本文關鍵詞：單晶金剛石的研磨與化學機械拋光工藝，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學》 2013年

單晶金剛石的研磨與化學機械拋光工藝

李強  

【摘要】：單晶金剛石材料具有優(yōu)異的力學、熱學、聲學、光學和電學性能,在高科技特別是超精密加工領域有著廣泛的應用,但對單晶金剛石表面質量的要求也越來越高。由于單晶金剛石的特殊物理性能,實現(xiàn)其高精度加工極為困難。雖然目前存在多種加工方法,但都不能同時實現(xiàn)高效、經濟、高精度、低損傷的加工。為了兼顧各種加工方法的優(yōu)點,通過組合工藝得以實現(xiàn)便成為一個重要的研究方向。本文提出采用機械研磨結合化學機械拋光的組合工藝加工單晶金剛石的方法。主要研究內容如下： (1)研究了單晶金剛石的機械研磨工藝。為了兼顧研磨效率和加工表面質量,將機械研磨分為粗研磨和精研磨兩道工序,并通過機械研磨工藝試驗,確定了適合于這兩道工序的合理的金剛石磨粒粒度、研磨壓力及加工時間。 (2)研究了單晶金剛石的化學機械拋光工藝。通過在不同拋光壓力條件下進行單晶金剛石的化學機械拋光對比實驗,確定了合適的拋光壓力；采用無化學試劑、酸性和堿性三種拋光液的進行了化學機械拋光對比實驗,結果表明堿性拋光液的拋光效果最好。為了兼顧拋光效率和加工表面質量,先粗拋光(采用粗糙表面的拋光盤)后再精拋光(采用光滑表面的拋光盤)的工藝方案,并通過拋光工藝實驗,確定了粗、精拋光加工階段合理的加工時間及所能達到的極限表面粗糙度值。 (3)提出了單晶金剛石的機械研磨和化學機械拋光組合加工工藝方案：先用粒度分別5μm和2μm的金剛石粉進行機械研磨,然后再采用化學機械拋光的方法去除機械研磨帶來的損傷并進一步降低表面粗糙度。用該組合加工工藝加工單晶金剛石,可獲得表面粗糙度Ra0.5nm左右(測量區(qū)域70μm×53μm)的無劃痕表面。 (4)分析加工后單晶金剛石表面特征。采用Raman光譜、XPS能譜分析手段對加工后金剛石表面進行研究。表面拉曼光譜分析表明,化學機械拋光后的表面只有1332cm-1拉曼峰,XPS能譜分析發(fā)現(xiàn)加工后的金剛石表面吸附有氧。推測金剛石的表面形成過程為前期為機械磨損,后期為機械磨損和機械化學磨損共同作用。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：O613.71;TQ164
【目錄】：

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