一种超细磨粒纳米磨削制备纳米颗粒方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102658529A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102658529A(43)申请公布日2012.09.12(21)申请号201210141014.6(22)申请日2012.05.09(71)申请人大连理工大学地址116100辽宁省大连市凌工路2号(72)发明人张振宇李方元张念民郭东明(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人侯明远(51)Int.Cl.B24D18/00(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书44页页(54)发明名称一种超细磨粒纳米磨削制备纳米颗粒方法(57)摘要一种超细磨粒纳米磨削制备纳米颗粒方法，属于硬脆及软脆半导体纳米磨削制备纳米颗粒技术领域，特别涉及硬脆及软脆半导体的超精密加工方法。其特征是采用纳米硬度≤15GPa的硬脆及软脆半导体为工件，无化学液超精密加工获得纳米颗粒方法。采用#10000-#300000的超细金刚石磨粒作为磨料，金刚石的浓度≥200，用陶瓷结合剂制备成超细金刚石砂轮。纳米磨削中主轴进给量为1-100μm/min，采用去离子水作为磨削液，完成延性域面磨削超精密加工方法。本发明采用纯机械超精密加工方法，无化学反应及环境污染的绿色物理方法制备纳米颗粒。本发明的效果和益处是实现了纳米硬度≤15GPa的硬脆及软脆半导体的无化学液超精密加工获得纳米颗粒的效果。CN1026589ACN102658529A权利要求书1/1页1.一种超细磨粒纳米磨削制备纳米颗粒方法，采用超细金刚石磨料，在延性域面磨削机械方式下制备纳米磨粒，磨削液为去离子水，实现制备纳米颗粒的目的，其特征是：（1）纳米磨削方式为延性域面磨削；（2）主轴进给速度为1-100μm/min，主轴转速为1500-10000rpm，工作台转速为40-500rpm；（3）磨粒粒度为#10000-#300000，对应的磨料直径在1μm以下；（4）磨料为金刚石，体积百分含量≥50%,对应的金刚石浓度≥200；（5）结合剂为碳化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化铈、氧化镧、氯化钠、碳酸氢钠中的2-4种；（6）可制备的纳米颗粒的直径为0.5-100nm；（7）工件的纳米硬度≤15GPa；（8）磨削液为去离子水。2CN102658529A说明书1/4页一种超细磨粒纳米磨削制备纳米颗粒方法技术领域[0001]本发明属于硬脆及软脆半导体纳米磨削制备纳米颗粒技术领域，特别涉及硬脆及软脆半导体的超精密加工方法。背景技术[0002]纳米颗粒在纳米科技中占有重要的位置，如光学、半导体、机械、光电子等领域。而目前采用的制备纳米颗粒的方法，主要为化学合成法、物理合成法等。这些方法一般涉及化学液与物理高温的使用，而化学液往往对环境和操作者带来潜在的伤害及合成过程中容易出现危险。如化学液中合成纳米颗粒时，通常是在较高的温度下，几个化学反应同时进行，而这种化学反应的速度和反应过程较难控制。一旦在反应中出现气体，控制不当，就有爆炸的可能。而反应中间体及反应产物也一般是对操作者和环境有害的。对于物理方法合成纳米颗粒，则往往用到高温，而这种高温对于一些半导体是不允许的。如软脆半导体碲镉汞，其沸点温度仅为250°,而融化温度仅为150°，而这种固态物质一旦达到沸点温度附近就容易分解，从而产生剧毒气体汞蒸气，无论对操作者和环境都将带来极大的威胁。而另一些附着在半导体和光电晶体上的聚合物和有机物一般也不能承受超过200度的高温。因此，化学合成法和物理合成法均有各自的局限性，对于当代快速发展的科技和工业对纳米颗粒的需求，已经逐渐不能适应。然而采用超精密加工制备纳米颗粒的方法又鲜有报道，因此，阻碍了纳米颗粒在绿色以及常温条件下的制备方法的发展，以及对当今科技及现代工业的发展。发明内容[0003]本发明的目的是采用超细金刚石磨料，在延性域面磨削机械方式下制备纳米磨粒，磨削液为去离子水，实现制备纳米颗粒的目的。[0004]本发明的技术方案是采用纳米硬度≤15GPa的硬脆及软脆半导体为工件，无化学液超精密加工获得纳米颗粒方法。采用#10000-#300000的超细金刚石磨粒作为磨料，金刚石的浓度≥200，用陶瓷结合剂制备成超细金刚石砂轮。纳米磨削中主轴进给量为1-100μm/min，采用去离子水作为磨削液，完成延性域面磨削超精密加工方法。本发明采用纯机械超精密加工方法，无化学反应及环境污染的绿色物理方法制备纳米颗粒。本发明的效果和益处是实现了纳米硬度≤15GPa的硬脆及软脆半导体的无化学液超精密加工获得纳米颗粒的效果。[0005]纳米磨削方式为延性域面磨削。磨削材料去除主要有两种方式，一种是脆性断裂去除，一种是延性域去除。脆性断裂去除主要应用于宏观磨削或粗磨削，而延性域去除主要用于精磨削及超精密磨削。本发明采用的纳米磨