[0033] 本发明提供了一种利用电场效应增强加工区域酸碱度的锗平面镜化学抛光方法。抛光原理为一方面通过抛光盘表面织构化增强液动压，同时添加表面活性剂提高抛光液对基材的动态润湿性，实现液体在固体表面的铺展，在抛光盘和工件加工区域形成厚度小于1μm临界液膜，另一方面制作介电陶瓷抛光盘和多孔介电陶瓷真空吸附基盘，抛光原理图如图1所示，介电常数大于1000的两块介电陶瓷材料放在电场中，电场的强度会在电介质内下降，而引起两块介电陶瓷间隙间的电场强度增强，抛光液中氢氧根离子将向正极移动，氢离子向负极移动，通过改变多孔介电陶瓷真空吸附基盘的正负极，可以引导氢氧根离子或氢离子向工件表面移动，强化抛光液对工件表面的腐蚀作用，在粗糙峰表面产生剪切微流体，触发抛光液和粗糙峰摩擦化学反应，从而使表面材料被去除。其中图1为使用酸性抛光液抛光过程，因此氢离子向工件表面移动。
[0034] 实施例1：
[0035] 步骤1，介电陶瓷抛光盘的制备
[0036] 步骤1.1：将200g异丙醇铝作为先驱体溶于1.8kg蒸馏水中，溶液在高速搅拌的条件下加热到85℃进行水解1小时，再加入0.5g硝酸作为胶溶剂，制备得到铝溶胶；将得到的铝溶胶升温老化后，加入粒径100nm的BaO-Ln2O3-TiO2介电陶瓷粉体2kg，搅拌均匀后得到复合凝胶，将复合凝胶干燥，1000℃煅烧后制备得到氧化铝-介电陶瓷复合粉体；
[0037] 步骤1.2：在氧化铝-介电陶瓷复合粉体中加入180g 5％的PVA溶液，使用球磨机混合均匀，过200目筛，室温下干燥12小时，放入模具中，在成型压力为4Mpa时进行干压成型抛光盘素坯，使用激光束在抛光盘素坯表面加工直径 0.1mm的圆凹坑微织构，圆凹坑间距0.5mm，放入烧结炉内1200℃烧结，待温度自然冷却到室温后从模具中取出，得到预成型抛光盘；
[0038] 步骤1.3：最后将预成型抛光盘在平面磨床上表面磨平，平面度达到1微米，并在预成型抛光盘的非加工端面涂上高温银浆，接上电极，涂上绝缘漆，即可得到所需的成型的介电陶瓷抛光盘。
[0039] 步骤2，多孔介电陶瓷真空吸附基盘制备
[0040] 步骤2.1：在95℃水浴条件下，将100g的聚乙烯醇(PVA)溶于150g二甲基亚砜(DMSO)和750g水的混合液中，得到固含量为10wt％的聚乙烯醇胶水 (PVA胶水)；再将2kg BaO-Ln2O3-TiO2介电陶瓷粉体加入1kg聚乙烯醇胶水中，然后加入15g聚乙烯吡咯烷酮分散剂(PVP)、60g 0.5μm淀粉造孔剂和5g 有机硅消泡剂，制备得到介电陶瓷浆料；
[0041] 步骤2.2：再将配制好的介电陶瓷浆料倒入直径为100mm圆形模具，放入冰柜中，在-25℃的温度下冰冻2小时后，取出模具自然干燥24小时，然后将坯体从模具中取出，先把坯体放入烘箱中60℃条件下烘48小时，再放入烘箱中200℃加热脱脂，然后放入烧结炉中1500℃烧结，得到多孔介电陶瓷预成型体；
[0042] 步骤2.3：将得到的多孔介电陶瓷预成型体表面磨平，平面度达到1微米同时在多孔介电陶瓷预成型体背面贴上一张单面绝缘的多孔铜膜，接上电极，得到多孔介电陶瓷真空吸附基盘。
[0043] 步骤3，化学抛光液的制备
[0044] 加入1wt％烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂，2wt％肉桂醛有机缓蚀剂，1wt％二烷基二硫代磷酸锌抗磨剂，加入3wt％聚乙二醇400粘度调节剂，加入1wt％高锰酸钾氧化剂，加入稀盐酸配制出pH值为5的酸性化学抛光液。
[0045] 步骤4，抛光加工
[0046] 把直径40mm的圆形软脆材料锗片真空吸附在多孔介电陶瓷真空吸附基盘上，并放置在夹具中，再将真空吸附工件基片的多孔介电陶瓷真空吸附基盘放置于所制备的介电陶瓷抛光盘上，气动加压，将工件压在介电陶瓷抛光盘上，介电陶瓷抛光盘主动旋转，带动工件被动旋转，控制介电陶瓷抛光盘转速为90rpm，夹具压力为5MPa，滴加酸性抛光液，电极接通电压是60V电源，多孔介电陶瓷真空吸附基盘接负极，介电陶瓷抛光盘接正极，在温度为32℃的条件下进行抛光加工，接通电源后工件表面抛光液PH值达到3，增强了抛光液对工件表面的化学腐蚀作用。工件在抛光盘表面运动过程中，形成液动压，达到工件在抛光盘表面悬浮抛光效果，从而提高了工件表面质量，避免表面磨损。抛光30min后，锗表面白光干涉表面形貌图如图2所示，表面粗糙度达到了5nm以下，并且没有划痕，平面度如图3所示，平面度PV值达到了0.3962个波长。
[0047] 实施例2：
[0048] 操作与实施例1基本相同，不同之处在于：
[0049] (1)化学抛光液的制备方法改为：
[0050] 加入1wt％烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂，1.5wt％三乙醇胺缓蚀剂，1wt％水溶性烷基酚聚氧乙烯醚硫磷酸锌抗磨剂，加入3wt％聚乙二醇400粘度调节剂，加入氢氧化钾水溶液配制出pH值为9的碱性化学抛光液，加入1wt％过氧化氢氧化剂，其中过氧化氢采用抛光过程中单独滴加的方式添加到抛光液中。
[0051] (2)抛光加工方法改为：
[0052] 把软脆材料锗片真空吸附在多孔介电陶瓷真空吸附基盘上，并放置在夹具中，再将真空吸附工件基片的多孔介电陶瓷真空吸附基盘放置于所制备的介电陶瓷抛光盘上，气动加压，将工件压在介电陶瓷抛光盘上，抛光盘主动旋转，带动工件被动旋转，控制抛光盘转速为90rpm，夹具压力为5MPa，滴加碱性抛光液和过氧化氢水溶液，电极接通电压是60V电源，多孔介电陶瓷真空吸附基盘接正极，介电陶瓷抛光盘接负极，在温度为32℃的条件下进行抛光加工，接通电源后工件表面抛光液PH值达到11，增强了抛光液对工件表面的化学腐蚀作用，抛光30min，表面粗糙度达到6.131nm。
[0053] 实施例3：
[0054] 抛光对比试验：使用IC1000聚氨酯抛光垫配合二氧化硅抛光液对锗平面镜进行抛光，采用聚氨酯抛光垫和二氧化硅抛光液抛光得到的锗平面镜表面有很多的腐蚀坑，特别是抛光液对晶界处的腐蚀坑明显，实施例1、2、3抛光得到的锗片表面粗糙度和平面度对比图如图4所示，从图中可以看出，利用电场效应增强加工区域酸碱度的抛光方法相比传统聚氨酯抛光垫抛光方法，粗糙度低，表面质量好，同时抛光过程可以理解为工件对抛光盘面型的复制，由于陶瓷基抛光盘硬度大于聚氨酯抛光垫，因此，可以获得平面度PV值小于1个波长的表面面型。
[0055] 实施例4：
[0056] 抛光区域不同电场强度下，工件表面腐蚀率测定实验，操作与实施例1基本相同，不同之处在于：将多孔介电陶瓷真空吸附基盘和介电陶瓷抛光盘浸润在实施例1所配制的pH值为5的抛光液中，其中吸附基盘表面吸附0.5mm厚的锗基片，锗基片和抛光盘间隙设定为1mm，导电涂层绝缘处理，在不同通电电压下观测锗基片的腐蚀量，进而分析锗基片表面pH值的变化。锗随着酸碱度的提高，腐蚀程度也会提高，因此，通过测定一定时间锗基片的质量变化，反映锗基片的水解量，进而反映锗基片工件表面pH值的变化。
[0057] 电极接通直流电压值分别按0、20、40、60、80、100V进行实验，每组实验时间设定为30min，实验完成后，锗基片进行烘干，在精密天平上进行称重，不同电压下，锗基片的失重如图6所示，从图中可以得到电压值提高，锗基片的失重量也提高，当电压高于60V的时候，失重量随着电压升高变化不明显，此时，腐蚀受溶液中反应产物的扩散即动力学因素所制约，抑制了表面腐蚀。
[0058] 实施例5：
[0059] 操作与实施例1基本相同，不同之处在于：电极接通直流电压值分别按0、 20、40、60、80、100V进行实验，对比抛光效率和抛光表面粗糙度，如图5所示，从图中可知，随着电压升高，抛光效率提高，表面粗糙度在电压为60V时最低，这是因为电压较低时，电场强度不能驱动大量氢离子在工件表面聚集，摩擦化学作用不明显，抛光效率低，粗糙度差，主要是前道工序留下的加工痕迹，电压越高，工件表面pH值越小，酸性越强，表面变质层生成越快，而抛光液对工件表面腐蚀性越强，容易造成“点蚀”，粗糙度下降，因此合适的pH值可以达到化学抛光最佳效果。
