蓝宝石镜面加工工艺的改进
蓝宝石晶片纳米级超光滑表面加工技术研究
蓝宝石晶片纳米级超光滑表面加工技术研究摘要：蓝宝石本身属于氧化物的多功能晶体，其具备特有的理化性能与光学特性。
近些年以来，蓝宝石晶片正在被全面运用于多种多样的领域，例如光电子与其他有关领域。
蓝宝石晶体可以被用作衬底片的首选材料，同时还能用来制造二极管等，这是由于此类宝石晶片含有氮化镓。
通过运用全方位的表层加工技术，可以确保蓝宝石晶片符合超光滑的纳米级加工度，进而显著优化了蓝宝石晶片具备的综合性能。
关键词：蓝宝石晶片；纳米级；超光滑；表面加工技术针对蓝宝石晶片具体在加工时，通常来讲都会用到机械抛光、塑性磨削或者其他加工措施。
对于光电子的特殊领域而言，加工蓝宝石晶片的要点在于制作出超光滑并且具备纳米级特性的蓝宝石材质，针对上述的加工流程需要用到刚性较高的磨床。
除此以外，表面加工还需配备专门性的蓝宝石抛光液，在此前提下杜绝蓝宝石遭受的表层损伤并且保障了整个加工流程的稳定性。
因此可见，表面加工技术包含多层次的加工技术要素，对于其中涉及到的各项加工技术都要着眼于综合加以运用。
一、对于蓝宝石晶片进行表面加工的基本技术原理从基本特征来讲，蓝宝石具备特有的化学属性与光学属性，其本身构成了氧化物晶体中的典型。
近些年以来，针对光通讯领域更多运用了蓝宝石的特殊晶体，同时还能用来制造衬底片或者发光的二极管。
除此以外，蓝宝石还可用作激光介质，或者用于制成偏振片、无源器件、超导的高温薄膜或者其他物质。
在现阶段的国防领域中，对于新型的红外军用潜艇、军用卫星导弹或者其他军用装置都可选择蓝宝石晶片作为其中必要的强激光与高功率材质。
因此可见，针对光通讯领域以及光电子领域运用的蓝宝石晶片都要经过妥善加工，进而显著优化了蓝宝石能够达到的质量。
在目前的现状下，加工蓝宝石的基本指标在于保证其符合特定的表层光滑度，同时还需彻底杜绝表层损伤。
对于蓝宝石晶片来讲，超光滑表面具备1纳米以内的粗糙度，而无损伤的晶体表面指的是保持完整的表面晶格并且避免加工变质。
蓝宝石晶片纳米级超光滑表面加工技术研究
Zho u Ha i Yao S hao fe ng ( 1. D epa rtm en t of M echan ica l Eng ineering, Yancheng Institu te of Technology, Yancheng 224003, J iangsu, Ch ina)
(如 Ti: A l2 O3 , C r: A l2 O3 ) [ 6 ] ;在超导领域 ,蓝宝石晶体 除可制作 Y系 、La系等高温超导薄膜外 ,还可生长新 型实用 M gB2高温超导薄膜 [ 7 ] ;在国防领域 ,蓝宝石晶 体是红外军用装置 、导弹 、潜艇 、卫星空间技术 、高能探 测和高功率强激光的重要窗口材料 [ 8 ] 。
KIC ———材料的断裂韧性 , M Pa m K———磨削液影响系数 2. 2 化学机械抛光 目前晶体材料的抛光方法主要有 :机械抛光 、化学 抛光 、离子束抛光 、激光束抛光等 。但是每种抛光方法 都有一定的缺点 ,机械抛光虽然能够实现全局平面化 , 但是难以实现粗糙度 RM S 小于 1nm 的纳米级抛光 ;化 学抛光虽然能够实现纳米级抛光 , 但是不能实现全局 平面化 ;而离子束抛光 、激光束抛光不仅不能实现全局 平面化 ,而且目前仍然处在实验阶段 。 根据蓝宝石晶片的物理和化学性质 , 结合上述机 械抛光和化学抛光的特点 , 本课题采用以化学抛光为 主的化学机械抛光 ( Chem ica l M echan ica l Polish ing, 简 称 CM P)技术 [14 ] ,它是机械磨削和化学腐蚀的组合技 术 ,它借助超微粒子的研磨作用以及浆料的化学腐蚀 作用 ,实现全局平面化超光滑纳米级无损伤精密抛光 。 CM P的基本方法是将晶片在研磨液中 , 相对于抛光垫 旋转 ,并施加一定的压力 ,借助机械摩擦及化学腐蚀作 用来完成抛光 。抛光装置如图 1所示 , 平台在电机的 带动下转动 , 晶片粘在载片盘上 , 载片盘通过电机驱 动 ,转动方向与平台相同 。
高温扩散法改色低品质蓝宝石工艺改善研究
二次熱處理主要目的是使一次熱處理擴散如 晶體內部的致色元素在晶體內部再次內擴 散，使其分佈均一化。部分微裂隙，尤其使 表面微裂隙在二次熱處理過程中癒合，使表 面光澤增強。二次熱處理仍採用空氣環境， 少量碳粉可產生弱還原環境，使少量Fe3+轉 化成Fe2+，同時需嚴格控制碳粉量，僅僅允 許微量表面附著Fe 3+被還原，還原後的Fe 2+ 和T i 4+ 共同與剛玉主體反應，等價取代2個 Al3+，有利於顏色的進一步改善。二次熱處 理為致色元素在晶體內部擴散，所需溫度可
引言
本實驗研究物件為低品質剛玉，成功處理後 在市場上也稱為黑色藍寶石，是近年來市場 需求量越來越大的寶石品種，可用於大量製 作珠寶首飾，裝飾品及工藝品。黑色藍寶石 大都是由不能直接作為寶石銷售的低品質藍 寶石改色處理而成。經過改色，這些原本為 開採廢料的石頭不僅身價百倍，更將其深埋 的內在美展現出來。黑色剛玉以其深沉的顏 色，獨特的光澤默默的開闢著珠寶界的另一 片天地。 對黑色剛玉的改色研究也開闢了寶石改色的 新領域。雖然剛玉類寶石的改色歷史悠久， 也普遍被市場接受，但是以往的改色成品要 求顏色豔麗且透明度高，研究重點都放在高 品質寶石級原料的改色上面。這種改色雖然 能大大提高寶石的價值，卻也受到原料來源 的極大限制。另外，開採出的大量低品質剛 玉級藍寶石，因為無法改善成傳統寶石級原 料而造成大量的浪費。目前，對這些低品質 原料的再利用也慢慢受到重視，改色後的黑 色藍寶石也被市場認同，尤其是受到歐美消 費者的喜愛，創造了可觀的經濟價值。針對 這類剛玉的改色技術也取得了一定的成果， 但是缺乏相應的理論研究，從而進一步的提 高生產技術。本實驗就是在剛玉類寶石已有 改色技術的基礎上，利用超高溫下擴散的 相關理論，專門針對低品質剛玉原料處理成 黑色藍寶石進行的研究。並從理論研究出 發設計進行了一系列中高溫（1,500℃）對 比實驗，找到了最佳實驗方案，且結合X射 線能譜儀（EDS）和紫外—可見光吸收光譜 （UV_VIS）分析測試，進一步完善了其改 色理論及相關技術。
蓝宝石晶片纳米级超光滑表面加工技术研究
蓝宝石晶片纳米级超光滑表面加工技术研究蓝宝石晶片具有广泛的应用领域，包括光电子、生物医学、光学和电子等。
而如何获得高质量的蓝宝石晶片是一个关键问题，其中，蓝宝石晶片的表面光滑度是一个重要的指标。
本文将介绍一种纳米级超光滑表面加工技术，以提高蓝宝石晶片的光学和电子性能。
首先，我们将讨论蓝宝石晶片表面加工的传统方法。
传统的表面加工方法包括机械抛光和化学机械抛光。
机械抛光是最常见的方法，但其加工过程存在一些问题，如无法满足高精度要求、易引入表面缺陷和不均匀性等。
化学机械抛光可以解决机械抛光的一些问题，但仍存在一些局限性，如难以控制表面质量和无法实现纳米级光滑度。
近年来，一些新颖的表面加工技术在蓝宝石晶片的制备中得到了广泛关注，其中之一是离子束光刻（IBT）技术。
该技术利用高能离子束轰击蓝宝石晶片表面，通过离子碰撞和表面扩散等效应，消除表面缺陷并改善表面质量。
根据实验结果，使用离子束光刻技术可以实现纳米级光滑度，但其加工速度相对较慢，且在一些应用中存在较高的成本。
另一种有前景的加工技术是激光磨削技术。
该技术利用高能激光束照射蓝宝石晶片表面，通过激光与晶片表面的相互作用，使晶片表面材料发生熔融和蒸发，从而达到去除表面缺陷和提高表面光滑度的目的。
激光磨削技术具有加工速度高、适用于各种材料和无需后续抛光等优点。
然而，由于激光磨削技术中的热应力会导致蓝宝石晶片的热损伤，因此该技术在蓝宝石晶片的加工中仍面临一些挑战。
为了克服传统加工方法和新技术的局限性，我们提出了一种纳米级超光滑表面加工技术，结合离子束光刻和激光磨削技术的优点。
该技术的基本步骤如下：首先，利用离子束光刻技术对蓝宝石晶片表面进行初步处理，消除表面缺陷并提高表面质量。
接下来，利用激光磨削技术对初步处理后的蓝宝石晶片进行进一步加工，达到纳米级超光滑表面的目的。
在加工过程中，需要控制激光功率、照射时间和扫描速度等参数，以实现最佳的加工效果。
实验结果表明，该纳米级超光滑表面加工技术可以显著提高蓝宝石晶片的表面质量。
红、蓝宝石的优化改善工艺与鉴定技巧
红、蓝宝石的优化改善工艺与鉴定技巧摘要随着我国经济的飞速发展，和人民物质生活水平的不断提高，对饰品的消费，特别是对各种宝石的消费呈现着显著增长的变化，其中，优质蓝宝石和红宝石的需求量是比较大的。
这就造成了优质蓝宝石和红宝石数量的大幅度减小。
因此，红、蓝宝石的优化处理就显得尤为重要。
本文主要介绍了改色处理和净化技术。
改色处理常用的方法有三种，包括热处理、辐照法和表面扩散处理。
净化技术常用的有两种分别是填充处理和穿孔处理。
鉴定一块宝石：首先，要区分鉴定对象是天然宝石还是合成宝石，然后再对天然宝石的优化和处理方法进行分析和鉴定。
关键字宝石, 优化改善, 鉴定技巧AbstractWith the development of the economic sociology and the improvement of the citizens’life, more and more people pursue the decorations of the high quality, especially varieties of the precious stone, which has led to the decrease of the sapphire and the ruby of top quality. So, it is important to optimize the sapphire and the ruby. Color-enhancement process and purification technique are talked about in this article.The color-enhancement process usually concludes three different methods: heat treating, radiation and surface diffusion. And crack filling and perforation are the main measures of purification technique. To identify a piece of gem, two identification skills are followed. Firstly, it is necessary to distinguish the synthetic stone from the natural gem. Secondly, it is to analyze the optimization measures.Key Words gem, optimization measures, identification skills第一章引言红宝石、蓝宝石、钻石和祖母绿一起被称为世界四大宝石。
蓝宝石衬底行业的精益生产管理与自动化制造升级
蓝宝石衬底行业的精益生产管理与自动化制造升级精益生产管理是指通过持续改进、降低生产成本、提高生产效率、提高产品质量和客户满意度的方法来实现生产管理的卓越。
对于蓝宝石衬底行业来说，精益生产管理的实施可以从以下几个方面进行：优化生产流程。
通过对生产流程进行分析和研究，找出生产中存在的浪费和不必要的环节，进而进行改进。
合理安排生产线上设备的使用顺序，避免因为设备空闲或者过度工作而导致生产效率下降。
还可以通过工艺改进，减少生产中的废品率，提高产品的质量。
强化供应链管理。
蓝宝石衬底的生产过程中需要大量的原材料供应，建立稳定的供应链管理体系对于提高生产效率至关重要。
通过与供应商建立长期稳定的合作关系，保证供应的稳定性和及时性。
还可以进一步加强对供应商的管理，比如设置供应商绩效评估指标，以确保供应商的质量和交货能力。
加强质量管理是精益生产管理的重要环节。
蓝宝石衬底是高精度产品，对质量的要求非常严格。
在生产过程中，需要严格执行质量控制措施，实施全面的质量管理。
可以通过建立完善的质量管理体系，比如引入ISO9001质量管理体系等，制定相应的质量标准和操作规范，确保产品质量的稳定性和一致性。
除了精益生产管理，自动化制造也成为蓝宝石衬底行业的发展趋势。
自动化制造是指在生产过程中运用各种自动化技术和设备，实现生产过程的自动化控制和操作。
对于蓝宝石衬底行业来说，自动化制造的应用可以带来以下几个方面的好处：提高生产效率。
通过自动化设备的运用，可以大大减少人工操作，降低因为人为因素导致的生产错误和延误，提高生产效率。
自动化设备的运行速度快，能够实现高速、连续的生产，从而大幅度提高生产效率。
提高产品质量。
自动化设备的精度和稳定性较高，可以避免人工操作中可能存在的误操作和变动，保证产品的精度和一致性。
自动化设备还可以实时监测生产过程中的各项数据，及时发现问题并进行处理，提高产品质量。
减少生产成本。
虽然自动化设备的投资较大，但是在长期运行下来，可以有效减少人工成本，提高生产效率，从而降低生产成本。
关于低品质蓝宝石高温扩散法工艺改善的相关探究
增加袁宝石的整体颜色获得了改善遥
揖参考文献铱 咱员暂张培强袁马宇.山东蓝宝石的主要致色因素[J].地质找矿论丛袁2006袁21渊06冤. 咱圆暂张蓓莉袁等.系统宝石学[M].2 版.北京院地质出版社袁2006. 咱猿暂高运明袁曾智袁潘金华.氧化铁在硼砂熔盐中溶解度研究[J].武汉科技大学学 报:自然科学版袁2006袁29渊06冤.
低品质蓝宝石原石样品表面会有大量的泥沙附着在上面袁可以采 用水洗的方法清楚遥 等到样品完全干燥之后袁将样品的信息记录下来袁 进行编号遥 圆援圆 样品酸洗
将低品质蓝宝石样品浸泡在浓度 10%的盐酸中袁 经过 48 小时的 酸洗后袁可以将样品表面以及微裂缝中所存留的杂质清除遥 经过盐酸 浸泡后的样品袁会产生一些气泡袁这就说明有金属附着在样品的表面遥 初步判断袁很有可能是铁元素遥 圆援猿 样品试剂处理
揖参考文献铱 咱员暂刘定明援影响人工林培育质量的非技术因素初步研究[J]援山地农业生物学报袁 2010渊11冤院112援 咱圆暂王树君袁王晓丹袁林继武袁等袁林业营林方法及管理措施的探讨[J]援科技创新导 刊袁2011渊34冤院216援
咱责任编辑院刘帅]
渊上接第 263 页冤处理袁随后成品遥
6 结语
综上所述袁经过高温扩散法工艺改善后的低品质蓝宝石呈现出黑 蓝色袁光泽效果良好遥 这就可以获得很大的启示袁即蓝宝石呈现黑色的 原因在于其中铁元素含量增多遥 在高温的作用下袁致色离子扩散到晶 体内部袁使蓝宝石的改变了颜色袁而颜色扩散的程度与所添加的助溶 剂液相的流动性有关遥 只有当致色离子顺着裂理侵入到蓝宝石的内部 时袁在高温的作用下才会产生内容扩散袁随着反应面积的增大袁速率的
低品质蓝宝石热处理对比试验结果如下院 样品 A-1袁 处于 1500益温度下袁 开放气氛下袁 加入 Fe2O3尧Ti02尧 AI2O3尧Na2CO3尧硼砂高温助剂袁所获得的实验结果院表面呈均匀的黑色袁 光泽透明袁切开后袁裂缝有黑色呈现袁边缘处虽然有黑色扩散层袁但是 很薄遥 样品 A-2袁处于 1500益温度下袁强氧化气氛下袁加入 Fe2O3尧Ti02尧 AI2O3尧Nn3O4 高温助剂袁所获得的实验结果院表面呈均匀的黑色袁但是 有明显的破裂遥 表面还有大量的黑色颗粒粉剂黏着袁但是没有呈现出 光泽遥 样品 B-1袁 处于 1900益温度下袁 开放气氛下袁 加入 Fe2O3尧Ti02尧 AI2O3尧Na2CO3尧硼砂高温助剂袁所获得的实验结果院表面呈均匀的黑色袁 具有较强的光泽袁切开后袁内部基本变黑袁边缘处虽然有黑色扩散层袁 但不明显袁颜色主要集中于裂缝中遥 样品 B-2袁处于 1900益温度下袁还原气氛下袁加入 Fe2O3尧Ti02尧AI2O3 高温助剂袁所获得的实验结果院表面的裂缝处呈现出黑色袁表面颜色略 微加深袁但是光泽度和透明度都没有出现明显的变化遥 样品预处理均为酸洗曰预处理时间为 24 小时遥
红宝石、蓝宝石的优化处理
红宝石、蓝宝石的优化处理红、蓝宝石的优化处理的方法很多，有传统的热处理、染色处理、注油处理等，新发展的处理方法有玻璃充填、加充填物的热处理、表面散处理和辐照处理等。
１.红、蓝宝石的热处理及其鉴别特征红宝石和蓝宝石均可进行单纯的不添加其他化学物质的加热处理，用于改善红宝石和蓝宝石的颜色，如消除红宝石的紫色调和蓝色色斑，加深无色或浅色蓝宝石的颜色，或者改变蓝宝石的颜色。
加热处理还可用于消除红宝石或蓝宝石的丝绢光泽或者增强星光红色、蓝宝石的星光现象。
红、蓝宝石的热处理被认为是优化类型。
热处理红、蓝宝石的特征有：（1）熔蚀的金红石针金红石针熔蚀的典型特征是长针状的晶体被熔断，形成点状线、断续线或者较粗大的晶体被熔蚀成线状溶滴。
（2）熔蚀的晶体包体晶体包体的棱角被熔蚀，形成浑圆状的形态；晶体包体完全熔化后凝固成白色或灰色的球状体或似球状体，被称为“雪球”，是热处理的标志性特征。
有些晶体熔融或部分熔融后会在与主晶的接触面上形成颜色浓集的区域，称为“色边”，也是热处理的典型标志。
（3）穗边裂隙如果晶体包体完全或部分熔化后，部分熔体溢入裂隙，形成环绕熔化的晶体分布的熔滴环，或者充填到裂隙的其他位置，溢出的熔体还可能在熔化的晶体周围形成强对比度的空穴，在应力裂隙的最外环，通常形成非常特征的，呈白色或灰白色的边沿，如同环礁的形态，故也称为环礁裂隙。
（4）锆石晕由于锆石具有很高的熔点，在热处理过程中锆石包体不受影响，但其所伴随的应力裂隙有可能会形成环边裂隙。
（5）水管状的包裹体原分布在裂隙面上孤立状态的指纹状包裹体，经加热后形成连通的弯曲的、同心状的、象很长的卷曲地散布在地上的水管状的包裹体。
（7）色带和生长带热处理致色的蓝宝石其色带往往具有典型的特征，例如斯里兰卡浅色或无色的刚玉加热后形成蓝色，其蓝色多集中在边界模糊色带和色斑中，而这些色带和色斑又是由边缘不清的蓝色斑点所组成。
热处理会使生长带和色带的边界扩散，使界线变模糊，甚至变形。