Optiske komponenter er kerneelementer i moderne optoelektroniske systemer, såsom lasersystemer, optiske kommunikationsnetværk og billedbehandlingsenheder. Efterhånden som optiske systemer fortsætter med at udvikle sig mod miniaturisering, integration og ultra-høj præcision, er kravene til behandlingsnøjagtighed og overfladekvalitet af avancerede optiske materialer blevet stadig strengere. Poleringsteknologi står over for alvorlige udfordringer: løs slibende polering lider under lav forarbejdningseffektivitet, betydeligt slibende spild, høje omkostninger til slambehandling og miljøforurening, mens faste slibende værktøjer ikke kan tilpasse sig godt til buede overflader. På denne baggrund er der opstået et nyt poleringsværktøj, der kombinerer fleksibiliteten ved løs polering med slibende polering med effektiviteten af fast polering. Gennem den unikke virkning af et opløseligt bindemiddel opnår det selv-slibning af poleringsoverfladen, effektivt behandler smertepunkterne ved traditionelle poleringsteknikker og viser brede anvendelsesmuligheder inden for optisk polering. Nedenfor tager vi udgangspunkt i princippet om den opløselige selv-slibende polerende film og guider dig gennem denne teknologi.
Princip og karakteristika for opløselig selv-slibende poleringsfilm
Den opløselige selv-slibende polerende film bruger et opløseligt materiale som bindemiddel til slibekorn, og fordeler slibemidler af forskellige partikelstørrelser i et specifikt mønster på et elastisk filmsubstrat. Nogle produkter har også en dobbelt-lagsstruktur med et primært slibelag og et under-slibende lag. Under polering, når slibemidlerne på filmoverfladen bliver 钝化 (passiveret/mat) på grund af friktion, opløser det vandige opløsningsmiddel i poleropslæmningen det opløselige bindemiddel, der omgiver de passiverede slibemidler, hvilket reducerer bindemidlets holdekraft og tillader de passiverede slibemidler at løsne sig og sprede sig. Samtidig eksponeres friske slibemidler, der ikke var involveret i polering, inde fra filmen, hvilket opnår automatisk fornyelse af slibemidler og sikrer en kontinuerlig, stabil og effektiv poleringsproces.
Sammenlignet med traditionelle poleringsværktøjer opfylder den opløselige selv-slibende poleringsfilm de optiske komponenters ultra-højpræcisionsbehandlingskrav og udviser unikke fordele inden for optisk polering:
Høj poleringspræcision: Filmen muliggør præcis kontrol og selv-fornyelse af slibemidler, undgår overfladeridser, huller og andre defekter forårsaget af den tilfældige bevægelse af løse slibemidler, hvilket sikrer ensartethed og pålidelighed af optiske komponenter i batchbehandling. Derudover kan bløde slibemidler vælges for at minimere tykkelsen af det beskadigede lag på arbejdsemnets overflade, hvilket opfylder strenge overfladekvalitetskrav til lasersystemer og høj-billeddannelsesudstyr.
Tilpasningsevne til komplekse overflader: Filmen har god elasticitet og fleksibilitet, så den kan tilpasse sig tæt til optiske emner med visse krumninger. Dette løser effektivt problemet med, at traditionelle faste slibemidler ikke kan tilpasse sig ikke-plane optiske komponenter og imødekomme behandlingsbehovene for miniaturiserede og integrerede optiske systemer.
Grøn og effektiv: Under polering opløses det opløselige bindemiddel af ikke-toksiske vandige opløsningsmidler eller ethanol-vandopløsninger, hvilket ikke producerer farligt affald. Sammenlignet med løs slibende polering reducerer det slibeaffald og omkostninger til behandling af gylle betydeligt, hvilket giver en miljøvenlig forarbejdning. I mellemtiden eliminerer den selv-slibende mekanisme behovet for hyppig værktøjsudskiftning eller forbinding, hvilket i høj grad forbedrer behandlingseffektiviteten.
Forberedelse af opløselig selv-slibende poleringsfilm
Nøglen til den opløselige faste bløde-slibende poleringsfilm ligger i udvalget af slibemidler og bindemidler. Forberedelsen udføres på en lille-belægningsmaskine, hvor en blanding af slibemidler og bindemiddel påføres et forbehandlet underlag, der er blevet grundet, efterfulgt af tørring for at danne filmen.
1. Materialevalg
(1) Bindemiddel: For at sikre at bindemidlet opløses moderat i poleropslæmningen og samtidig undgå overdreven opløsning, der ville kompromittere poleringsstabiliteten, bruger bindemiddelsystemet typisk en uopløselig harpiks (f.eks. epoxyharpiks) som basisbindemiddel med tilsætning af ca. urinstof-formaldehydharpiks eller esterificeret stivelse. Disse fungerer som pore-dannende midler. Når bindemidlet kommer i kontakt med den vandige poleropslæmning, opløses det langsomt, hvilket reducerer overfladebinderens tilbageholdelseskraft på slibemidlerne og muliggør en gradvis løsrivelse af slibemidlet.
(2) Slibemiddelvalg: Bløde materialer såsom SiO₂ og CeO₂ bruges almindeligvis som slibemidler ved optisk polering. For partikelstørrelse foretrækkes en bimodal blandet-størrelsesstrategi: Små partikler deltager ikke kun i polering, men fungerer også som fyldstoffer til at understøtte store partikler, hvilket reducerer indholdet af harpiksbindemiddel i filmen. Dette undgår effektivt revner og afskalning af filmoverfladen forårsaget af fysiske egenskabsændringer (f.eks. krympning) af harpiksbindemidlet, som forekommer i konventionelle polerfilm.
(3) Udvælgelse og behandling af underlag: Almindelige substrater til opløselige faste, bløde-slibende poleringsfilm omfatter PET-film og PC-film. Ubehandlet PET-film krymper ved visse driftstemperaturer; for at undgå revner, bør PET-film være varme-hærdet. På grund af den høje symmetri af PET-molekylstrukturen og dens krystallinske orienteringsevne, klæber de fleste belægninger desuden ikke godt til dens overflade, hvilket gør direkte sprøjtning eller belægning vanskelig. For at forbedre overfladevedhæftningen kræver filmen plasmaoverfladebehandling og koronabehandling efterfulgt af påføring af en primer indeholdende funktionelle grupper såsom -COOH, -SO₃H, -POH, -NHC=O, -C=O, -O, {{13}, {{13}, O, {{13} -SH. Disse grupper reagerer let med polære grupper (f.eks. hydroxyl-, esterbindinger) i PET-molekyler, hvilket væsentligt forbedrer grænsefladebindingsstyrken.
2. Proceskontrol
(1) Belægning: Vedhæftningsstyrken og poleringsydelsen af det slibende belægningslag justeres primært ved at variere tørstofforholdet mellem slibemidler og blandet harpiks. Generelt fører højere indhold af slibende faststoffer til højere poleringseffektivitet, men lavere bindingsstyrke. Derudover er belægningens ensartethed og tykkelseskontrol afgørende, hvilket direkte påvirker belægningens stabilitet og levetid. Når slibemidler og harpiks er ujævnt blandet, eller belægningen er ujævn, kan der dannes bobler, porer og andre svage pletter i belægningen. Disse pletter bliver potentielle revneinitieringssteder: Under ekstern belastning udvikles makroskopiske revner, forplanter sig gennem svage områder og afbøjes, hvilket til sidst forårsager belægningsbrud og løsrivelse. Kontrol af belægningstykkelse er også kritisk: jo større belægningstykkelse, jo mindre diffusionskoefficient, og jo mere resterende opløsningsmiddel forbliver under gelering, hvilket forlænger hærdningstiden. Efterhånden som hærdetiden øges, stiger den indre spænding i belægningen, hvilket også nemt fører til revner. For at undgå revner og brud bør der derfor anvendes flere belægningsgennemgange under filmdannelse for at sikre belægningskvalitet.
(2) Tørring: Højere tørretemperaturer fremskynder opløsningsmiddeldiffusion i belægningsopløsningen, men fremskynder også hærdningsreaktionen, forkorter geltiden og fremmer revnedannelse. For at løse dette kan en gradientopvarmningsmetode bruges til at reducere gelens fordampningshastighed og derved mindske overfladespændingen ved den faste-væskegrænseflade og forbedre hærdningseffektiviteten. Det er også fordelagtigt at reducere belægningsmængden pr.