Led藍寶石襯底加工用新型金剛石磨料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于精密研磨加工領域用的金剛石磨料，具體應用于光電行業(yè)藍寶石襯底、手機蓋板等精密高效研磨拋光的新型金剛石磨料及其制備方法。
技術背景
[0002]藍寶石的硬度非常高，在自然材料中其硬度僅次于金剛石，但是在LED襯底片、手機蓋板等制作過程中必須對其表面進行極其精密的研磨拋光，加工質量要求非常高，如表面粗糙度值Ra須達到納米級且表面無微小劃痕等，為了達到這種要求通常采用金剛石研磨液研磨的方法。
[0003]金剛石是世界上硬度最高的物質，用其作為磨料研磨LED襯底可以實現(xiàn)高效的研磨拋光，但是傳統(tǒng)的金剛石微粉是單晶結構，顆粒表面較為平滑，切削刃數(shù)量少，切削力弱；單個顆粒切削刃大而硬，劃傷嚴重；同時受到外力沖擊時沿解理面碎裂，粒度很快變小，研磨壽命短，LED行業(yè)中藍寶石襯底片的研磨拋光，不但要求很強的切削力，而且要求晶片表面無劃痕，這些要求傳統(tǒng)的單晶金剛石微粉已經(jīng)無法實現(xiàn)。
[0004]多晶金剛石(微粉)通常是利用獨特的定向爆破法由石墨轉化而得，其顆粒晶體結構與天然的Carbonado極為相似，通過不飽和鍵結合多晶體結構，具有很好的韌性和自銳性，在拋光過程，粗顆粒會破碎成更小的顆粒，可避免對工件表面造成劃傷，既保證了工件表面質量，又提高了研磨切削力效率，在產(chǎn)品加工過程中顯示出它獨特的優(yōu)越性，具有高耐磨性和使用壽命長的優(yōu)點，由于其生產(chǎn)條件的特殊性，造成加工成本較高，是普通金剛石磨料的幾十倍。
[0005]因此，為了滿足LED襯底的加工要求，尋求新的LED藍寶石襯底加工用金剛石磨料及其制備方法，已經(jīng)是一個值得研究的問題。

【發(fā)明內容】

[0006]為了克服上述傳統(tǒng)單晶金剛石微粉及爆破法生產(chǎn)的多晶金剛石微粉在藍寶石襯底片、手機蓋板等光電行業(yè)的精密研磨與拋光中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種LED藍寶石襯底加工用的新型金剛石磨料及其制備方法，利用本發(fā)明技術方案制備的新型金剛石磨料，實現(xiàn)傳統(tǒng)金剛石微粉和多晶金剛石微粉在加工LED襯底材料方面的優(yōu)勢互補，從而解決目前傳統(tǒng)金剛石微粉在加工LED襯底片過程中出現(xiàn)的表面粗糙度值較高、有劃痕、去除率低等表面加工缺陷及多晶金剛石微粉加工成本過高的缺點。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種LED藍寶石襯底加工用新型金剛石磨料，所述的新型金剛石磨料顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，其切削力為傳統(tǒng)單晶金剛石微粉的2?4倍；生產(chǎn)成本為多晶金剛石微粉的1 / 2 ；由下述原料按照質量百分比組成:金剛石磨料為40?60%.金屬粉末:50?65%，上述原料之和為百分之一百；
所述新型金剛石磨料的粒度為:6um?lOOum ;金屬粉末為鐵、鈦和猛它們其中一種或混合物或合金；
所述的一種LED藍寶石加工用新型金剛石磨料的制備方法，具備步驟如下:
步驟(1)表面包覆:在金剛石表面包覆一層金屬粉末，金屬粉末含量為:50?65%,表面包覆采用目前較成熟化學鍍、電鍍或真空鍍技術；
步驟(2)氧化燒結處理:將步驟(1)得到的物料裝入坩禍中，連同坩禍放入高溫爐中，然后加熱至505?645°C的條件下保溫1?8小時，保溫結束后冷卻至室溫；
步驟(3)凈化處理:將步驟(2)得到的物料凈化處理后，該石墨成分會被全部或部分去除，石墨被去除的部位則形成微米或納米金剛石顆粒間的縫隙和空洞，即得到本發(fā)明產(chǎn)品藍寶石加工用金剛石磨料；所采用凈化技術可與目前較成熟的單晶金剛石磨料凈化技術相同。
[0008]所述的新型金剛石磨料的粒度中值為:6um?lOOum ；
積極有益效果:1.本發(fā)明獲得的新型金剛石磨料，表面粗糙，擁有更多的磨削面角，當顆粒承受應力時，其脆性導致顆粒碎裂，從而產(chǎn)生新的尖銳切削刃，自銳性更好；2.本發(fā)明獲得的新型金剛石磨料，其切削力強、使用壽命長，研磨拋光后工件表面劃傷少，滿足了現(xiàn)代工業(yè)對研磨拋光高效率、高精度的要求，將會促進精密研磨拋光技術的發(fā)展；3.利用本發(fā)明技術方案制備新型金剛石磨料，其生產(chǎn)成本低，有利于產(chǎn)品的大面積推廣應用；4.利用本發(fā)明技術方案制備新型金剛石磨料，其原材料充足，生產(chǎn)周期短，適合批量生產(chǎn)，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)對大批量研磨材料的需求；5.本發(fā)明產(chǎn)品主要適用于光電行業(yè)藍寶石襯底、手機蓋板、光學行業(yè)等精密高效研磨拋光。
【具體實施方式】
[0009]下面結合具體實施例，對本發(fā)明做進一步的說明:
實施例1
步驟(1)表面包覆:取粒度為10 — 20um金剛石磨料為原材料.采用燕山大學超硬材料研究室真空微蒸發(fā)鍍鈦技術和設備在金剛石磨料表面鍍一層金屬粉末鈦，質量比為:金剛石磨料為:60% ;金屬粉末鈦為:40% ；
步驟(2)氧化燒結處理:將步驟(1)得到的物料裝入坩禍中，連同坩禍放入管式爐中，并抽真空度至10 3Pa;然后加熱至505°C的條件下保溫1小時，保溫結束后冷卻至室溫；步驟(3)凈化處理:將步驟(2)得到的氧化后的物料經(jīng)過酸洗除去所得產(chǎn)物顆粒表面的非金剛石碳.再用去離子水清洗粉體，即得到本發(fā)明產(chǎn)品新型金剛石磨料；
通過上述方法制得的金剛石磨料粒度中值為15微米。
[0010]實施例2
步驟(1)表面包覆:取粒度為40--60um金剛石磨料為原材料.采用燕山大學超硬材料研究室真空微蒸發(fā)鍍鈦技術和設備在金剛石磨料表面鍍一層金屬粉末鈦，質量比為:金剛石磨料為:40% ;金屬粉末鈦為:60% ；
步驟(2)氧化燒結處理:將步驟(1)得到的物料裝入坩禍中，連同坩禍放入管式爐中，并抽真空度至10 3Pa;然后加熱至530°C的條件下保溫2.5小時，保溫結束后冷卻至室溫;
步驟(3)凈化處理:將步驟(2)得到的氧化后的物料經(jīng)過酸洗除去所得產(chǎn)物顆粒表面的非金剛石碳.再用去離子水清洗粉體，即得到本發(fā)明產(chǎn)品新型金剛石磨料；
通過上述方法制得的金剛石磨料粒度中值為50微米。
[0011]實施例3
步驟(1)表面包覆:取粒度為5--7um金剛石磨料為原材料.采用電鍍方法在金剛石磨料表面鍍一層金屬粉末鐵，質量比為:金剛石磨料為:50% ;金屬粉末為:50% ；
步驟(2)氧化燒結處理:將步驟(1)得到的物料裝入坩禍中，連同坩禍放入管式爐中，并抽真空度至10 3Pa;然后加熱至560°C的條件下保溫5小時，保溫結束后冷卻至室溫；步驟(4)凈化處理:將步驟(2)得到的氧化后的物料經(jīng)過酸洗除去所得產(chǎn)物顆粒表面的非金剛石碳.再用去離子水清洗粉體，即得到本發(fā)明產(chǎn)品新型金剛石磨料；
通過上述方法制得的金剛石磨料粒度中值為6微米。
[0012]實施例4
步驟(1)表面包覆:取粒度為8—16um金剛石磨料為原材料.采用電鍍方法在金剛石磨料表面鍍一層金屬粉末鐵，質量比為:金剛石磨料為:60% ;金屬粉末為:40% ；
步驟(2)氧化燒結處理:將步驟(1)得到的物料裝入坩禍中，連同坩禍放入管式爐中，并抽真空度至10 3Pa;然后加熱至600°C的條件下保溫7小時，保溫結束后冷卻至室溫；步驟(3)凈化處理:將步驟(2)得到的氧化后的物料經(jīng)過酸洗除去所得產(chǎn)物顆粒表面的非金剛石碳.再用去離子水清洗粉體，即得到本發(fā)明產(chǎn)品新型金剛石磨料；
通過上述方法制得的金剛石磨料粒度中值為11微米。
[0013]實施例5
步驟(1)表面包覆:取粒度為lOOum金剛石磨料為原材料.采用電鍍方法在金剛石磨料表面鍍一層金屬粉末鐵，質量比為:金剛石磨料為:30% ;金屬粉末為:70% ；
步驟(2)氧化燒結處理:將步驟(1)得到的物料裝入坩禍中，連同坩禍放入管式爐中，并抽真空度至10 3Pa;然后加熱至645°C的條件下保溫8小時，保溫結束后冷卻至室溫；步驟(3)凈化處理:將步驟(2)得到的氧化后的物料經(jīng)過酸洗除去所得產(chǎn)物顆粒表面的非金剛石碳.再用去離子水清洗粉體，即得到本發(fā)明產(chǎn)品新