本文關(guān)鍵詞：單晶金剛石CMP工藝及在刀具刃磨中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 單晶金剛石 化學(xué)機(jī)械拋光 機(jī)械研磨 圓弧刃金剛石刀具

【摘要】：單晶金剛石在力學(xué)、光電學(xué)、熱學(xué)等方面都具有極其優(yōu)異的性能,廣泛運用于工業(yè)、國防等領(lǐng)域。若要使得單晶金剛石材料合理而充分地表現(xiàn)其優(yōu)異特性,必須借助于成熟的材料加工及處理方法來獲得超光滑低損傷表面。目前運用廣泛的機(jī)械研磨拋光法或是其他一些加工方法如激光拋光、動摩擦拋光、熱鐵盤拋光等都無法獲得低損傷的最終表面,而化學(xué)機(jī)械拋光法理論上可以獲得超光滑低損傷的金剛石加工表面。本文通過研究金剛石化學(xué)機(jī)械拋光工藝,優(yōu)化研磨拋光工藝參數(shù)來提高金剛石加工表面質(zhì)量,并最終嘗試將該加工技術(shù)運用于提高圓弧刃圓柱后刀面單晶金剛石車刀后刀面表面質(zhì)量。主要研究內(nèi)容如下：(1)機(jī)械研磨是化學(xué)機(jī)械拋光的預(yù)處理工序,本文從磨料、研磨盤、研磨壓力以及研磨盤轉(zhuǎn)速等方面優(yōu)化了研磨工藝。在優(yōu)化后的工藝條件下研磨40 min,金剛石表面粗糙度Ra降至10 nm以下,且沒有明顯機(jī)械劃痕,為后續(xù)的化學(xué)機(jī)械拋光提供了良好的初始加工表面。(2)金剛石化學(xué)機(jī)械拋光是機(jī)械與化學(xué)相互協(xié)同作用的結(jié)果,拋光液中氧化劑對金剛石氧化性的強(qiáng)弱是化學(xué)作用的直觀體現(xiàn)。使用Fenton(過氧化氫與硫酸亞鐵混合溶液)作為氧化劑進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光可以獲得非常光滑的加工表面。(3)化學(xué)機(jī)械拋光過程中影響機(jī)械作用強(qiáng)弱的主要因素為磨料、壓力及拋光轉(zhuǎn)速等。通過優(yōu)化拋光工藝參數(shù)使機(jī)械作用與化學(xué)作用實現(xiàn)平衡,并在優(yōu)化后的工藝條件下拋光金剛石90 min獲得Ra 2 mm以下的超光滑表面,局部粗糙度Ra達(dá)到0.308 nm(檢測區(qū)域70μm×50μm)。(4)通過Raman光譜分析、掃描電鏡分析等檢測手段研究金剛石化學(xué)機(jī)械拋光后表面情況,推測材料去除機(jī)理。(5)設(shè)計并搭建了圓弧刃金剛石刀具圓柱后刀面化學(xué)機(jī)械拋光試驗臺。在該試驗臺上進(jìn)行單晶金剛石車刀化學(xué)機(jī)械拋光90 min,可以使刀具后刀面線粗糙度Ra由280nm以上降至110nm左右。
【關(guān)鍵詞】：單晶金剛石 化學(xué)機(jī)械拋光 機(jī)械研磨 圓弧刃金剛石刀具
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG58;TG712
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 研究背景與意義9-11
• 1.1.1 單晶金剛石結(jié)構(gòu)與性質(zhì)9
• 1.1.2 單晶金剛石的應(yīng)用9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 金剛石研磨拋光技術(shù)11-13
• 1.2.2 金剛石材料去除機(jī)理13-14
• 1.2.3 金剛石CMP技術(shù)14-15
• 1.2.4 單晶金剛石車刀研拋工藝15-16
• 1.3 課題來源與研究內(nèi)容16-18
• 1.3.1 課題來源16
• 1.3.2 論文研究內(nèi)容16-18
• 2 單晶金剛石研磨工藝優(yōu)化18-29
• 2.1 實驗條件和方法18-19
• 2.2 磨料的選擇19-21
• 2.3 研磨盤的選擇21-25
• 2.4 研磨工藝參數(shù)的確定25-28
• 2.4.1 研磨壓力的影響25-27
• 2.4.2 研磨盤轉(zhuǎn)速的影響27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 單晶金剛石CMP工藝優(yōu)化29-44
• 3.1 拋光液組分分析29-36
• 3.1.1 拋光液基本組成成分29-30
• 3.1.2 拋光液中氧化劑的選擇依據(jù)30-31
• 3.1.3 不同氧化劑對拋光效果的影響31-36
• 3.2 拋光工藝參數(shù)確定36-40
• 3.2.1 磨料種類對表面粗糙度的影響36-38
• 3.2.2 拋光壓力對表面質(zhì)量的影響38-40
• 3.3 單晶金剛石CMP機(jī)理研究40-42
• 3.3.1 單晶金剛石拋光表面拉曼分析40-41
• 3.3.2 單晶金剛石拋光表面掃描電鏡分析41
• 3.3.3 單晶金剛石CMP材料去除機(jī)理41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 利用CMP技術(shù)研拋圓弧刃金剛石車刀44-58
• 4.1 單晶金剛石車刀幾何參數(shù)及壽命影響因素44-46
• 4.1.1 試驗用單晶金剛石車刀幾何參數(shù)44-46
• 4.1.2 影響金剛石刀具使用壽命的因素46
• 4.2 單晶金剛石車刀CMP試驗臺搭建46-52
• 4.2.1 試驗臺整體結(jié)構(gòu)設(shè)計46-50
• 4.2.2 圓柱后刀面自動拋光運動分析與運動控制50-52
• 4.3 圓弧刃金剛石車刀后刀面CMP拋光試驗52-57
• 4.3.1 單晶金剛石車刀研磨拋光工藝確定52-55
• 4.3.2 圓弧刃金剛石車刀CMP拋光效果分析55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王坤;CVD金剛石膜化學(xué)機(jī)械拋光工藝研究[D];大連理工大學(xué);2010年

本文編號：612978