液固耦合传递兆声振动复合化学机械抛光研究

采用液固耦合形式的抛光工具头,实现了兆声作用的柔性灵活附加,计算了多层中间介质情况下的声能量透射率,在此基础上开展了兆声作用下的硅片化学机械抛光实验研究.结果表明,较之传统抛光,在兆声复合抛光作用下硅片的表面质量得到了明显的改善.其中,研磨硅片的粗抛光过程,兆声复合抛光硅片的表面粗糙度Ra均值由0.330 4μm下降到0.075 0μm,传统抛光硅片的Ra均值则由0.310 9μm下降到0.090 3μm;抛光硅片的二次精抛过程,兆声复合抛光硅片的Ra均值降至0.495 nm,传统抛光硅片Ra均值达到0.560 nm.     

兆声化学机械复合抛光及其抛光均匀性的实现

在匹配层结构压电换能器的基础上,通过对兆声压电振子的振动模式进行控制,在横向尺度上实现了兆声抛光工具头振动振幅的均匀化,进而开展了有/无兆声作用下硅片的化学机械抛光实验.抛光后,无兆声作用硅片的表面粗糙度Ra均值达到0.072μm,兆声作用硅片的表面粗糙度Ra均值达到0.020μm.测量了被抛光硅片的平面度,相对于无兆声作用硅片的平面度的PV值28μm,兆声作用硅片PV值显著下降,为21μm.可见,相对于传统化学机械抛光,兆声化学机械复合抛光能够有效地改善原有抛光工艺,提高硅片抛光表面质量,实现其抛光均匀性.     

铌酸锂晶片抛光的主要物理及化学因素分析

光学器件的飞速发展对基体材料铌酸锂不断提出更高要求。为获得满足器件使用要求的超光滑、高平整晶片表面,采用化学机械抛光方法对铌酸锂进行加工。研究过程中,对负载压力、抛光布表面结构、抛光液流量、p H值等工艺参数进行了优化调整,最终制备出平整度较高、表面粗糙度较小的铌酸锂抛光片。实验结果表明,选取Suba 600抛光布、液流量3 m L/s、p H值为10、底盘转速60 r/min、压力为0.16 MPa作为抛光工艺参数可获得高平整、超光滑的铌酸锂抛光片。平面度测量仪与原子力显微镜测试结果表明,所制备LN抛光片的总厚度变化(TTV)为6.398μm,粗糙度(Ra)为0.196 nm。     

聚合物光波导端面磁流变抛光工艺(英文)

光波导端面的表面质量会严重影响光波导器件的光耦合封装性能,耦合封装前必须对波导器件端面进行抛光处理.目前聚合物光波导端面主要依靠传统研磨盘进行抛光处理,该工艺工序复杂、抛光效率低已成为制约聚合物波导器件应用的瓶颈.基于聚合物光波导材料优良的加工特性,通过对比实验提出了聚合物光波导的磁流变端面抛光工艺.采用5μm、0.5μm和1μm粒径的氧化铈抛光粉分别配制研磨盘抛光液及磁流变抛光液对3 mm×3 mm聚合物光波导端面进行抛光实验,发现磁流变加工对聚合物光波导端面进行一次2 m in光栅扫描抛光就具有比传统研磨盘约3 h精、粗抛光较好的端面质量.经过白光干涉仪测量,磁流变抛光后光波导端面表面粗糙度的均方根值达到了2.6 nm,传统端面抛光端面粗糙度均方根值为128.7 nm.通过自动对准耦合平台测试,结果显示通过磁流变端面抛光的光波导的插入损耗由抛光前的32.7 dB降低到了17.8 dB.磁流变抛光方法可以对聚合物光波导端面进行快速、高性能的抛光,在光波导应用领域具有非常广阔的应用前景.     

ITO废靶浸出过程研究

研究了铟锡复合氧化物(ITO)废靶回收工艺中的浸出过程,确定了最佳浸出工艺条件:温度363K;浸出后液酸度100g/L H2S04;浸出时间120 min;液固比8～12;ITO废靶粉粒度≤75μm.在此条件下,铟的浸出率大于99.5%,锡的浸出率为8.0%.     

影响包装产品覆膜强度的工艺因素研究

目的定性并定量地分析影响覆膜产品复合强度的主要因素,提出覆膜过程中应注意的问题和利于提高复合强度的建议。方法采用数学分析中的正交试验法,试图找到最佳覆膜工艺参数,以提高覆膜强度。结果直观最优工艺参数方案为复合温度90℃、复合压力20 MPa、复合速度800 r/min;位级最优工艺参数方案为复合温度80℃、复合压力20 MPa、复合速度800 r/min;可能最优工艺参数方案为复合温度80℃、复合压力25 MPa、复合速度800 r/min。合理的工艺选择范围是平印印刷品的墨层厚度在0~3μm时适宜选择覆膜加工;复合温度一般为85~95℃,墨层较厚时还应适当提高;复合压力为20~30 MPa;复合速度为500~700 r/min。结论通过选择最佳覆膜工艺参数,有效提高了包装印品覆膜强度。     

复合电沉积在制备透射电镜试样上的应用

提出一种用复合电沉积技术制备直径大于0.5μm的无机非金属颗粒透射电镜(TEM)试样的方法,即将悬浮在电镀液中的非金属颗粒连同镀层金属离子共同沉积在电极上,形成厚度适宜、颗粒分布密度高、包埋紧实且易于剥离的复合薄膜,然后将其双喷电解抛光和离子轰击减薄形成颗粒薄区,使电子束可以穿透.对于用该方法制备的导电材料LiCoO2和非导电材料WC的试样做了TEM电子像和电子衍射谱分析.探讨了复合电沉积的阴极动力学过程.     

单晶金刚石机械研磨结合化学辅助机械抛光组合加工工艺

单晶金刚石因具有最高的硬度和最低的摩擦系数常被用来制备超精密刀具,而表面粗糙度是影响刀具寿命的重要指标.提出采用机械研磨结合化学辅助机械抛光的组合工艺抛光单晶金刚石.实验优化并确定的加工工艺如下:先用5μm和2μm金刚石粉研磨单晶金刚石表面,然后采用化学机械的方法去除机械研磨带来的损伤.用该工艺抛光单晶金刚石,表面粗糙度Ra可达0.8 nm(测量区域70μm×53μm).表面拉曼光谱分析表明化学机械抛光的表面只有1 332 cm-1拉曼峰.     

Ni-Ti形状记忆合金电化学抛光工艺研究

为提高Ni-Ti形状记忆合金的表面质量,以Ti50.8Ni(原子分数,%)为基材进行纳米级电化学抛光加工试验。基于自行研制的电化学抛光加工系统及抛光液,通过正交试验和单因素试验,分析了电流密度、抛光时间、抛光温度、电极间距等因素对电化学抛光的影响程度及影响机理。采用Micro XAM-100白光干涉仪对抛光试样进行检测。结果表明:最佳抛光工艺为电流密度J=1.0 A/cm2、电极间距d=15 mm、抛光时间t=140 s、抛光温度θ=15℃。在最佳工艺参数下抛光质量良好,试件表面粗糙度值显著降低至27.8 nm,表面平整均匀、光亮如镜。     

纳秒脉冲激光对316L不锈钢微抛光效果的影响

激光微抛光过程中,激光的能量密度对微抛光效果的影响很大.采用纳秒紫外脉冲激光(波长为355 nm,脉冲宽度为35 ns)对316L不锈钢材料进行微抛光实验研究,分析了工件表面的形貌、扫描速度和离焦距离等因素对激光微抛光效果的影响.通过对4种不同表面形貌的抛光效果比较,发现不仅表面粗糙度会影响抛光质量,而且表面的形貌也对激光微抛光的效果有很大影响;激光微抛光时对确定的激光能量密度存在最佳微抛光效果的扫描速度和离焦距离.提出了355 nm紫外纳秒脉冲激光器对316L不锈钢微抛光效果的最佳工艺参数:激光能量密度为0.14 J/cm2,激光脉冲重复频率为20 Hz,扫描速度为18.6 mm/min,离焦距离为81.2μm.在此工艺参数下,316L不锈钢经过微抛光之后,表面粗糙度由123.23 nm降低至80.96 nm.     

基于永磁体的小口径磁流变抛光装置设计与优化

针对小口径、高陡度光学元件的特点,设计了抛光轮直径为20 mm并运用永磁体作为磁场发生器的磁流变抛光装置.首先根据静磁场基本理论对磁场分布进行计算和仿真,以此为基础对抛光装置进行了详细设计;然后根据装置结构和磁场分布特点,以及流体流动过程中流速与喷管半径之间的关系完成喷管等关键部件的优化;最后提出了双层喷管设计实现屏蔽干扰磁场的方法.实验结果表明,所设计的装置能够实现磁流变液的稳定循环,并获得稳定的去除函数.为确定该装置的材料去除能力,使用K9玻璃进行了工艺实验,确定了K9光学元件的峰值去除效率为4.2μm/min.     

石英玻璃的磁性磨粒光整加工试验

针对石英玻璃表面光整难度大的问题,探讨了磁性磨粒光整加工(MAF)的加工工艺及加工效果.选用金刚石磨粒制备的非固结磁性磨料,对石英玻璃进行光整加工试验.在其他参数不变的情况下,得到最佳主轴转速为960 r/min,最佳加工间隙为2 mm.研究分析了加工时间和前道工序的表面粗糙度对工件表面粗糙度的影响规律,并得到表面粗糙度R_a、R_z随时间变化的趋势图.在此条件下,经4种不同粒度金刚石磨料依次加工,最终工件表面粗糙度R_a由0.325μm下降到0.016μm,R_z由2.69μm下降到0.12μm.结果表明:MAF对石英玻璃具有较好的光整效果,为石英玻璃的表面光整提供了一种新工艺.     

光纤定位器件微小孔抛光技术

提出了利用金刚石涂层的金属线对光纤定位器件上微小孔抛光的新方法．为验证该方法,设计并制造了一个微型样机．该机器采用了振动系统以提高加工效率．为优化加工参数进行了系统的工艺研究．实验结果表明,采用这种抛光方法加工的微小内孔表面粗糙度可达到0．065μm．     

碲锌镉晶片机械研磨和机械抛光工艺研究

研究了碲锌镉(CZT)晶片表面的机械研磨和机械抛光工艺.采用不同粒度的Al2O3磨料对CZT晶体表面进行机械研磨和机械抛光,并研究了工艺参数变化对CZT晶体表面质量、粗糙度、研磨速度和抛光速度的影响.结果表明,机械研磨采用粒度2.5μm的Al2O3磨料,最佳的研磨压力和研磨盘转速分别为120g/cm.和75r/min,...     

熔融铈快速抛光CVD金刚石厚膜及表面分析

利用熔融稀土铈(Ce)对CVD金刚石厚膜进行了抛光研究.详细讨论了工艺参数对抛光速率和表面粗糙度Ra的影响,获得了最佳抛光工艺.通过对抛光后金刚石膜表面的拉曼光谱(Raman)、俄歇能谱(AES)、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)的分析,探讨了抛光机理.结果表明:该方法有很高的抛光速率,可达每小时数百微米.抛光后金刚石膜的Ra从10.845μm降低至0.6553μm.抛光的热处理工艺不但没有破坏金刚石表面的原始结构,而且由于铈对石墨的优先刻蚀,抛光后金刚石膜表面的石墨含量还大大减少.     

双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面 微观形貌演变研究

针对各向异性合金材料电解加工过程中,加工表面形貌难以控制的问题,利用位置函数建立双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观材料模型,进而建立电解加工仿真微观物理模型,分析加工表面微观形貌随宏观工艺参数演变的规律。研究结果表明：电解液流速在14.7~23.4 m/s、进给速度在1.7~2.3 mm/min范围内,随着电解液流速和进给速度的增加,加工表面粗糙度Ry越低;当加工电压为21 V、进给速度为2.3 mm/min、电解液流速为23.4 m/s时,加工表面最光洁,Ry值达最小,为0.677 μm。从微观形貌演变仿真可以看出,获得最光洁加工表面经历了先粗化后抛光的过程。     

静电自组装制备复合磨粒及其 对铜的抛光特性研究

研究苯代三聚氰胺甲醛（BGF）微球与阳离子型聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）、阴离子型聚电解质聚4－苯乙烯璜酸钠（PSS）之间的吸附特性,利用静电自组装技术改变和控制BGF微球的荷电特性,制备出不同形式的PEi BGF/SiO2复合磨粒,以Zeta电位、透射电子显微镜（TEM）和热重分析（TG）等手段对复合磨粒进行了表征,并利用这些复合磨粒制备了铜片抛光用的复合磨粒抛光液。抛光试验表明,吸附在聚合物微球表面和游离于抛光液中的SiO2磨粒在抛光中均起到材料去除作用。传统单一SiO2磨粒抛光液的铜材料去除率为264 nm/min,PE0 BGF/SiO2混合磨粒抛光液的铜材料去除率为348 nm/min,PE3 BGF/SiO2复合磨粒抛光液的铜材料去除率为476 nm/min。经上述3种抛光液抛光后的铜表面,在5 μm×5 μm范围内,表面粗糙度Ra从0.166 μm分别降至3.7 nm、2.6 nm和1.5 nm,峰谷值Rpv分别小于20 nm、14 nm和10 nm,复合磨粒抛光液对铜片有良好的抛光性能。     

基于多功能加工平台的微细电解加工

电解加工在加工过程中因难以控制加工形状而很少应用在微细加工领域,为了对微细电解加工可行性进行探索,设计了多功能微细加工平台,利用多功能微细加工平台可为微细电解加工在线制作电极,采用低加工电压、低浓度的钝化电解液、高频窄脉冲电源和高速旋转的微细电极,进行了微细电解加工实验,取得了很好的工艺效果,加工间隙是影响加工精度的关键因素,设计了一个加工间隙控制伺服系统,以保证微小的加工间隙,在厚为100μm的不锈钢薄片上用微细电解打孔加工出直径为65μm的微小孔,利用微细电解加工时电极无损耗,提出采用简单圆柱微细电极进行微细电解铣削,加工出较高精度的微结构,取得了较好的工艺效果,从而验证了该微细电解加工装置的微细加工能力和方法的可行性。     

高温蒸煮袋干式复合工艺研究

使用干式复合法制备了结构为PET 12μm/Al 9μm/PA66 15μm/CPP 70μm的蒸煮包装袋;优化了聚氨酯胶的涂布量和熟化工艺;考察了复合膜阻隔O2和水蒸气的能力;并检测了复合膜的溶剂残留量.结果表明,该工艺生产的高温蒸煮袋质量较优.     

基于SiC纳米工作液和常规乳化液的高速走丝电火花线切割加工表面特性的对比研究

以SiC纳米液为工作介质,研究高速走丝电火花线切割加工表面的特性.采用两步法制备SiC纳米流体,并与乳化液或去离子水混合作为纳米工作介质,多次切割SKH-51高速钢.利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析表面微观形貌和纳米面粗糙度,利用Taylor-Hobson-50粗糙度仪测量宏观表面粗糙度,利用能谱仪(EDS)检测表层的化学成分.SiC/乳化液纳米工作液、常规乳化液、SiC/去离子水纳米工作液三种不同介质加工样品的纳米面粗糙度Sq分别为64.7 nm、135 nm和22.8 nm,重铸层厚度分别为11μm、16μm、14μm,宏观表面粗糙度Ra分别为1.4640μm、1.7923μm和1.3149μm.与常规乳化液加工相比,SiC纳米工作液均无明显的电极丝放电痕迹,但SiC/去离子水纳米工作液有明显的黑白条纹,表面光洁度劣于SiC/乳化液纳米工作液.SiC纳米工作液加工的表面均未呈现蜂窝状,陨石坑大而浅,微观裂纹均不明显,孔洞呈细针孔状,其中SiC/乳化液纳米工作液加工的表面针孔更细而少.SiC纳米工作液能有效提高高速走丝电火花线切割加工表面的质量.