白色復(fù)合6082花紋鋁板 多孔性陽(yáng)極花紋鋁板的制備加工

尤其涉及一種拋光后的鋁合金材料及其相應(yīng)的拋光設(shè)備、拋光液和拋光工藝。背景技術(shù)鋁合金在紅外、可見(jiàn)光、一直到紫外光的較寬的光譜范圍內(nèi)都具有非常高的反射率，這使得它成為多光譜成像應(yīng)用的良好選擇。另外，鋁合金加工性能好、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，具有較高的導(dǎo)熱性。鋁合金還是許多光學(xué)系統(tǒng)特別是航空應(yīng)用中首選的支撐件材料，支 撐結(jié)構(gòu)和光學(xué)元件都采用同樣的鋁材料可以避免由于不同的熱膨脹系數(shù)弓I起的熱應(yīng)力。但是由于鋁合金拋光性能差，易于氧化，因此難以獲得高精度的超光滑表面。單點(diǎn)金剛石車(chē)削鋁合金能夠獲得粗糙度RaRa:輪廓算術(shù)平均偏差)優(yōu)于5nm鏡面，但是鋁合金表面會(huì)殘留周期性的車(chē)削刀紋，影響成像質(zhì)量。

單點(diǎn)金剛石車(chē)削本質(zhì)上屬于范成法加工，被車(chē)削的鋁合金表面精度受限于車(chē)床運(yùn)動(dòng)精度和工件裝夾變形，難以得到高精度面形。機(jī)械化學(xué)拋光(CMP可以實(shí)現(xiàn)全局平坦化的方法，美國(guó)NA SA Goddard航天中心在US6966820B1中提到將墨汁加入到拋光液中，拋光鋁鏡可以獲得超光滑表面，但是不能實(shí)現(xiàn)材料的定點(diǎn)定量去除；英特爾公司在CN101208399A 號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)中公布了一種粒徑小于或等于100納米的沉淀二氧化硅磨料以及螯合緩沖劑組成的鋁合金拋光磨料；河北工業(yè)大學(xué)劉玉玲等人使用二氧化硅溶膠、氧化劑和自制的螯合劑拋光金屬合金，取得了一定的效果；但是現(xiàn)有的鋁合金拋光工藝獲得的表面質(zhì)量仍然較差，拋光精度和拋光質(zhì)量還有待進(jìn)一步提聞。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高精度超光滑表面的鋁合金材料，還相應(yīng)提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制作、可用于拋光前述鋁合金材料的拋光盤(pán)，提供一種配方簡(jiǎn)單、原料容易獲得、成本低、可用于拋光前述鋁合金材料的拋光液，并綜合提供一種工藝簡(jiǎn)單、拋光效果好的前述鋁合金材料的拋光方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種具有高精度超光滑表面的鋁合金材料，所述鋁合金材料的粗糙度Ra2nm所述鋁合金材料的面形RMS值(均方根值)Λ/10作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種可用于拋光上述鋁合金材料的拋光盤(pán)，所述拋光盤(pán)包括底盤(pán)、拋光墊、拋光膜和壓緊件，所述拋光墊位于底盤(pán)下方，所述拋光墊外包覆有拋光膜，所述壓緊件箍住拋光膜的邊緣并使拋光墊緊靠底盤(pán)的下表面，所述拋光墊為粘彈性材料-聚二甲基娃氧燒橡膠制作(拋光墊的厚度優(yōu)選為8mm15mm,屬于光學(xué)材料的表面拋光技術(shù)領(lǐng)域。所述拋光膜為拋光用阻尼絨布制作(拋光膜的厚度優(yōu)選為O.5mm1mm作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種可用于拋光上述鋁合金材料的拋光液，主要由以下體積分?jǐn)?shù)的組分配制而成水93%95%金剛石微粉 2%3%氧化劑1%2%和表面活性劑 1%2%優(yōu)選離子型表面活性劑，例如高級(jí)脂肪酸鹽等)所述氧化劑為質(zhì)量濃度20%30%過(guò)氧化氫溶液。上述的拋光液中，所述拋光液的PH值優(yōu)選控制在89一般優(yōu)選通過(guò)添加氨水或稀硫酸對(duì)拋光液的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié))上述的拋光液中，所述金剛石微粉的平均粒徑優(yōu)選為O.5Μ MIΜ M所述水和金剛石微粉的體積比優(yōu)選為100I30I作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種具有高精度超光滑表面的鋁合金材料的拋光方法，包括以下步驟 I準(zhǔn)備待拋光的鋁合金材料，先采用常規(guī)的單點(diǎn)金剛石車(chē)削工藝對(duì)該鋁合金材料的表面進(jìn)行一次拋光，獲得粗加工鋁合金表面；2采用計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形工藝(CCOS對(duì)步驟(I后獲得的粗加工鋁合金表面進(jìn)行二次拋光，二次拋光采用的拋光工具為上述的拋光盤(pán)，二次拋光過(guò)程中用到拋光液為上述的拋光液，二次拋光過(guò)程中，先利用計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形工藝軟件根據(jù)所述拋光盤(pán)的去除函數(shù)和所述粗加工鋁合金表面的初始面形，計(jì)算得到粗加工鋁合金表面各點(diǎn)的加工駐留時(shí)間，再利用數(shù)控系統(tǒng)控制所述拋光盤(pán)在粗加工鋁合金表面按設(shè)定的拋光路徑和預(yù)先輸入的加工駐留時(shí)間，完成對(duì)粗加工鋁合金表面的二次拋光。采用上述拋光方法可以獲得粗糙度Ra值優(yōu)于2nm超光滑鋁合金材料表面，而且可以達(dá)到定點(diǎn)、定量修整鋁合金材料面形的目的修整后的鋁合金材料面形RMS值優(yōu)于Λ /10可用上述拋光方法加工的鋁合金材料包括普通的6061花紋鋁板或者7075鋁合金材料等，且對(duì)鋁合金材料的形狀及尺寸無(wú)特別要求。上述拋光方法的二次拋光過(guò)程中，拋光壓力優(yōu)選不大于O.04MPa拋光盤(pán)的轉(zhuǎn)速優(yōu)選不大于LOOrpm上述拋光方法主要是基于以下工作原理本發(fā)明的拋光方法采用了兩次拋光疊加的組合式拋光方案，即本發(fā)明中高精度超光滑的鋁合金材料面形是依靠CCOS技術(shù)修整單點(diǎn)金剛石車(chē)削后的面形得到CCOS技術(shù)之所以能夠修整單點(diǎn)金剛石車(chē)削后的面形，這主要是因?yàn)镃COS技術(shù)是一種能定量去除光學(xué)材料的方法，根據(jù)Preston定理，材料去除量正比于拋光壓強(qiáng)八速度K和拋光時(shí)間 即Λ=ΥΚ 其中#為常數(shù)；通過(guò)相對(duì)尺寸較小的拋光盤(pán)拋光相對(duì)尺寸大的光學(xué)工件(例如鋁合金材料)表面，然后在高點(diǎn)駐留相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間，低點(diǎn)駐留相對(duì)較短的時(shí)間，這樣就能使材料面形逐漸收斂到較高的精度。另外，上述本發(fā)明拋光方法的成功應(yīng)用也得益于本發(fā)明上述拋光盤(pán)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和拋光液的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。由于本發(fā)明拋光的鋁合金材料為質(zhì)地很軟的金屬合金，使用質(zhì)軟的聚二甲基硅氧烷橡膠和阻尼絨布組成的拋光盤(pán)，不會(huì)劃傷已經(jīng)獲得的粗加工鋁合金表面，而阻尼絨布具有紋理細(xì)膩且密布溝槽等特點(diǎn)，這也有利于進(jìn)一步提升鋁合金材料表面的質(zhì)量。本發(fā)明拋光方法使用的拋光液中，起切削作用的主要為其中的金剛石微粉，由于金剛石微粉的顆粒粒徑很小、性質(zhì)穩(wěn)定，其不與鋁及鋁的氧化物發(fā)生反應(yīng)，不易凝聚形成大的硬顆粒，其在鋁合金表面作不規(guī)則的塑形切削，能夠有效實(shí)現(xiàn)鋁合金材料的去除。此外，本發(fā)明的拋光液中加入了過(guò)氧化氫，由于鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易氧化，氧化后生成的氧化鋁等氧化物附著在鋁合金表面，極易形成“橘子皮”狀拋光缺陷，因此通過(guò)在拋光液中加入氧化劑過(guò)氧化氫，能夠促進(jìn)鋁的氧化，促使氧化物快速離開(kāi)鋁合金表面，提高拋光效率。另外，優(yōu)選的技術(shù)方案中，通過(guò)將拋光液的PH值控制在89使拋光液處于弱堿性的溫和環(huán)境中，這更有利于拋光的進(jìn)行，提高拋光的質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 1.通過(guò)將CCOS技術(shù)應(yīng)用于鋁合金材料的表面拋光，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋁合金材料的定點(diǎn)定量去除，得到粗糙度Ra優(yōu)于2nm面形RMS值優(yōu)于Λ /10高精度鋁合金面形；2.通過(guò)采用本發(fā)明改進(jìn)后的拋光盤(pán)和拋光液對(duì)鋁合金材料進(jìn)行拋光，可以有效去除粗加工鋁合金表面上留下的方向性車(chē)削刀紋，進(jìn)一步提升拋光加工后的表面質(zhì)量；3.本發(fā)明的拋光盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制作，只需簡(jiǎn)單替換相應(yīng)材料即可取得較好的拋光效果;4.本發(fā)明的拋光液配方簡(jiǎn)單，原料容易獲得，成本低，其與本發(fā)明的拋光盤(pán)和拋光工藝配合使用，能夠顯著優(yōu)化本發(fā)明的拋光效果；5.本發(fā)明的拋光方法步驟簡(jiǎn)單，其不僅提出了單點(diǎn)金剛石車(chē)削與CCOS技術(shù)相結(jié)合的兩次拋光組合技術(shù)，而且結(jié)合了拋光盤(pán)的改進(jìn)和拋光液組分的優(yōu)化，以較低的工藝成本、較高的拋光效率獲得了表面質(zhì)量進(jìn)一步提升的鋁合金拋光表面，這為鋁合金材料在光學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了廣闊的應(yīng)用前景。為本發(fā)明實(shí)施例中拋光盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖(沿中軸線(xiàn)的剖視圖)為本發(fā)明實(shí)施例中拋光盤(pán)在鋁合金材料表面拋光的行走示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中粗加工鋁合金表面的面形精度測(cè)量結(jié)果。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中粗加工鋁合金表面的表面質(zhì)量(即粗糙度值)測(cè)量結(jié)果。為本發(fā)明實(shí)施例中獲得的去除函數(shù)的表征圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例中鋁合金材料表面二次拋光后的面形精度測(cè)量結(jié)果。圖7為本發(fā)明實(shí)施例中鋁合金材料表面二次拋光后的表面質(zhì)量測(cè)量結(jié)果。圖例說(shuō)明 I拋光盤(pán)；2底盤(pán)；3拋光墊；4拋光膜；5壓緊件；6粗加工鋁合金表面；7拋光路徑。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例一種如圖6和圖7所示本發(fā)明的具有高精度超光滑表面的鋁合金材料，該鋁合金材料的粗糙度Ra為I.563nm,該鋁合金材料的面形RMS值為O.088Λ。本實(shí)施例上述的具有高精度超光滑表面的鋁合金材料是采用以下拋光方法獲得，具體包括以下步驟 I.一次拋光準(zhǔn)備待拋光的鋁合金材料，先采用常規(guī)的單點(diǎn)金剛石車(chē)削工藝對(duì)該鋁合金材料的表面進(jìn)行一次拋光，獲得粗加工鋁合金表面；激光干涉儀上測(cè)量出該粗加工鋁合金表面的面形分布，測(cè)量結(jié)果如圖3所示；由圖3可見(jiàn)，粗加工鋁合金表面面形比較光順，但是面形精度較低；另外，白光干涉儀上測(cè)量該粗加工鋁合金表面的表面質(zhì)量(本實(shí)施例中白光干涉儀的測(cè)量統(tǒng)一使用IOX鏡頭)檢測(cè)范圍均為O.94mmXO.7_檢測(cè)結(jié)果如圖4所示，由圖4可見(jiàn)，單點(diǎn)金剛石車(chē)削后的粗加工鋁合金表面殘留有方向性的車(chē)削刀紋，刀紋的周期D等于車(chē)削進(jìn)給步距Δ，Gp:權(quán)利要求 1.一種具有高精度超光滑表面的鋁合金材料，其特征在于所述鋁合金材料的粗糙度Ra2nm所述鋁合金材料的面形RMS值彡Λ /102.種可用于拋光權(quán)利要求I所述招合金材料的拋光盤(pán)，所述拋光盤(pán)包括底盤(pán)、拋光墊、拋光膜和壓緊件，所述拋光墊位于底盤(pán)下方，所述拋光墊外包覆有拋光膜，所述壓緊件箍住拋光膜的邊緣并使拋光墊緊靠底盤(pán)的下表面，其特征在于所述拋光墊為聚二甲基硅氧烷橡膠制作，所述拋光膜為拋光用阻尼絨布制作。

一種可用于拋光權(quán)利要求I所述鋁合金材料的拋光液，主要由以下體積分?jǐn)?shù)的組分配制而成 水93%95%金剛石微粉 2%3%氧化劑1%2%和 表面活性劑 1%2%所述氧化劑為質(zhì)量濃度20%30%過(guò)氧化氫溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋光液，其特征在于所述拋光液的PH值控制在895.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的拋光液，其特征在于所述金剛石微粉的平均粒徑為O.5Μ MIΜ M所述水和金剛石微粉的體積比為100I30I6.一種具有高精度超光滑表面的鋁合金材料的拋光方法，包括以下步驟 1準(zhǔn)備待拋光的鋁合金材料，先采用常規(guī)的單點(diǎn)金剛石車(chē)削工藝對(duì)該鋁合金花紋鋁板材料的表面進(jìn)行一次拋光，獲得粗加工鋁合金表面；2采用計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形工藝對(duì)步驟(I后獲得的粗加工鋁合金表面進(jìn)行二次拋光，二次拋光采用的拋光工具為權(quán)利要求2所述的拋光盤(pán)，二次拋光過(guò)程中用到拋光液為權(quán)利要求35中任一項(xiàng)所述的拋光液,二次拋光過(guò)程中，先利用計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形工藝軟件根據(jù)所述拋光盤(pán)的去除函數(shù)和所述粗加工鋁合金表面的初始面形，計(jì)算得到粗加工鋁合金表面各點(diǎn)的加工駐留時(shí)間，再利用數(shù)控系統(tǒng)控制所述拋光盤(pán)在粗加工鋁合金表面按設(shè)定的拋光路徑和預(yù)先輸入的加工駐留時(shí)間，完成對(duì)粗加工鋁合金表面的二次拋光。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拋光方法，其特征在于所述二次拋光過(guò)程中，拋光壓力不大于O.04MPa拋光盤(pán)的轉(zhuǎn)速不大于LOOrpm