿命长及研磨料分散性好等优点,加工后蓝宝石表面质量较好。(A preparation method of a sapphire grinding disc belongs to the technical field of sapphire surface treatment. The method comprises the following steps: mixing boron carbide micro powder, 40 vt% water glass and water, then ultrasonically dispersing the mixture uniformly, putting the mixture into a muffle furnace, introducing argon protective atmosphere, heating to 1000-1050 ℃, keeping the temperature for 15-25 min, and then naturally cooling to room temperature; dissolving the cooled mixture in distilled water, washing with water, filtering, and drying; and (4) uniformly mixing the dried mixture obtained in the step two, the alumina hollow spheres, the surfactant, the organic alkali and the phenolic resin powder, forming in a mold, and heating and curing. The method can cause the sapphire to be low-damaged in the grinding process, the prepared grinding disc has the advantages of good grinding effect, long service life, good abrasive dispersibility and the like, and the processed sapphire has good surface quality.)

一种蓝宝石研磨盘的制备方法

技术领域

本发明属于蓝宝石表面处理技术领域，具体涉及一种蓝宝石研磨盘的制备方法。

背景技术

蓝宝石具有较高的硬度、脆性和化学稳定性，属于难加工材料。但是蓝宝石以硬度高、透光性好及化学稳定等优点被广泛应用于半导体照明、智能穿戴设备窗口及精密仪器原件等领域。因此，蓝宝石表面加工的技术要求越来越高。

传统游离磨料研磨、化学机械抛光蓝宝石加工工艺，其加工效率低、加工成本高、加工精度不稳定，很难实现自动化等缺点制约了蓝宝石晶体加工技术的发展。现阶段常用的研磨方案通常是以某种基质的载盘（如铜盘、锡盘、铁盘等）搭载游离磨料（如金刚石、碳化硅或碳化硼等）在聚氨酯研磨垫上对晶片进行单面或双面研磨，但这种方案往往不能兼顾研磨效率与表面质量。

针对游离磨料研磨技术的众多不足，固结磨料研磨技术应运而生，固结磨料研磨技术是指将游离的磨料固结起来，制成专用磨具，在研磨机上对工件进行高速研磨的方法。在固结磨料研磨技术中，由于磨料固结于磨具中，加工过程中，不存在磨料飞溅的问题，可以通过提高磨具转速来提高加工效率，降低加工成本。但是现有技术中采用的金刚石研磨盘虽然能够获得较高的材料去除率，但是加工后的蓝宝石表面质量差，亚表面损伤层深度较深，增加了抛光工艺的加工时长。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种蓝宝石研磨盘的制备方法，所述方法能够使蓝宝石在研磨过程中低损伤，制备的研磨盘具有磨削效果好、使用寿命长及研磨料分散性好等优点，加工后蓝宝石表面质量较好。

技术方案：一种蓝宝石研磨盘的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一.将18-24质量份碳化硼微粉、5-7质量份40 vt.%水玻璃和20-30质量份水混合后超声分散均匀，将混合物放入在马弗炉中，通入氩气保护气氛并升温至1000-1050℃，恒温15-25 min，然后自然冷却至室温；

步骤二.将冷却后混合物溶解在蒸馏水中水洗，水洗后过滤、干燥；

步骤三.取5-10质量份步骤二干燥后混合物、6-8质量份氧化铝空心球、0.1-0.5质量份表面活性剂、1-3质量份有机碱和10-15质量份酚醛树脂粉混合均匀，然后在模具中成形后，在150-200℃温度下加热固化。

作为优选，所述步骤一中碳化硼微粉粒径为23-61 um。

作为优选，所述步骤一中将20质量份碳化硼微粉、6质量份40 vt.%水玻璃和25质量份水混合后超声分散均匀，将混合物放入在马弗炉中，通入氩气保护气氛并升温至1000℃，恒温20 min，然后自然冷却至室温。

作为优选，所述步骤三中表面活性剂为壬基酚聚乙烯醚，有机碱为乙二胺。

作为优选，所述步骤三中氧化铝空心球的粒径为250-300 um。

作为优选，所述步骤三中取8质量份步骤二干燥后混合物、7质量份氧化铝空心球、0.5质量份表面活性剂、2质量份有机碱和15质量份酚醛树脂粉混合均匀，然后在模具中成形后，在150℃温度下加热固化。

有益效果：1.本发明所述方法制备的蓝宝石研磨盘中由于添加了树脂，具有弹性模量低、有一定的弹性形变，可以缓冲磨削力，磨削效果好。工件在磨削过程中产生的加工热能够使树脂局部碳化，促使钝化的磨料自动脱落；

2.本发明所述方法中用氧化硅改性碳化硼微粉，氧化硅表面包裹碳化硼后能够避免碳化硼微粉表面团聚的问题，使研磨盘分散性好；

3.本发明研磨料采用小分子氧化硅改性碳化硼微粉和大分子氧化铝空心球结合，能够增大研磨效率；

4.本发明所述方法中研磨料和酚醛树脂结合剂结合，用有机碱调节pH值为碱性，在表面活性剂的作用下，起到协同增效的作用，通过角度抛光实现对单晶蓝宝石基片的损伤检测，结果表明：经过本发明制备的研磨盘研磨后，能够使蓝宝石在研磨过程中低损伤，加工后的单晶蓝宝石基片经过清洗后，可以直接使用。

5.本发明所述方法制备的研磨盘能够在降低蓝宝石材料表面粗糙度的同时提高蓝宝石表面材料去除率，并且制备的研磨盘使用寿命较长。

具体实施方式

实施例1

一种蓝宝石研磨盘的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一.将18质量份碳化硼微粉、5质量份40 vt.%水玻璃和20质量份水混合后超声分散均匀，将混合物放入在马弗炉中，通入氩气保护气氛并升温至1000℃，恒温15 min，然后自然冷却至室温，碳化硼微粉粒径为23 um；

步骤二.将冷却后混合物溶解在蒸馏水中水洗，水洗后过滤、干燥；

步骤三.取5质量份步骤二干燥后混合物、6质量份氧化铝空心球、0.1质量份表面活性剂、1质量份有机碱和10质量份酚醛树脂粉混合均匀，然后在模具中成形后，在150℃温度下加热固化，表面活性剂为壬基酚聚乙烯醚，有机碱为乙二胺，氧化铝空心球的粒径为250um。

实施例2

一种蓝宝石研磨盘的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一.将24质量份碳化硼微粉、7质量份40 vt.%水玻璃和30质量份水混合后超声分散均匀，将混合物放入在马弗炉中，通入氩气保护气氛并升温至1050℃，恒温25 min，然后自然冷却至室温，碳化硼微粉粒径为61 um；

步骤二.将冷却后混合物溶解在蒸馏水中水洗，水洗后过滤、干燥；

步骤三.取10质量份步骤二干燥后混合物、8质量份氧化铝空心球、0.5质量份表面活性剂、3质量份有机碱和15质量份酚醛树脂粉混合均匀，然后在模具中成形后，在200℃温度下加热固化，其中，表面活性剂为壬基酚聚乙烯醚，有机碱为乙二胺，氧化铝空心球的粒径为300 um。

实施例3

一种蓝宝石研磨盘的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一.将20质量份碳化硼微粉、6质量份40 vt.%水玻璃和25质量份水混合后超声分散均匀，将混合物放入在马弗炉中，通入氩气保护气氛并升温至1000℃，恒温20 min，然后自然冷却至室温，其中碳化硼微粉粒径为23 um；

步骤二.将冷却后混合物溶解在蒸馏水中水洗，水洗后过滤、干燥；

步骤三.取8质量份步骤二干燥后混合物、7质量份氧化铝空心球、0.5质量份表面活性剂、2质量份有机碱和15质量份酚醛树脂粉混合均匀，然后在模具中成形后，在150℃温度下加热固化，其中，表面活性剂为壬基酚聚乙烯醚，有机碱为乙二胺，氧化铝空心球的粒径为250-300 um。