蓝宝石的化学减薄液及蓝宝石的减薄方法与流程

本发明涉及蓝宝石加工，特别是涉及一种蓝宝石的减薄方法。

背景技术：

1、蓝宝石(sapphire)是除红宝石之外的刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝(al2o3)。蓝宝石可以有粉红、黄、绿、白等颜色，甚至在同一颗石有多种颜色，其中蓝色的蓝宝石是由于其中混有少量钛(ti)和铁(fe)杂质所致。

2、蓝宝石的机械加工需经过粗抛、中抛和精抛，由于器硬度高(莫氏硬度9.5，仅次于莫氏10.0的金刚石)、脆性大，对其机械加工十分困难，故存在加工周期长和加工效率低的问题。

3、若能对蓝宝石进行化学减薄，代替第一道粗抛工序，可显著提升加工效率，且大大减少加工成本，但目前缺少能够有效的对蓝宝石进行化学减薄的产品。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于提供一种能够有效的对蓝宝石实现减薄的化学减薄液。

2、技术方案如下：

3、一种蓝宝石的化学减薄液，包括如下质量百分比的组分：

4、

5、所述碱性助剂包括碳酸盐；

6、所述吸附剂包括硅酸盐。

7、在其中一个实施例中，所述碳酸盐包括碱金属的正盐和碱金属的酸式盐中的一种或多种。

8、在其中一个实施例中，所述碱性助剂包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或多种。

9、在其中一个实施例中，所述无机碱性试剂包括碱金属的氢氧化物。

10、在其中一个实施例中，所述无机碱性试剂包括氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的一种或多种。

11、在其中一个实施例中，所述吸附剂包括碱金属的硅酸盐。

12、在其中一个实施例中，所述吸附剂包括硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或多种。

13、在其中一个实施例中，所述无机碱性试剂和所述碱性助剂的质量比为(40～150)：1。

14、在其中一个实施例中，所述吸附剂和所述碱性助剂的质量比为(0.2～2)：1。

15、本发明还提供一种蓝宝石的减薄方法，包括如下步骤：

16、将蓝宝石与如上所述的化学减薄液接触，进行化学减薄处理。

17、在其中一个实施例中，减薄处理的温度为180℃～300℃，时间为2h～12h。

18、在其中一个实施例中，在化学减薄处理的步骤之前，还对蓝宝石进行预处理，增加所述蓝宝石的表面粗糙度。

19、在其中一个实施例中，预处理的方法为喷砂处理、砂纸打磨和激光处理中的一种或多种。

20、在其中一个实施例中，经过预处理之后，所述蓝宝石的表面粗糙度为600nm～1000nm。

21、本发明至少具有如下有益效果：

22、蓝宝石的主要成分为氧化铝，碱性水溶液环境能促使蓝宝石表面发生水解反应，生成水合氧化铝，但该反应在低温下十分缓慢并且生成的水解层结构致密，碱难以进一步腐蚀蓝宝石，致使整体反应极其困难。

23、本发明提供的化学减薄液主要包括特定配比的水、无机碱性试剂、碱性助剂以及吸附剂。高浓度的强碱液能够制造高温强碱水环境促进蓝宝石水解反应的进行，且水解产物与高浓度强碱水溶液反应快速生成naalo2以去除该水解层，生成的naalo2在吸附剂作用下会发生团聚从而从蓝宝石表面脱落，促使新的蓝宝石表面裸露出来，进一步发生水解反应，从而达到蓝宝石表面持续反应不断磨削减薄的目的。另外，高浓度碱液接近熔融态(1000℃～1200℃)，熔融态的碳酸盐也具有强碱性，可与蓝宝石反应，实现刻蚀减薄，因此可以进一步协同增加碱性试剂刻蚀蓝宝石的速率。

24、化学减薄液在使用过程中，无需苛刻的条件即可实现快速腐蚀蓝宝石和减薄的目的，经证实其在180℃～300℃这样的较低温度下即可对蓝宝石可以产生微米级别的移除量，且对环境没有危害，简单高效，应用前景广阔。

技术特征：

1.一种蓝宝石的化学减薄液，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的化学减薄液，其特征在于，所述碳酸盐包括碱金属的正盐和碱金属的酸式盐中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的化学减薄液，其特征在于，所述碱性助剂包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或多种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的化学减薄液，其特征在于，所述无机碱性试剂包括碱金属的氢氧化物。

5.根据权利要求4所述的化学减薄液，其特征在于，所述无机碱性试剂包括氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的一种或多种。

6.根据权利要求1至3任一项所述的化学减薄液，其特征在于，所述吸附剂包括碱金属的硅酸盐。

7.根据权利要求6所述的化学减薄液，其特征在于，所述吸附剂包括硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或多种。

8.根据权利要求1至3任一项所述的化学减薄液，其特征在于，所述无机碱性试剂和所述碱性助剂的质量比为(40～150)：1。

9.根据权利要求1至3任一项所述的化学减薄液，其特征在于，所述吸附剂和所述碱性助剂的质量比为(0.2～2)：1。

10.一种蓝宝石的减薄方法，其特征在于，包括如下步骤：

11.根据权利要求10所述的蓝宝石的减薄方法，其特征在于，减薄处理的温度为180℃～300℃，时间为2h～12h。

12.根据权利要求10或11所述的蓝宝石的减薄方法，其特征在于，在化学减薄处理的步骤之前，还包括对蓝宝石进行预处理，增加所述蓝宝石的表面粗糙度的步骤。

13.根据权利要求12所述的蓝宝石的减薄方法，其特征在于，满足如下(1)～(2)中的一项或多项：

技术总结本发明涉及一种蓝宝石的化学减薄液及蓝宝石的减薄方法。该蓝宝石的化学减薄液包括如下质量百分比的组分：无机碱性试剂80％～93％、碱性助剂0.2％～2％、吸附剂0.1％～2％以及水3％～19.7％；所述碱性助剂包括碳酸盐；所述吸附剂包括硅酸盐。该蓝宝石的化学减薄液可实现快速腐蚀蓝宝石和减薄的目的，在交底温度下即可对蓝宝石可以产生微米级别的移除量，且对环境没有危害，简单高效，应用前景广阔。技术研发人员：汪陈,彭晓林受保护的技术使用者：维达力科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15