随着红外技术的快速发展,硫化锌晶体广泛应用于红外成像、红外制导、红外对抗等技术领域。由于硫化锌具有软脆特性,加工过程中容易在工件表面产生划痕、微裂纹等表面缺陷,从而影响器件的性能和使用寿命。本文采用固结磨料抛光硫化锌晶体,研究了硫化锌晶体的材料去除机理,并对固结磨料抛光硫化锌晶体的工艺进行了优化,开展的主要研究工作和获得的成果如下:(1)研究了硫化锌晶体的材料去除机理,建立了单颗磨粒的切深模型。采用显微压痕法测量得到硫化锌晶体硬度为1.83 GPa,并利用经典的临界切深公式计算出硫化锌晶体理论临界切深ac=1.17μm。采用纳米划痕仪对硫化锌晶体进行单颗磨粒刻划实验,分析得出实际临界切深ac=211.5 nm,对应的临界载荷为5.69 mN。单颗磨粒切深模型表明,磨粒切入工件深度与磨粒半径R成正比,与抛光压力P的2/3次方成正比。(2)开展了固结磨料抛光垫的优化研究。采用单因素实验法研究了磨粒种类、磨粒粒径和基体类型对硫化锌晶体固结磨料抛光的影响。实验表明,金刚石磨粒获得的材料去除率和表面质量要优于氧化铈磨粒;粒径2-4μm的金刚石磨粒获得的晶体表面质量最优,材料去除率高;A类基体抛光后的晶体表面无明显划痕和凹坑缺陷,表面质量良好。抛光垫最优参数选择为:金刚石磨粒、粒径2-4μm、A类基体。(3)对比研究了酸性抛光液和碱性抛光液对硫化锌晶体固结磨料抛光的影响。碱性抛光液获得的材料去除非常低,远不如酸性抛光液。柠檬酸抛光液能同时获得优的表面质量和高的材料去除率,抛光后的晶体表面光滑,材料去除率为437 nm/min,表面粗糙度Sa值为4.22 nm。(4)采用正交实验法优化了抛光工艺参数。实验研究了转速、压力、pH值和过氧化氢浓度对硫化锌晶体固结磨料抛光的影响,综合考虑表面粗糙度和材料去除率的最优抛光参数为转速80 r/min、抛光压力20 kPa、抛光液pH值4、过氧化氢浓度0.5%,该参数条件下,获得的硫化锌晶体材料去除率为391 nm/min,表面粗糙度Sa值为2.7 nm,表面质量优,无明显凹坑和划痕损伤。