基于可控织构cvd金刚石膜的蓝宝石球罩研磨工具的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种研磨工具，尤其是一种蓝宝石研磨工具，具体地雯是一种基于可控织构CVD金刚石膜的蓝宝石球罩研磨工具。
【背景技术】
[0002]众所周知，蓝宝石(a-alumina，Al2O3)具有优良的光学、力学、热学、电化学性能及化学稳定性。用蓝宝石材料制作的红外光学窗口和整流罩在高马赫数导弹整流罩、透明装甲、潜艇窗口以及高功率强激光等军用设备中具有十分重要的地位和作用。国内外已经将蓝宝石作为新一代整流罩应用到军事设备中。
[0003]但是由于整流罩材料蓝宝石本身是典型的难加工材料，其后期精加工的研磨、抛光费用占整个蓝宝石器件成本的80%。因此找到低成本高效率的蓝宝石球罩的研磨加工方法及工具是非常必要的。目前蓝宝石球罩采用的研磨、抛光加工方法多为机械研磨、抛光或者化学机械研磨、抛光，这些方法容易在器件的表面形成划伤，产生内应力等。较新的磁流变技术也可用于蓝宝石球罩的研磨、抛光且加工效果较好。但是其加工成本较高且加工效率较低。
[0004]化学气相沉积法(CVD)金刚石的力学、热学、声学、电学、光学和化学等各项性能已经达到或接近天然金刚石的性能，在零件表面沉积一层CVD金刚石膜，可以大大提高零件的各项性能，增强零件的使用性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有的蓝宝石研磨工具易在蓝宝石表面形成蓝伤产生内应力或加工效率低的问题，设计一种设计合理、结构简单、加工效率高、损伤小的基于可控织构CVD金刚石膜的蓝宝石球罩研磨工具。
[0006]本发明的技术方案是:
一种基于可控织构CVD金刚石膜的蓝宝石球罩研磨工具，它包括球冠状工具基体1，其特征在于在球冠状工具基体I的表面连接有弹性支撑体3，弹性支撑体3的表面固定有镶块2，镶块2表面沉积有可控织构CVD金刚石膜涂层。
[0007]镶块2基体上部沉积的金刚石膜为多晶金刚石膜，其厚度为5 μπι~2πιπι，金刚石晶粒是小于20 μ m微米晶金刚石，或纳米晶金刚石。
[0008]所使用的镶块2的基体为经过碱洗以及酸洗处理过的脱Co元素的硬质合金YG6材料；基体形状为块状或柱状块；镶块基体上表面加工成半径为SR的球冠面，SR为蓝宝石球罩的加工面球冠半径，镶块基体高度h < 10mm。
[0009]弹性支撑体的厚度氏为(0.5-0.9)h0
[0010]弹性支撑体由80%硅胶，5%二甲基硅油，5%聚己内酯二醇和10%改性丙烯酸酯胶粘剂混合而成。
[0011]球冠状工具基体I上开有减重用的凹槽4，凹槽4的最大直径Dc= (1/3?9/10)Dd2, Dd2为研磨工具基体最大外径；槽宽2 mm彡L彡0.8 D d20
[0012]所述的凹槽4内安装测力应变片7，以使在研磨过程中间接测量研磨力。
[0013]在完成工具的制作全部过程后，镶块之间空隙均匀，自动成为容肩空间及附加抛光液存留空间。
[0014]所述的可控织构CVD金刚石膜涂层采用CVD金刚石膜制备炉，在CH4-H2气氛中采用热丝HFCVD法制备，成核阶段:碳源浓度1_2%，气体压力2.5-3.3kPa，衬底温度780~820°C，沉积时间I小时；生长阶段:碳源浓度1.5-3%，气体压力1-3.3kPa，衬底温度800?820 cC ο
[0015]本发明的有益效果:
本发明结构简单，制备方便，工作安全可靠，其在镶块表面生长金刚石膜，起研磨作用的金刚石晶粒在整个表面上分布均匀、致密，研磨效率高。通过控制制备参数可以达到织构可控，且表面粗糙度较低，因此研磨加工的蓝宝石球罩表面质量较好，科学研究试验范围更加广泛。
【附图说明】
[0016]图1是本发明图的结构示意图。
[0017]图2是图1的仰视图。
[0018]图3为成尖塔状微米金刚石膜SEM图。
[0019]图4为柱状微米金刚石膜SEM图。
[0020]图5为“菜花”状纳米金刚石膜SEM图。
[0021]图中，I为工具基体；2为可控织构CVD金刚石膜涂层镶块；3为弹性支撑体；4为凹槽；5为圆柱柄；6为螺纹孔。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0023]如图1-2所示。
[0024]—种基于可控织构CVD金刚石膜的蓝宝石球罩研磨工具，这里未研磨前的蓝宝石球罩是按照专利号201410096841.7设备加工的，球罩加工前的原料-蓝宝石棒料直径不超过三英寸。本发明的研磨工具包括球冠状工具基体1，在球冠状工具基体I的表面连接有弹性支撑体3，弹性支撑体3的表面固定有镶块2，镶块2表面沉积有可控织构CVD金刚石膜涂层。在完成制作后，镶块之间空隙均匀，自动成为容肩空间及附加抛光液存留空间，如图1所示。镶块2基体上部沉积的金刚石膜为多晶金刚石膜，其厚度为5 μ 金刚石颗粒尺寸可以是纳米级别呈“菜花”状陈列，也可以是微米级别晶粒大小尺寸范围为1~20μπι，呈“尖塔”状或呈“柱”状均匀陈列，这样就会按照要求达到不同表面粗糙度要求的研磨效果。所使用的镶块2的基体为经过碱洗以及酸洗处理过的脱Co元素的硬质合金YG6材料；基体形状为的块状或柱状块；镶块基体上表面加工成半径为SR的球冠面(SR ( 76.2mm)，SR为蓝宝石球罩的加工面球冠半径，镶块基体高度h ^ 10mm。弹性支撑体3的厚度氏为(0.5-0.9 )h。弹性支撑体3由80 %硅胶，5 % 二甲基硅油，5 %聚己内酯二醇和10 %改性丙烯酸酯胶粘剂混合而成。此外，具体实施时还可在球冠状工具基体I上开设减重用的凹槽4，凹槽4的最大直径De=( 1/3?9/10 )Dd2，Dd2为研磨工具基体最大外径；槽宽2 mm彡L彡0.8Dd2/2，Dd2为研磨工具基体的最大厚度。所述的凹槽4内安装测力应变片7，以使在研磨过程中间接测量研磨力。如图2所示。
[0025]在镶块2表面沉积金刚石膜涂层时，可将带有镶块2及弹性体3连接的基体I放入到CVD金刚石膜制备炉中，在CH4-H2气氛中采用热丝HFCVD法制备金刚石膜，碳氢比、温度、压力、沉积时间均会对金刚石膜的质量和表面形貌产生影响。控制实验参数获得三种表面形貌清晰易于分辨且呈一定普遍结构形状的表面形貌如图3-5所示。如图3所示，采用制备参数如下，成核阶段:碳源浓度2%，气体压力3.3kPa，衬底温度780~820°C，沉积时间I小时；生长阶段:碳源浓度1.5%，气体压力3.3kPa，衬底温度800~820°C。薄膜表面形貌整体呈棱锥状，尖角面向外部视野，分布较为均匀，晶粒大小为4微米，为微米级金刚石薄膜。如图4所示，采用制备参数如下，成核以及生长阶段:碳源浓度1%，气体压力2.5kPa，衬底温度795~805°C，沉积时间4小时。薄膜表面形貌整体呈棱柱状，平面朝向外部视野，晶粒形状明显、晶界分明、晶粒大小约为3微米，同为微米级金刚石薄膜。如图5所示，采用制备参数如下，成核阶段:碳源浓度2%，气体压力3.3kPa，衬底温度800~820°C，沉积时间I小时；生长阶段:碳源浓度3%，气体压力lkPa，衬底温度800~820°C，沉积时间4小时。SEM图像显示薄膜表面整体呈圆球状，小尺寸的球状颗粒尺寸与单个团状体尺寸相比之下小很多为纳米级。也就是可以通过制备过程中的参数控制在镶块上沉积的金刚石膜晶粒的织构，进而调节研磨效果。
[0026]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种基于可控织构CVD金刚石膜的蓝宝石球罩研磨工具，它包括球冠状工具基体(I)，其特征在于在球冠状工具基体(I)的表面连接有弹性支撑体(3 )，弹性支撑体(3 )的表面固定有镶块(2)，镶块(2)表面沉积有可控织构CVD金刚石膜涂层。2.根据权利要求1所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征在于镶块(2)基体上部沉积的金刚石膜为多晶金刚石膜，其厚度为5 μπι~2πιπι，金刚石晶粒是小于20 μ m微米晶金刚石，或纳米晶金刚石。3.根据权利要求1所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征在于所使用的镶块(2)的基体为经过碱洗以及酸洗处理过的脱Co元素的硬质合金YG6材料；基体形状为块状或柱状块；镶块基体上表面加工成半径为SR的球冠面，SR为蓝宝石球罩的加工面球冠半径，镶块基体高度 h 10mnin4.根据权利要求1所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征在于弹性支撑体的厚度H,为(0.5-0.9) h05.根据权利要求1或4所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征在于弹性支撑体由80%硅胶，5%二甲基硅油，5%聚己内酯二醇和10%改性丙烯酸酯胶粘剂混合而成。6.根据权利要求1所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征在于球冠状工具基体(I)上开有减重用的凹槽(4)，凹槽(4)的最大直径De= (1/3?9/10)Dd2，Dd2为研磨工具基体最大外径；槽宽 2 mm < L < 0.8 Dd207.根据权利要求6所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征在于所述的凹槽(4)内安装测力应变片(7)，以使在研磨过程中间接测量研磨力。8.根据权利要求1所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征在于在完成工具的制作全部过程后，镶块之间空隙均匀，自动成为容肩空间及附加抛光液存留空间。9.根据权利要求1所述的蓝宝石球罩研磨工具，其特征是所述的可控织构CVD金刚石膜涂层采用CVD金刚石膜制备炉，在CH4-H2气氛中采用热丝HFCVD法制备，成核阶段:碳源浓度1-2%，气体压力2.5-3.3kPa，衬底温度780~820°C，沉积时间I小时；生长阶段:碳源浓度1.5-3%，气体压力1-3.3kPa，衬底温度800~820°C。
【专利摘要】一种基于可控织构CVD金刚石膜的小尺寸蓝宝石球罩研磨工具。它主要由工具基体、可控织构CVD金刚石膜涂层镶块、弹性支撑体组成，在镶块基体上沉积有CVD金刚石膜，起研磨作用的金刚石晶粒在镶块的整个表面上分布均匀、致密，研磨效率高。通过控制制备参数可以达到织构可控，制备后镶块表面粗糙度较低，且在镶块与工具基体之间有弹性支撑体，在研磨过程中起到缓冲作用。本发明加工质量高，无应力和划伤，结构简单，制造方便。
【IPC分类】B24B37/025, B24B37/11, C23C16/27
【公开号】CN105150090
【申请号】CN201510512339
【发明人】冯伟, 卢文壮, 李微微, 杨斌, 杨旭, 张吴晖, 孙玉利, 左敦稳
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月19日