苯并三唑对铜/磷酸体系电化学腐蚀抑制作用

为确定苯并三唑(BTA)在铜的电解抛光液中的腐蚀抑制作用,研究铜在30％ (质量分数）H₃PO₄+0.01 mol/L BTA抛光液中的电化学行为,测试铜在该抛光液中的极化曲线以及静态腐蚀量．应用原子力显微镜和能谱分析,观测不同阳极电势下静态腐蚀后的铜表面形貌并分析CuBTA膜的形成过程．结果表明,一定阳极电势范围下铜先行溶解,表面粗糙度加大,之后铜离子吸附BTA分子在表面逐渐形成CuBTA覆盖层,铜的溶解速度受到抑制,表面粗糙度稳定于一较低值．为保证CuBTA膜的形成,铜片所加的静态阳极电势应在0.5 V以下,本实验条件下形成稳定的CuBTA膜需要2 min．     

注入能量对硅片的表面性能影响的研究

以单晶硅(111)作为研究对象,选用注入剂量为8×1015ions／cm2,注入能量分别为50,80和120 keV的C+注入方法对单晶硅片进行离子注入．利用原位纳米力学测试系统对C+注入前后硅片的纳米硬度和弹性模量进行测定,在UMT-2型微摩擦试验机上对C+注入前后硅片开展往复滑动微摩擦实验,研究其摩擦系数和声发射信号的变化,采用T-1000型表面轮廓仪测量C+注入前后硅片的磨损量,利用S-3000N型扫描电子显微镜表征C+注入前后硅片的磨损机理．结果表明,C+注入能量为50 keV硅片的纳米硬度和弹性模量大幅减小,而其他2种注入能量的纳米硬度和弹性模量与单晶硅相差较小;C+注入后硅片的减摩效果得到了提高,在小载荷下其摩擦系数大幅度降低,但在载荷达到一定值后,摩擦系数和声发射信号会迅速增加并且产生磨痕;注入能量为120 keV的硅片的减摩效果最佳,注入能量为80 keV和120 keV的硅片的抗磨性能较好;C+注入前后单晶硅片的磨损形貌在小载荷下以黏着磨损为主．     

SO2-4对块体纳米晶铜阳极极化行为的影响

为了揭示SO₂^-4对块体纳米晶铜耐蚀性能的影响规律,利用电化学方法,结合X射线衍射、能谱分析、扫描电镜等表面分析技术,研究了惰性气体沉积原位温压法制备的块体纳米晶铜在不同质量分数（0.3%、1.3%、2.3%、3.3%和4.3%）Na₂SO₄溶液中的阳极极化行为.结果表明,随着SO₂^-4的增多,纳米晶铜的致钝电流密度增大,而致钝电位降低.在0.3%的Na₂SO₄溶液中加入1%的NaCl,纳米晶铜阳极极化行为发生明显变化,Cl^-在纳米晶铜表面形成难溶于水的CuCl保护钝化膜,纳米晶铜致钝电流密度降低,活化-钝化过渡区电流密度下降速率显著减小.     

应用圆筒形行波压电振子的流体抛光实验研究

应用圆筒形行波压电振子设计了流体振动抛光装置。选取压电振子第十阶弯曲模态作为硅片抛光实验的工作模态,利用化学机械抛光浆料作为抛光液体,对不同表面形貌的硅片进行了抛光实验。实验结果表明硅片表面粗糙度得到改善。该方法也说明流体振动抛光更加适用于对已经具有较高表面平整度的抛光片进行二次抛光。     

外加电对边界油润滑下摩擦系数的影响

利用外加电压实现对摩擦系数的主动控制是摩擦学者长期追求的目标之一．本实验应用球盘式摩擦试验机，针对150SN油润滑下的GCrl5／45″摩擦副，考察了外加直流电压极性、外加直流电流大小、以及外加交流电压的频率对其摩擦和润滑性能的影响，并对其作用机理进行了分析．实验结果表明，外加直流电压的极性对GCrl5／45″摩擦副间的摩擦系数和润滑状况有很大的影响；一定范围内的外加电流大小的影响只是程度上的不同而已；外加交流电压的影响则综合了由极性和幅值的变化所带来的影响，其变化频率也是重要的摩擦学性能影响参数．结合作者先前的工作及其他有关文献，对外加电压的影响机理进行了初步分析，认为外加电是通讨影响界面摩擦电化学反应所形成的表面氧化膜的性质和状态来影响摩擦和润滑性能的．     

铝合金表面油胺/微弧氧化复合膜层的耐磨性

为提高铝合金表面耐磨性能,采用微弧氧化(MAO)技术在硅酸盐电解液中对2024铝合金进行表面处理,制备微弧氧化陶瓷层;然后通过浸泡法在陶瓷层表面覆盖一层油性涂层,形成复合膜层,以期提高铝合金表面耐磨性能。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别观察复合膜层的表面形貌及物相组成;利用原子力显微镜AFM测试复合膜层的表面粗糙度;利用摩擦磨损试验仪分析复合膜层的摩擦系数。在SEM的观察下复合膜层比微弧氧化陶瓷层更为平整。另外,AFM的结果显示复合膜层的表面粗糙度比微弧氧化陶瓷层降低了73%左右;摩擦磨损检测显示复合膜层的摩擦系数在0.1左右,波动幅度较小,而微弧氧化陶瓷层和铝合金的摩擦系数达0.4左右,波动幅度较大。     

聚四氟乙烯、石墨等粒子与镍磷化学共沉积复合镀层的研究

由化学镀得到的聚四氟乙稀、石墨、氟化石墨、硫化钼及氟化钙粒子等与镍磷一起沉积的五类自润滑复合镀层。在环块试验机及销盘试验机上研究了其摩擦磨损特性。得出其摩擦系数与抗磨性、试验负荷、粒子含量和镀层的热处理与否有关。与淬火GCr15和氮化过的钢相比,自润滑复合镀层具有低的摩擦系数,比之纯Hi-p镀层其摩擦系数也较低。 由AES和SEM对磨损表面进行分析,当表面的Ni-p逐步磨去时,固相润滑粒子逐步暴露。对细粒子来说(如小于2μm的PTFE)能在对磨件表面形成转移膜,降低摩擦系数,其磨损率略有提高。但如粒子过大(如大于2μm的石墨)则石墨粒子压延并抛光,或碎裂脱落,也能转移并降低摩擦,但使磨损量大为增加。     

透镜抛光摩擦系数的时变特性及其影响因素

在透镜抛光过程中，工件与磨具间的摩擦力矩等于上模的转动力矩及与其连接的转动件消耗的转矩之和．基于这一方程，给出了摩擦系数的计算方法；分析了工艺参数对摩擦系数的影响；得出了透镜的抛光摩擦系数随时间变化的规律，为深入研究摩擦特性提供了依据     

透波性Si3N4陶瓷铣削过程刀具-工件摩擦特性

透波性Si_3N_4陶瓷是制造天线窗的主要材料之一,铣削过程中刀具-工件摩擦特性与加工表面形貌紧密相关.本文以透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工为研究对象,通过分析加工过程中刀具-工件接触关系得到摩擦接触区域主要集中于切削刃后刀面与工件表面;探究了不同加工机理下接触区域摩擦机理,塑性域加工摩擦机理为粘着摩擦、刀具表面粗糙度波峰犁沟摩擦和陶瓷粉末滚动摩擦,脆性域加工还包含碎裂型陶瓷颗粒犁沟摩擦;在此基础上应用已有的微观表面形态与表面接触的摩擦力及摩擦系数理论给出了Si_3N_4陶瓷与铣刀材料的摩擦系数计算公式;通过实验对分析结果进行了验证.结果表明:透波性Si_3N_4陶瓷加工机理转变的临界切深值大于0.3 mm且小于0.4 mm;摩擦系数计算公式最大误差率为20.46%,能在一定程度上反映加工过程中摩擦特性演化规律;加工机理初始转变阶段,摩擦系数值降低,且摩擦系数对表面粗糙度影响呈现三阶多项式分布规律.该研究为提高透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工表面质量提供了参考.     

放电等离子烧结NdFeB永磁材料的电化学腐蚀行为研究

利用极化曲线和电化学阻抗谱技术研究了放电烧结NdFeB永磁材料在不同电化学环境下的腐蚀行为及其动力学过程．结果表明：在碱性环境中,磁体的电化学反应受表面电荷传递过程的控制,由于磁体表面形成了一层致密的保护膜,磁体表现出明显的钝化特征;在弱酸性环境中,磁体的电化学反应受表面活性物质吸附过程控制,磁体表面的阳极(富Nd相)区域存在电化学反应的活性通道,磁体因此很容易发生电化学腐蚀;与传统烧结磁体相比,放电等离子烧结磁体具有更好的耐蚀性．     

化学机械研抛过程流体和磨粒分布特性仿真

为深入理解化学机械抛光过程中的摩擦磨损机理,仿真研究了不同工况对抛光作用的影响规律.建立考虑多相流和离散相的三维CFD模型,研究不同工况下晶片和抛光垫间抛光液的速度和压力分布以及抛光磨粒的分布规律.结果表明:膜厚越小,抛光垫和晶片的转速越大,磨粒的分布密度越小.对流体速度和压力分布规律以及磨粒分布特性进行仿真分析,研究抛光过程中磨粒对晶片表面的动压作用过程.用疲劳断裂能量守恒理论,建立可定量分析各种工况下材料去除率的预测模型,采用Matlab软件对去除率模型进行仿真计算,得到不同工况下碳化硅晶片的去除率曲线.结果表明,抛光垫转速越大,膜厚越小,材料去除率越大,但去除率随着抛光的进行呈现减小的趋势.相比抛光垫转速对去除率的影响,膜厚对去除率的影响较小.     

Effects of Electric Potentials on Tribological Properties of SiC/HT200 Pairs in NaOH Solutions

On a self-developed circular-translation polishing machine, the influence of different electric potentials on the friction coefficient and wear properties of SiC/HT200 friction pair, which contacted as one electrode, were studied in NaOH solutions. The results show that the friction coefficient of SiC/HT200 pair is 0.25 under no externally applied potential; but it decreases to 0.23 while applying +3 V polarization potential on the pair; in contrast, it increases to 0.30 when applying -3 V polarization potential on the pair. And the polished SiC surface under +3 V potential is much smoother, while there are clear ploughing marks and adhesive region on the polished SiC surface under zero and -3 V potential, respectively. The mixed tribo-electrochemical friction model has been proposed and the mechanisms of the electric effects on the tribological properties of SiC/HT200 friction pair in NaOH electrolyte are addressed. Results and discussion show that the anodic passivation technique may be used for hastening the running-in process of SiC/Fe friction pairs, as well as for polishing SiC to increase its materials removal efficiency while maintaining good surface quality.     

Preparation of Non-spherical Colloidal Silica Nanoparticle and Its Application on Chemical Mechanical Polishing of Sapphire

Non-spherical colloidal silica nanoparticle was prepared by a simple new method, and its particle size distribution and shape morphology were characterized by dynamic light scattering(DLS) and the Focus Ion Beam(FIB) system. This kind of novel colloidal silica particles can be well used in chemical mechanical polishing(CMP) of sapphire wafer surface. And the polishing test proves that non-spherical colloidal silica slurry shows much higher material removal rate(MRR) with higher coefficient of friction(COF) when compared to traditional large spherical colloidal silica slurry with particle size 80 nm by DLS. Besides, sapphire wafer polished by non-spherical abrasive also has a good surface roughness of 0.460 6 nm. Therefore, non-spherical colloidal silica has shown great potential in the CMP field because of its higher MRR and better surface roughness.     

单晶SiC的化学机械抛光及其增效技术研究进展

为了解决传统SiC化学机械抛光(CMP)加工效率低的问题,针对单晶SiC表面抛光质量和材料去除率指标,综述了应用传统碱性抛光液、混合磨粒抛光液及含强氧化剂抛光液对单晶SiC进行化学机械抛光的研究现状;为了提高SiC-CMP的化学和机械两方面作用,对SiC-CMP催化辅助增效技术、SiC电化学机械抛光(ECMP)技术、固结磨料抛光、光催化辅助抛光等增效新技术进行了系统综述;对SiC-CMP及其增效技术进行了分析、讨论,指出了当前的研究难点,展望了进一步提高单晶SiC抛光效率的研究方向.     

成膜电位对2205 双相不锈钢在NaCl溶液中电化学行为的影响

不锈钢耐蚀性与钝化膜形成条件密切相关。采用动电位极化法、电化学阻抗谱和Mott⁃Schottky方法,研究了成膜电位（相对于饱和甘汞电极（SCE）的电位）对2205双相不锈钢（2205DSS）钝化膜在质量分数为3.5%的 NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,2205DSS在25 ℃下质量分数为3.5%的NaCl溶液中具有良好的耐蚀性能;在0.10 V和0.60 V的成膜电位下,钝化膜形成过程为先多孔后致密,而成膜电位为0.90 V时,钝化膜最后还额外经历了一个疏松多孔的形成过程;随着成膜电位的增加,钝化膜中施主密度与受主密度均增加,钝化膜生成速率增加,但也促进了侵蚀性阴离子吸附性的增加;钝化膜外层缺陷和多孔性随成膜电位的增加而增加,导致钝化膜厚度增加;钝化膜内层膜在0.60 V的成膜电位下致密性最好,随着成膜电位增加至0.90 V,内层氧化物变为多孔,钝化膜致密性退化,钝化膜破裂倾向最大。     

碳化硅超声-电化学机械抛光试验研究

为探究超硬脆碳化硅(Si C)材料的高效研抛方法,分别应用铸铁抛光盘、聚氨酯抛光盘、半固结磨粒抛光盘在自来水、KOH溶液、芬顿反应液3种研抛液中通过控制变量法对Si C进行了超声-电化学机械研抛试验,得到以试件材料去除率和表面质量为评价指标的优化抛光工艺参数.试验结果表明:使用铸铁抛光盘时材料去除率高,但表面质量差;使用半固结磨粒抛光盘时表面质量最好,但材料去除率低;芬顿反应液对提高试件的材料去除率效果最好;在试件与抛光盘之间的电压为+10 V时,试件的材料去除率最高,比无电压时提高了55.1%;当试件保持环施加超声振动后,比无超声时材料去除率提高了91.7%,可见超声振动对Si C试件抛光起主要作用.     

Determination of efficient superfinishing conditions for mirror surface finishing of titanium

To determine mirror surface finishing conditions and efficient and economical superfinishing conditions for pure titanium and titanium alloys, an abrasive film is used when superfinishing is performed under varying conditions. These conditions include the workpiece rotation speed, the oscillation speed, the contact pressure of the roller, the hardness of the roller, and the type of abrasive film. The superfinishing device is applied to polishing a thin and long cylindrical bar. A micro-finishing film and a lapping film were used as abrasive films. Al₂O₃ grains or SiC grains were used as abrasives. The surface roughness of a polished workpiece was measured using a stylus-type surface-roughness measuring instrument. As a result, the conditions to improve the polishing surface efficiently include high values for the workpiece rotation speed, oscillation speed and contact pressure. The roller hardness has no effect on the efficient polishing conditions. The mirror finish of a surface can be created using lapping film of 3 μm with Al₂O₃ grains after polishing to a steady surface roughness under the efficient polishing conditions.     

铜抛光液的电化学行为研究

为分析用于超大规模集成电路(ULSI)中铜化学机械抛光(CMP)所使用抛光液的添加剂对铜硅片的氧化、溶解和腐蚀抑制行为,以双氧水为氧化剂,柠檬酸为络合剂,苯丙三唑(BTA)为腐蚀抑制剂,在pH5的条件下进行抛光液的电化学行为研究.测试了铜在抛光液中的极化曲线、交流阻抗谱以及静腐蚀量.试验结果表明:添加络合剂柠檬酸降低了原来处于钝化状态下的铜抛光液系统的阻抗;加入缓蚀剂BTA后,Cu-H2O2-Citric acid-BTA系统的交流阻抗值增大.测试到的Cu-H2O2-Citric acid系统由于存在铜的不可逆氧化过程,导致了Warburg阻抗的存在;添加BTA后,在铜的表面生成了CuBTA的缓蚀膜,抑制了铜的腐蚀并改变了铜在Cu-H2O2-Citric acid系统中的电化学反应过程.     

荧光分析法在化学机械平面抛光技术中的应用

化学机械平面抛光技术是通过化学力和机械力获得平滑表面的平坦化技术。化学作用和机械作用是材料整个去除现象的主要因素,使这两个作用达到平衡,可以获得无损伤超平滑的加工表面。因此,为了解化学机械平面抛光的全过程,本文提出采用荧光分析法即激光诱导荧光法,来研究抛光液和抛光垫对材料去除、加工参数对表面质量和加工效率的影响,从而来量化抛光液,提高抛光质量与效率。     

Passivation Mechanism of 316L Stainless Steel in Oxidizing Acid Solution

The compositions and the chemical valence states of elements of 316L stainless steel passive film formed in the oxidizing acid solution were studied by X-ray Photoelectron Spectroscopic (XPS) analysis. The electrochemical polarization curve was measured. The passivation process in the oxidizing acid solution was studied by AC impedance technology. The results indicated that the stable compounds layer was formed on the surface of the sample and the adsorption was the main step in the nitrite solution during passivation process. The catalysis passivation mechanism was put forward according to the experimental results. During passivation process, the water molecule was adsorbed on the surface of the sample at first in the oxidizing acid solution. The oxidizer in the solution played a role as catalyst. The oxide and hydroxide, which could be changed each other and finally formed stable passive film, were generated from adsorbing intermediate under the catalytic action. The mathematical models for predicting the steady polarization curve and the AC impedance spectra at certain conditions have been obtained. The passivation mechanism of 316L stainless steel in the oxidizing acid solution can be interpreted by the catalysis passivation mechanism.