發(fā)布時(shí)間：2021-06-22 08:15

　　為獲得理想的超光滑純鉛表面,并提高加工速率和降低表面缺陷,采用化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）的方法并輔以自制拋光液,研究了膠體二氧化硅拋光顆粒的形狀、粒徑和濃度、加載壓力、拋光頭與拋光盤轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速、拋光液流量等工藝參數(shù),以及研究了拋光液中氧化劑、絡(luò)合劑和潤(rùn)滑劑等添加劑各自的種類和濃度對(duì)鉛片表面材料去除率和粗糙度的影響。研究表明:（1）小粒徑異形（眉形）膠體二氧化硅拋光顆粒相較于大粒徑球形顆粒更有利于鉛片拋光,拋光顆粒的粒徑和濃度對(duì)純鉛拋光性能影響主要取決于鉛片表面與膠體二氧化硅顆粒以及拋光墊表面絲絨的耦合作用關(guān)系。（2）隨著加載壓力、拋光頭與拋光盤轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速、拋光液流量的改變,鉛片表面和拋光墊之間駐留的層間拋光液的厚度以及狀態(tài)發(fā)生改變,從而直接影響拋光液的流動(dòng)性、潤(rùn)滑性和分散性,以及影響拋光顆粒和化學(xué)試劑與鉛片表面的機(jī)械化學(xué)作用,進(jìn)而影響拋光質(zhì)量和材料去除率。（3）添加劑對(duì)純鉛拋光性能的影響中,氧化劑的影響主要取決于氧化性和自身分解性的強(qiáng)弱;絡(luò)合劑的影響主要取決于官能團(tuán)的種類和數(shù)量,以及本身的酸堿性和在對(duì)應(yīng)pH范圍內(nèi)的活性;潤(rùn)滑劑的影響主要取決于水溶性、分散性和自身的粘度、分子大小。（4）隨著... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

純鉛天然氧化后的實(shí)物圖

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4域，鉛表面質(zhì)量的研究在國(guó)內(nèi)外均變得尤為重要。同時(shí)，高表面質(zhì)量的純鉛試樣在我國(guó)國(guó)防領(lǐng)域的精密物理實(shí)驗(yàn)中還存在著特殊的應(yīng)用。但由于純鉛的低硬度性使得純鉛在加工過(guò)程中易產(chǎn)生表面缺陷，而易氧化性又使得加工后的純鉛表面真實(shí)性被嚴(yán)重覆蓋，又強(qiáng)展性可使得加工過(guò)程中易發(fā)生塑性流動(dòng)等，故而純鉛的加工難度極大。因此，目前還幾乎未見(jiàn)純鉛的超精密加工的相關(guān)研究報(bào)道。1.2鉛超精密加工可行性分析1.2.1金剛石飛切單點(diǎn)金剛石飛切加工技術(shù)是一種具備高精度和高經(jīng)濟(jì)效益的超精密加工技術(shù)[10]，其加工機(jī)床示意圖如圖1-2所示，工件由機(jī)器主軸上的真空卡盤固定，金剛石刀具則由副軸上飛刀盤固定[11]，常用的金剛石刀具如圖1-3所示。在單點(diǎn)金剛石飛切加工過(guò)程中，可根據(jù)不同的工件形狀，分別控制慢速刀具或/和快速刀具的伺服單元，加工出所需的工件形狀[12]。與其它超精密加工方法技術(shù)相比較，采用單點(diǎn)金剛石飛切技術(shù)能加工出結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的面型輪廓，特別對(duì)于線性槽微結(jié)構(gòu)、由多條相交線組成的陣列槽微結(jié)構(gòu)，重復(fù)性的棱柱矩陣微結(jié)構(gòu)、金字塔矩陣微結(jié)構(gòu)等的加工上，該技術(shù)均能夠起著十分可靠的加工作用[10,13-14]。而且，采用單點(diǎn)金剛石飛切技術(shù)加工后，可直接使加工工件呈現(xiàn)出納米級(jí)的表面質(zhì)量和亞微米級(jí)的面形精度，故此，該技術(shù)加工后的工件表面不再需要后續(xù)的任何加工即能用于生產(chǎn)[10,13-16]。因此，單點(diǎn)金剛石飛切加工技術(shù)在微結(jié)構(gòu)表面的超精密加工中優(yōu)勢(shì)頗多，故其在制造業(yè)中的運(yùn)用前景也相對(duì)廣泛可靠[10,13]。圖1-2常見(jiàn)超精密機(jī)床示意圖Fig.1-2Schematicimageofcommonultra-precisionmachinetools

緒論5圖1-3金剛石刀具Fig.1-3Diamondtool目前，對(duì)如鉛類“超軟金屬”進(jìn)行超精密表面的加工，可采用這類業(yè)界較為先進(jìn)的單點(diǎn)金剛石飛切加工技術(shù)進(jìn)行，但這類加工技術(shù)對(duì)機(jī)床精度以及穩(wěn)定性要求極高，且具有加工成本高、耗費(fèi)工時(shí)長(zhǎng)，以及不能有效避免刀具在加工表面留下刀痕等缺點(diǎn)[11-12,17-18]，純鉛片通過(guò)單點(diǎn)金剛石飛切加工后的表面實(shí)物圖如圖1-4(a)所示。圖1-4(b)所示為利用白光干涉三維輪廓儀（MFT3000，Rtec，USA）對(duì)金剛石飛切加工后的純鉛片掃描獲得的三維形貌圖，掃描區(qū)域?yàn)?22μm×177μm，計(jì)算獲得其表面粗糙度（Ra）約為50nm。據(jù)報(bào)道，這類加工技術(shù)通過(guò)工藝優(yōu)化，最優(yōu)可獲得粗糙度Ra約在2~8nm的加工表面，但此類加工技術(shù)很難得到表面粗糙度更低的且無(wú)加工紋理的超光滑純鉛表面。圖1-4單點(diǎn)金剛石飛切加工后的純鉛表面實(shí)物圖(a)和三維形貌圖(b)（Ra50nm）Fig.1-4Actualimage(a)andopticalprofilometryimage(b)ofpureleadsurfacebysinglepointdiamondfly-cutting(Ra50nm)1.2.2拋光對(duì)于表面質(zhì)量的研究，目前國(guó)內(nèi)外更多的是集中在拋光技術(shù)上。而一般我們平常所接觸到的拋光技術(shù)，更多的是傳統(tǒng)意義上的拋光，傳統(tǒng)拋光技術(shù)主要分為兩種：機(jī)械拋光和化學(xué)拋光。采用機(jī)械拋光時(shí)，其工件表面材料去除率極高。但對(duì)于純鉛而言，機(jī)械切削或研磨拋光加工技術(shù)已經(jīng)到達(dá)了極限。其原因?yàn)椤俺浗饘佟奔冦U在切削或研磨拋光時(shí)，施加在純鉛片上的拋光力會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，故拋光力如果控制不當(dāng)便會(huì)導(dǎo)致亞表面損傷[19]，同時(shí)由于在干摩擦下產(chǎn)生的熱量較大，大量的摩擦熱會(huì)使純鉛片表面易于發(fā)生塑性變形，且還可能會(huì)發(fā)生表面再結(jié)晶[20]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氧化鋁拋光液對(duì)鋁合金化學(xué)機(jī)械拋光性能的研究（英文）[J]. 張澤芳,張文娟,張善端,李富友.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]添加劑對(duì)微晶玻璃化學(xué)機(jī)械拋光的影響[J]. 白林山,王金普,儲(chǔ)向峰.  潤(rùn)滑與密封. 2017(11)
[3]鎂合金AZ91D化學(xué)機(jī)械拋光工藝研究[J]. 黃華棟,卞達(dá),楊大林,趙永武,吳冬燕.  現(xiàn)代制造工程. 2017(02)
[4]304不銹鋼化學(xué)機(jī)械拋光工藝參數(shù)研究[J]. 李慶,陳紹坤,彭亞男,秦洪權(quán),付素芳,蘇建修.  金剛石與磨料磨具工程. 2016(05)
[5]絡(luò)合劑對(duì)藍(lán)寶石晶片化學(xué)機(jī)械拋光的影響[J]. 熊偉,白林山,儲(chǔ)向峰,董永平,陳均,畢磊,葉明富.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2014(07)
[6]高鋁高爐渣的物理化學(xué)性質(zhì)[J]. 張銀鶴,孫長(zhǎng)余,汪琦.  遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
[7]過(guò)氧化氫拋光液體系中釕的化學(xué)機(jī)械拋光研究[J]. 儲(chǔ)向峰,王婕,董永平,喬紅斌,張王兵.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
[8]高精密和超精密機(jī)床[J]. 張曙,衛(wèi)漢華,譚惠民,黃仲明.  航空制造技術(shù). 2012(09)
[9]MEMS器件制造中鎳的化學(xué)機(jī)械拋光研究（英文）[J]. 儲(chǔ)向峰,李秀金,董永平,張王兵,白林山.  稀有金屬材料與工程. 2012(04)
[10]拋光液組分對(duì)硬盤盤基片超光滑表面拋光的影響[J]. 周艷,羅桂海,潘國(guó)順.  納米技術(shù)與精密工程. 2012(02)

碩士論文
[1]鈦合金及鎳基合金化學(xué)機(jī)械拋光研究[D]. 史智豐.大連理工大學(xué) 2017
[2]硬脆材料（藍(lán)寶石、微晶玻璃）晶片化學(xué)機(jī)械拋光研究[D]. 王金普.安徽工業(yè)大學(xué) 2016
[3]超薄304不銹鋼片Roll-to-Roll化學(xué)機(jī)械拋光液研究[D]. 陳佳鵬.河南科技學(xué)院 2016
[4]互連芯片CMP接觸去除過(guò)程數(shù)值模擬分析[D]. 蔡攀攀.福州大學(xué) 2016
[5]金屬鋁鏡直接光學(xué)拋光關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張藝.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[6]光學(xué)微結(jié)構(gòu)飛刀加工自動(dòng)數(shù)控編程與表面質(zhì)量預(yù)測(cè)的研究[D]. 焦洋洋.廣東工業(yè)大學(xué) 2014
[7]金屬釕的化學(xué)機(jī)械拋光研究[D]. 王婕.安徽工業(yè)大學(xué) 2013
[8]鋁合金化學(xué)機(jī)械拋光工藝技術(shù)的研究[D]. 梅錦波.湖南大學(xué) 2013
[9]金剛石飛切最小切削厚度預(yù)測(cè)的研究[D]. 孫婉婷.吉林大學(xué) 2011
[10]微結(jié)構(gòu)表面的金剛石飛切加工研究[D]. 郭兵.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



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