发展蓝宝石加工产业的思考

APONDERINGONDEVELOPINGTHESAPPHIREPROCESSINGINDUSTRY蓝宝石玻璃是国际上许多知名手表品牌例如雷达、劳力士、欧米茄等不可缺少的配件，飞亚达表在1992年率先采用蓝宝石玻璃作为手表的配件，奠定了她在国内高档手表领域内的地位，同时将蓝宝石玻璃的加工生产引入国内，成为国内一个新兴的产业。这个产业从诞生到现正已有8年左右的历史，作为一个采用新材料、新科技，制造新产品的产业，它既充满机遇，也存在许当问题，本文试图从战略分析的角度对这个产业的发展做一点粗浅的分析。一、蓝宝石加工业作为新兴产业所面…     

蓝宝石加工工艺的研究

通过对蓝宝石磨削、研磨、抛光工艺中的设备、工具、辅料、清洗、环境等方面的改进，使蓝宝石成品的缺角不良品率由６％降至０．５％，表面质量明显提高，降低了加工成本，提高了生产效率。     

等离子辅助镀膜技术在优质高产的镀膜系统中的应用

大规模生产高质量薄膜产品是今后镀膜设备需要解决的问题。等离子体或离子辅助镀膜现在被广泛应用于高质量膜系生产中并取得了良好的效果,但是主要由于等离子体或离子源的原因,产能不高。介绍了一种新型精密光学镀膜系统和一种新型溅射镀膜系统。新的系统能够优质高效地生产复杂膜系,特别适合大规模生产。     

一种光纤表面化学镀膜方法的研究

研究采用化学镀膜的方法在光纤端面镀反射膜。分别采用化学镀镍和化学镀银的方法在多种光纤端面镀膜,通过稳定化热处理,提高了镀层的机械性能,并使镀层光反射率的热稳定性显著提高。对光纤端面镀层光反射率的测量表明,化学镀银层的光反射率较高。     

刀具镀膜技术

我国使用的工具(刀具)中镀膜工具不到10％,而美国现在使用的镀膜工具超过90％。由于我国刀具质量低下,国产刀具在精加工、硬材料加工、粘性材料(镍、铬钢等)加工、特种材料加工中都难以应用,特别是数控机床、加工中心上使用的刀具几乎全部进口。     

蓝宝石加工工艺的研究

通过对蓝宝石磨削、研磨、抛光工艺中的设备、工具、辅料、清洗、环境等方面的改进,使蓝宝石成品的缺角不良品率由6%降至05%,表面质量明显提高,降低了加工成本、提高了生产效率。     

蓝宝石衬底基片工艺质量检测指标及方法的研究进展

根据蓝宝石衬底基片国家标准和国际质量保证体系标准,结合目前蓝宝石衬底基片生产和科研的实际情况,阐述了目前蓝宝石衬底基片生长、掏棒切片、研磨抛光和清洗加工过程中的质量检测指标、检测方法,以及检测设备.指出了蓝宝石衬底基片检测技术的研究对衬底基片生产的重要性.总结了蓝宝石衬底基片检测技术的现状,半导体材料GaN衬底用蓝宝石单晶的纯度要达到99.999％以上,位错密度在102/cm2范围内,晶片切片厚度偏差不超过20μm,表面粗糙度要达到Ra0.3nm水平.指出了现有检测技术的不足和今后的发展趋势,对蓝宝石衬底检测技术的进一步发展具有引导性的作用.     

蓝宝石晶片表面净化技术研究

阐述了在氮化镓生长中使用的蓝宝石晶片净化的重要性。论述了蓝宝石晶片的净化原理。通过净化试验研究,提出了适合于工业化生产的蓝宝石晶片清洗剂和净化工艺,满足了光电子领域所需的开盒即用的蓝宝石晶片表面质量要求。     

真空离子镀膜技术的发展与现状

真空离子镀膜技术是近几十年才发展起来的一种新的镀膜技术。由于真空离子镀具有许多传统电镀(也叫水镀)和其它真空镀方法所无法比拟的优点,因此,这一技术一诞生,就受到人们的重视,发展迅速,应用领域也愈来愈广,手表外观件离子镀金就是这一技术应用的成功范例。     

单晶蓝宝石的延性研磨加工

为实现单晶蓝宝石的延性研磨加工,采用纳米压痕和划痕法测试并分析了单晶蓝宝石(0001)面的微纳力学特性,建立了单颗圆锥状磨粒的压入模型并计算了延性研磨加工的受力临界条件,分析了金刚石磨粒嵌入合成锡研磨盘表面的效果.对单晶蓝宝石进行了延性研磨加工试验,采用NT9800白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法分析了单晶蓝宝石的延性研磨表面特征.试验结果表明:采用纳米压痕和划痕法可以为单晶蓝宝石的延性研磨加工提供工艺参数,单晶蓝宝石的延性堆积的极限深度为100 nm,金刚石磨粒的嵌入及在适当载荷下可以实现蓝宝石的延性研磨加工,实验条件下的最佳载荷为21 kPa,延性研磨后单晶蓝宝石表面划痕深度的分布情况较好,分散性小,研磨后的表面发生了位错滑移变形.     

应用CVD金刚石涂层工具研磨单晶蓝宝石

通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备了具有球状晶结构、棱锥形晶结构和棱柱形晶结构等3种不同表面特征的化学气相沉积(CVD)金刚石涂层工具,以提高其研磨效率。通过正交实验法研究了金刚石涂层晶粒形态、载荷、工作台转速、研磨时间等4个工艺参数对蓝宝石材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明:金刚石涂层的晶粒形态对材料去除率和表面粗糙度影响较大;球状晶结构金刚石涂层切向力较小,棱柱形晶结构金刚石涂层切向力较大;选择棱柱形晶CVD金刚石涂层工具研磨蓝宝石,在研磨加工参数为载荷0.15 MPa、转速100 r/min、研磨时间3 min时,其材料去除率为0.397μm/min,表面粗糙度为0.354μm。结果表明:提出的CVD金刚石涂层工具可用于进一步加工、研磨蓝宝石切片,去除其表面划痕,从而改善工件表面质量。     

High-pressure freezing of epithelial cells on sapphire coverslips

Rapid freezing of cell monolayers at ambient pressure is limited regarding the thickness of ice crystal damage‐free freezing. The specific freezing conditions of the cells under investigation are decisive for the success of such methods. Improved reproducibility of results could be expected by cryoimmobilization at high pressure because this achieves a greater thickness of adequate freezing. In a novel approach, we tested the suitability of sapphire discs as cell substrata for high‐pressure freezing. Frozen samples on sapphire were subjected to freeze‐substitution while in the same flat sample holders as used for high‐pressure freezing. We obtained cells that displayed an excellent preservation of fine structure. Because sapphire is a tissue culture substratum suitable for light microscopy, its use in combination with high‐pressure freezing could become a powerful tool in correlative studies of cell dynamics at light and electron microscopic levels.     

斜入射法测量蓝宝石基片仿真分析与实验

为获取具有微米量级变化的蓝宝石基片的面形分布,采用斜入射法拓展数字干涉仪测量范围。根据斜入射测量原理,推导了斜入射角、平面面形偏差与系统波像差之间的关系。通过Zemax构建了斜入射测量仿真光路,研究了面形偏差及入射角度对检测结果的影响。通过仿真实验得出最佳斜入射角度等关键参数,并在斐索干涉仪上测量了直径为100 mm的蓝宝石基片,测量结果的PV为5.182μm,RMS为1.251μm。研究了斜入射角对分辨率、灵敏度因子、条纹对比度的影响。研究表明,斜入射角为70°时,适宜测量矢高值≤5μm的蓝宝石基片,引入误差小于0.1μm,测量范围是正入射测量范围的1.46倍,且能获得适宜的条纹对比度。     

涂层刀具的涂层材料、涂层方法及发展方向

阐述了涂层刀具的优点及缺点，对常用的涂层材料及其性质进行了综述，介绍了两种常用的涂层方法。并对涂层刀具 发展方向进行了探讨。     

Lubricated friction of laser micro-patterned sapphire flats

The technique of laser ablation was employed to create groove-type patterns of different dimensions on sapphire flats. A thin film of a liquid lubricant was deposited on the patterned surface. Comparative pin-on-disk tests revealed a pronounced effect of the pattern on the tribological characteristics of the flats. The presence of the grooves drastically extended the sliding life. If the grooves were too large, the sliding life was limited by excessive wear of the steel ball, while with sufficiently fine grooves, a steady-state regime with an exceptionally low friction coefficient was approached, after an extended run-in period. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

用于蓝宝石光盘的数字化数据存储

为了解决长时数据存储的难题,开展了以数字格式在蓝宝石光盘表面写入数据的研究工作。根据艾林方程,分析了利用常用无机材料进行数据存储的数据失效时间。描述了在蓝宝石材料为基底的光盘上以数字格式记录数据的基本工艺流程,重点介绍了用于蓝宝石光盘的离子束刻蚀系统。实验结果显示,蓝宝石光盘表面刻蚀的信息坑宽度为0.6μm,深度为0.2μm,磁道节距为1.6μm,符合ISO/IEC 10149:1995规定的CD-ROM格式数据存储要求,表明采用本文提出的方法实现蓝宝石光盘的数字化数据存储是可行的。此外,这种基本工艺流程不仅适用于蓝宝石光盘,同样适用于其它以高度稳定的材料(如石英玻璃)作为基底的光盘。     

阀门密封面金属覆层激光焊接的研究

介绍了金属覆层激光焊接技术在阀门密封面上的应用。给出了激光焊接过程的工艺条件和设备参数及其试验鉴定结果。     

用于蓝宝石长时光盘的光学信息读取系统

蓝宝石材料具有高度力学和化学稳定性,因此以蓝宝石作为衬底的光盘是实现长时数据存储的有效解决方案。但是,由于单晶蓝宝石材料具有明显的各向异性,当扫描光束入射到单晶蓝宝石基底表面时会发生双折射,从而使标准的CD读取系统对蓝宝石光盘失效。针对蓝宝石材料这一特性,建立了光束在单晶蓝宝石衬底中传输的物理模型,提出采用石英补偿板来补偿蓝宝石衬底像差的补偿机制。进行了数据读取实验,结果表明,采用所述像差补偿方法能够显著提高蓝宝石光盘光学信息读取系统的读取性能。