一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法技术

本发明专利技术涉及一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，其包括如下步骤：将待抛光激光陀螺腔体的非腐蚀区域粘贴胶带，形成预保护腔体；将所述预保护腔体悬置于腐蚀液中并确保待腐蚀内孔充分暴露，将总腐蚀时间作为一个腐蚀周期，每隔1/4腐蚀周期，将腔体按照同一时针方向旋转90°，得腐蚀腔体；其中，所述腐蚀液为氢氟酸/硝酸水溶液、氢氟酸/盐酸水溶液或氢氟酸/硫酸水溶液；将所述腐蚀腔体置于中和液中浸洗，再水洗；干燥，即得。采用该化学抛光方法无需采用耐腐蚀泵驱动抛光液流动的方式，即可有效解决孔壁表面因溶液梯度造成的不均匀现象，确保内孔孔壁腐蚀状态的一致性，满足激光陀螺腔体放电回路的高精度要求。

A chemical polishing method to improve the uniformity of laser gyro cavity

【技术实现步骤摘要】
一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法
本专利技术涉及化学抛光领域，尤其涉及一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法。
技术介绍
激光陀螺腔体是一种具有微孔结构、且结构复杂的微晶玻璃光学元件。为了获得高精度的激光陀螺，对腔体放电回路的内孔孔径一致性、表面粗糙度要求极高。微晶玻璃经过钻铣加工后，腔体内孔孔壁会残留机加工损伤层和加工应力，必须对腔体内孔孔壁进行化学抛光，去除损伤层和残留应力。化学抛光过程一般是采用氢氟酸腐蚀液对腔体内孔进行腐蚀，期望得到光洁度、均匀性好的内孔。但是，氢氟酸易挥发，在溶液中有向上逸出的趋势，产生浓度梯度会导致零件腐蚀不均匀。对于激光陀螺腔体的复杂内孔而言，由于内孔结构的相对封闭，溶液流动困难，这种腐蚀不均匀的现象表现得尤为明显，同一个孔内甚至会出现如图1所示的两种截然不同的形貌，即内孔上表面较为粗糙，内孔下表面则较为光滑，且仅靠调整溶液配比、温度等参数的方法难以消除。另外，虽然CN109399950A公开一种激光陀螺腔体内腔的化学抛光方法，其通过耐腐蚀泵将化抛液注射到入微晶玻璃复杂型腔的内部，并驱动化抛液在微晶玻璃内流动，并通过微晶玻璃复杂型腔注入口和流出口的互换，使得内部化抛液流动方向进行互换，可以提高抛光一致性。但是，该采用耐腐蚀泵驱动化抛液腐蚀的方式需要封闭激光陀螺腔体的部分开口。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，无需采用耐腐蚀泵驱动抛光液流动的方式，即可有效解决孔壁表面因溶液梯度造成的不均匀现象，满足激光陀螺腔体放电回路的高精度要求。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，包括如下步骤：将待抛光激光陀螺腔体的非腐蚀区域粘贴胶带，形成预保护腔体；将所述预保护腔体竖直悬置于腐蚀液中并确保待腐蚀内孔充分暴露，将总腐蚀时间作为一个腐蚀周期，每隔1/4腐蚀周期，将腔体按照同一时针方向旋转90°，得腐蚀腔体；其中，所述腐蚀液为氢氟酸/硝酸水溶液、氢氟酸/盐酸水溶液或氢氟酸/硫酸水溶液；将所述腐蚀腔体置于中和液中浸洗，再水洗；干燥，即得。在其中一个实施例中，在形成预保护腔体的步骤之前还包括依次采用汽油、丙酮和无水乙醇对待抛光激光陀螺腔体进行超声清洗的步骤。在其中一个实施例中，在形成腐蚀腔体的步骤中，通过聚四氟乙烯V形支撑块或聚四氟乙烯镂空圆形支撑架将所述预保护腔体悬置于腐蚀液中。在其中一个实施例中，所述干燥为采用氮气或压缩空气吹干所述腐蚀腔体。在其中一个实施例中，所述总腐蚀时间为8-12min。在其中一个实施例中，所述腐蚀液中氢氟酸的体积分数为5-40％，硝酸、盐酸或硫酸的体积分数为5-40％。在其中一个实施例中，所述腐蚀液由体积比为(0.8-1.2):(1.3-1.7):(0.8-1.2)的氢氟酸、硝酸和去离子水组成。在其中一个实施例中，所述腐蚀液由体积比为(0.8-1.2):(1.8-2.2):(1.8-2.2)的氢氟酸、盐酸和去离子水组成。在其中一个实施例中，所述腐蚀液由体积比为8:1:11的氢氟酸、硫酸和去离子水组成。在其中一个实施例中，所述中和液为5-15wt％的碳酸氢钠水溶液。上述任一项所述的化学抛光方法抛光而成的激光陀螺腔体。本专利技术的有益效果是：本专利技术提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，无需采用耐腐蚀泵驱动抛光液流动的方式，即可有效解决孔壁表面因溶液梯度造成的不均匀现象，确保内孔孔壁腐蚀状态的一致性，满足激光陀螺腔体放电回路的高精度要求。尤其是，氢氟酸作为腐蚀液的主要成分，可以与玻璃进行反应；添加的其它酸可以调节腐蚀过程生成盐的溶解度，改善抛光表面质量；利用工装悬空腔体，避免工装遮挡内孔，提高腐蚀液流动性；竖直悬置腔体并且每隔1/4腐蚀时间旋转腔体90°，有效保障了一个腐蚀周期内每个内孔孔壁腐蚀状态的一致性。附图说明图1为常规采用氢氟酸腐蚀液腐蚀激光陀螺腔体后的形貌示意图；其中，(a)为内孔上表面抛光后的形貌图(60X)，(b)为内孔下表面抛光后的形貌图(60X)。图2为实施例1中用于竖直悬置待抛光激光陀螺腔体的聚四氟乙烯V形工装结构示意图。图3为实施例2中用于竖直悬置待抛光激光陀螺腔体的聚四氟乙烯镂空圆形工装结构示意图。图4为实施例1中激光陀螺腔体化学抛光后的形貌图；其中，(a)为内孔上表面抛光后的形貌图(60X)，(b)为内孔下表面抛光后的形貌图(60X)。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。实施例1本实施例提供一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，包括如下步骤：1)腔体准备工作：将待抛光激光陀螺腔体依次置于汽油、丙酮、无水乙醇中，分别室温超声清洗5-10min，取出腔体，晾干。再将待抛光激光陀螺腔体所有不腐蚀的区域(简称“非腐蚀区域”)利用粘贴胶带进行预保护，确保待腐蚀内孔充分暴露，得预保护腔体。2)腐蚀：按照体积比为1:1.5:1的氢氟酸、硝酸和去离子水配制腐蚀液。将预保护腔体浸泡于腐蚀液中，赶走内孔中的气泡；然后将预保护腔体竖直悬置于腐蚀液中的V形工装10上。将总腐蚀时间8min作为一个腐蚀周期，每隔腐蚀1/4周期(2min)，将腔体沿同一时针方向旋转90°，腐蚀完毕，迅速将腐蚀后的腔体取出，形成腐蚀腔体。其中，激光陀螺腔体1悬置于聚四氟乙烯V形工装10上的结构如图2所示，该聚四氟乙烯V形工装10为V形支撑块，便于放置激光陀螺腔体，并可确保置于V形支撑块上的激光陀螺腔体的底部内孔充分暴露。3)清洗腔体：将腐蚀腔体在8wt％碳酸氢钠水溶液(中和液)中浸洗，然后在去离子水中冲洗、漂洗，去除残留的腐蚀液。4)干燥：利用氮气将清洗后的激光陀螺腔体吹干。采用本实施例的化学抛光方法获得的激光陀螺腔体内孔形貌如图4所示。由图4可以看出，采用本实施例的化学抛光方法获得的激光陀螺腔体的同一内孔不同位置内壁均光滑平整，无明显粗糙和凹凸不平的现象，均匀性好。实施例2本实施例提供一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，包括如下步骤：1)腔体准备工作：将待抛光激光陀螺腔体依次置于汽油、丙酮、无水乙醇中，分别室温超声清洗5-10min，取出腔体，晾干。再将待抛光激光陀螺腔体所有不腐蚀的区域(简称“非腐蚀区域”)利用粘贴胶带进行预保护，确保待腐蚀内孔充分暴露，得预保护腔体。2)腐蚀：按照体积比为1:2:2的氢氟酸、盐酸和去离子水配制腐蚀液。将预保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将待抛光激光陀螺腔体的非腐蚀区域粘贴胶带，形成预保护腔体；/n将所述预保护腔体竖直悬置于腐蚀液中并确保待腐蚀内孔充分暴露，将总腐蚀时间作为一个腐蚀周期，每隔1/4腐蚀周期，将腔体按照同一时针方向旋转90°，得腐蚀腔体；其中，所述腐蚀液为氢氟酸/硝酸水溶液、氢氟酸/盐酸水溶液或氢氟酸/硫酸水溶液；/n将所述腐蚀腔体置于中和液中浸洗，再水洗；/n干燥，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
将待抛光激光陀螺腔体的非腐蚀区域粘贴胶带，形成预保护腔体；
将所述预保护腔体竖直悬置于腐蚀液中并确保待腐蚀内孔充分暴露，将总腐蚀时间作为一个腐蚀周期，每隔1/4腐蚀周期，将腔体按照同一时针方向旋转90°，得腐蚀腔体；其中，所述腐蚀液为氢氟酸/硝酸水溶液、氢氟酸/盐酸水溶液或氢氟酸/硫酸水溶液；
将所述腐蚀腔体置于中和液中浸洗，再水洗；
干燥，即得。


2.根据权利要求1所述的提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，其特征在于，在形成预保护腔体的步骤之前还包括依次采用汽油、丙酮和无水乙醇对待抛光激光陀螺腔体进行超声清洗的步骤。


3.根据权利要求1所述的提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，其特征在于，在形成腐蚀腔体的步骤中，通过聚四氟乙烯V形支撑块或聚四氟乙烯镂空圆形支撑架将所述预保护腔体悬置于腐蚀液中。


4.根据权利要求1所述的提高激光陀螺腔体内孔均匀性的化学抛光方法，其特征在于，所述干燥为采用氮气或压缩空气吹干所述腐蚀腔体。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潺，聂俊卿，杨长城，熊长新，刘军汉，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42