熔融石英玻璃衬底的平面研磨加工实验研究

熔融石英玻璃衬底的研磨加工是其超光滑抛光加工的基础工序。采用游离磨料对熔融石英玻璃进行单面粗研和精研加工,研究磨料质量分数、研磨盘转速、研磨液流量和研磨时间对石英玻璃表面质量和材料去除率的影响。结果表明:粗研过程中,随着磨料质量分数、研磨盘转速、研磨液流量的增大,工件材料去除率先增大后减小;随着加工时间的延长,表面粗糙度R_a逐渐达到稳定水平。在磨料质量分数4%、研磨液流量20 mL/min、研磨盘转速60 r/min、加工30 min时,熔融石英玻璃衬底的表面粗糙度R_a达 0.11 μm。在熔融石英玻璃衬底的精研过程中,选用平均粒径3 μm的CeO₂加工50 min后的表面粗糙度R_a最低,为4.11 nm。      

圆光栅玻璃的游离磨料研磨抛光加工工艺

用游离磨料对圆光栅玻璃表面进行了研磨抛光实验,讨论了磨粒尺寸、磨料质量分数、加工时间、研磨盘转速、加载压力、抛光垫材料对试件表面粗糙度和材料去除率的影响。研究表明,硬质抛光垫能更好地保持试件的平面度。获得的优化工艺参数组合为:研磨盘转速75r/min;磨料质量分数10%;研磨液流量10mL/min;5μm的Al2O3加载压力0.019MPa,粗研20min;1μm的Al2O3加载压力0.015MPa,精研20min;30nm的CeO2加载压力0.012MPa,精抛10min。在该工艺组合下,获得了表面粗糙度值Ra为3.3nm、平面度为5μm的圆光栅玻璃。     

氧化铝陶瓷的精密抛光性能研究

为考察氧化铝陶瓷的精密抛光性能,将氧化铝陶瓷试片置于陶瓷工作环与研磨盘间进行研磨试验。用120目砂纸初磨试样,使试片原始表面粗糙度为1.49μm;使用碳化硅研磨液抛光,抛光过程中改变研磨液的浓度、粒径、载质量、转速及时间,并观察不同参数下氧化铝陶瓷试片的抛光效果。试验结果表明:采用粒径2μm的碳化硅磨粒,在轴向载质量为9 kg、磨盘转速为90 r/min、研磨液浓度为35%的工艺条件下连续研磨50 min,可使氧化铝陶瓷的表面粗糙度从初始的1.49μm迅速下降至0.22μm,表面质量改善率达到85%。在SEM电子显微镜及3D表面轮廓仪下观察,其试片表面由原先凹凸不平的粗糙表面变成平坦如镜的光滑表面,验证了氧化铝陶瓷材料良好的精密抛光加工性能。     

氮化铝陶瓷基片的集群磁流变效应研磨加工

采用集群磁流变效应研磨加工方法对氮化铝(AlN)陶瓷基片进行研磨加工,系统地分析了主要工艺参数的影响和最终经过精密研磨后的加工表面形貌特征。结果表明,集群磁流变效应研磨加工方法可以实现对氮化铝(AlN)陶瓷基片的高效率高精度研磨加工,原始表面Ra1.730μm经过粗研10 min和精研30 min后可以达到0.029μm,下降两个数量级。在粗研阶段,选用二氧化硅磨料#4000、磨料体积分数12%、研磨盘转速150 r/min、研磨压力3.5 kPa,可以获得较高的材料去除率和较光滑的加工表面。     

抛光液中磨料和化学成分对单晶MgO基片化学机械抛光的影响

采用扫描电子显微镜和高分辨粒径分析仪对不同抛光液中磨料形貌、平均粒径大小和粒径分布范围进行观测分析,研究了SiO2磨料特性及各种无机酸对单晶MgO基片抛光材料去除率和表面粗糙度的影响.试验结果表明,使用粒径分布较窄的球形磨料和磷酸反应剂配制成抛光液,可以得到较高的材料去除率和较低的基片表面粗糙度.通过对抛光参数的进一步优化,采用抛光压力42 kPa,抛光转数100 r/min和抛光液流量30 mL/min,对单晶MgO基片进行化学机械抛光加工,单晶MgO基片抛光材料去除率可达到400 nm/min,抛光后的基片表面粗糙度Ra降低至0.4 nm.该抛光工艺已具有一定的实用价值.     

金属钼圆基片平面研磨及其表面创成机理研究

目的 实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法 采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,对比钼材与高硬脆和高塑性材料,揭示其研磨工艺特性、探究其表面创成机理。结果 钼圆基片材料去除快慢和表面形貌受各因素作用的综合影响。CeO2磨料适合钼圆基片的研磨加工,材料去除方式为二体、三体摩擦塑性去除;在研磨过程中,MRR随研磨盘转速、研磨压力的递增而先增大后减小,在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa条件下MRR达到最大;除磨料因素外,其他工艺因素对表面粗糙度的影响较小;MRR和Ra随加工时间的延长而趋于稳定;使用粒径W1 CeO2磨料在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa下研磨40 min后,表面粗糙度Ra由46 nm降至9.53 nm,MRR达1.16 mg/min。结论 采用游离磨料研磨方法在优化工艺条件下可以有效降低表面粗糙度,获得良好表面。     

单晶α-氧化铝晶圆的研磨特性研究

开发微孔陶瓷研磨装置,并制备GC磨料和C磨料研磨盘,分别对单晶α-氧化铝晶圆进行研磨加工试验。试验结果表明:与C磨料研磨盘相比,GC磨料研磨盘对单晶α-氧化铝晶圆的研磨效果更佳;使用GC磨料研磨盘研磨10 min后,晶圆材料去除率为1.05～1.15μm/min,表面粗糙度S_a达15～16 nm;在研磨40～50 min时,研磨盘的研磨效率下降,晶圆材料去除率增加至1.4～1.5μm/min,但表面粗糙度S_a仅提高至15.5～16.5 nm。尽管如此,在保证表面加工质量的前提下,晶圆的材料去除率仍能达到1μm/min以上的工业加工标准,表明所开发的微孔陶瓷研磨装置能够较好地满足单晶α-氧化铝晶圆的研磨加工要求。     

18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

单晶蓝宝石高效超精密加工技术研究

针对光电子器件、集成电路等应用领域对单晶蓝宝石高质量的表面需求,而单晶蓝宝石自身的硬度和良好的化学稳定性给抛光带来较大的困难。文章在分析、对比直接采用2μm金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石基片效果的基础上,提出机械研磨与化学机械抛光相结合的工艺抛光蓝宝石。结果表明,采用10μm的碳化硼磨料机械研磨蓝宝石,材料去除率为8.03μm/h,表面粗糙度Ra由1.18μm迅速降至22.326 nm;采用粒径为2μm和0.5μm的金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石晶片,有效的去除机械抛光带来的损伤,最后表面粗糙度Ra可达0.55 nm。此抛光工艺能满足蓝宝石晶体高效、超光滑、低损伤的抛光要求。     

固结磨料研磨K9玻璃的工艺优化

固结磨料研磨工艺具有高加工效率及清洁加工等突出优点。采用正交实验法,研究了转速比、研磨压力、研磨液流量等参数对固结磨料研磨K9玻璃的材料去除率和三维轮廓表面粗糙度Sa的影响。结果表明:研磨的最佳工艺参数组合为:转速比为145/150,研磨压力为0.055 MPa,研磨液流量为60mL/min。在该工艺参数组合下,材料去除速率达到3186 nm/min,Sa值达到19.6 nm。     

现代表面技术的涵义、分类和内容

探讨了现代表面技术的涵义、分类和内容,展望了表面技术的发展趋势。     

超声振动辅助加工表面微结构及其特性研究进展

针对超声振动复合加工方法种类繁多且表面微结构指征复杂等问题,阐述了表面微结构的内容和研究现状,论述了国内外超声切削、磨削、表面强化等方法的加工原理及超声振动加工表面微结构特性的试验研究方法,归纳了超声振动条件下表面粗糙度、表面微观形貌的建模方法及其特点,讨论了实验回归建模、数值解析建模和神经网络建模的研究进展,并预测了国内外超声振动表面加工的新技术领域和发展方向,对改善高性能难加工材料的表面微结构特性具有重要意义。     

基于Pro/E复杂分型面的模具型腔设计

通过对一般注塑模具型腔分型面的分析,提出了创建复合分型面的设计方法,介绍了生成模具型腔的过程,解决了复杂模具型腔分型难的问题.实践证明该方法对其它复杂模具分型设计具有参考作用.     

表面工程的发展及思考*

在总结表面工程特点、价值、功能和发展前景的基础上,着重从适应科学技术发展需求;支撑再制造产业发展;融合多学科成果;以及发展"设计化、智能化、自动化、绿色化、多动能化"等角度论述了表面工程的发展趋势。从分析我国表面工程发展现状入手,提出了通过加强行业宣传,完善系统理论,增强表面工程技术服务能力,增强行业凝聚力、影响力和自我约束能力,加紧编制行业相关标准、规范/规程,以及做好表面工程技术职业技术人才的培养等促推我国表面工程发展的6条措施。     

绿色海洋防污材料的表面构筑研究进展

海洋生物污损已成为影响船只与装备在海洋环境中服役性能的全球性问题。因此,发展高效、广谱、环境友好的防污材料势在必行。借鉴海洋生物表皮具有的天然防污特性,人们通过对材料的表界面组分、形貌设计,获得了一系列环境友好型防污材料。文中系统归纳和评述了低表面能材料、表面亲水性材料、表面织构化材料和表面植绒材料等依靠表面物化性能调控来获得具有优异防污表现的绿色防污材料的研究进展,最后指出当前绿色防污材料存在的问题及未来的发展方向。     

表面分析技术综述

介绍表面分析研究的内容和分析技术,具体论及电子探针显微分析、俄歇能谱分析、光电子能谱、二次离子质谱等。同时综述表面分析技术的现状及其发展前景。     

等温淬火球墨铸铁表面热处理工艺的研究

等温淬火球墨铸铁(ADI)具有多方面优越的性能特点,然而,单纯的等温淬火难以同时具有高强度、高硬度及高的韧性与塑性。为了进一步扩大ADI的应用范围,采用不同的表面高频淬火工艺考察了ADI表面热处理的可行性,并着重探讨了不同表面处理工艺对ADI表层组织及硬度的影响规律。研究表明,对ADI采用二步法表面热处理可以得到理想的效果。     

Surface Cleaning or Activation？Control of Surface Condition Prior to Thermo-Chemical Heat Treatment

Actual heat treatment processes must face increasing specifications with reference to process quality, safety and results in terms of reproducibility and repeatability. They can be met only if the parts‘ surface condition is controlled during manufacturing and, especially, prior to the treatment. An electrochemical method for the detection of a steel part‘s surface condition is presented, together with results, consequences, and mechanisms concerning surface pre-treatment before the thermochemical process. A steel surface‘s activity or passivity can be detected electrochemically, independently from the chemical background. The selected method was the recording of potential vs. time curves at small constant currents, using a miniaturized electrochemical cell, a (nearly) non-destructive electrolyte and a potentio-galvanostatic setup. The method enables to distinguish types of surface contamination which do not interfere with the thermochemical process, from passive layers which do and must be removed. Whereas some types of passive layers can be removed using conventional cleaning processes and agents, others are so stable that their effects can only be overcome by applying an additional activation pre-treatment, e.g. oxynitriding.     

超声深滚对TC4钛合金表面形貌和表面粗糙度的影响

研究了采用超声深滚处理（UDR）对钛合金（TC4）试件表面形貌和表面粗糙度的影响.采用扫描电子显微镜观察分析了超声深滚处理前后的试件表面形貌,采用表面粗糙度仪分析研究了强化处理前后的表面粗糙度变化.结果表明,超声深滚处理可以显著降低机加工痕迹,消除表面微损伤,大幅降低表面粗糙度,可使表面粗糙度由Ra 2.32 m降低到Ra 0.11 m.     

化学刻蚀法制备金属超疏水表面的方法及机理研究

超疏水表面应用广泛,价值巨大。构筑超疏水表面的方法众多,化学刻蚀具有方法简单、效果显著的特点。针对金属表面,研究刻蚀液成分、溶液配比及反应条件对材料疏水性能的影响以及低表面能修饰方法与机理。从Wenzel、Cassie基础理论模型展开,综述了不同的固-液接触状态及疏液机理,通过SEM图与关系曲线图,直观地展示了刻蚀方法与刻蚀反应条件对试样表面微观形貌与宏观疏水性能的影响。从理论分析的角度阐述了表面微结构形貌以及尺寸参数对于静态、动态疏水性能的影响。针对用于低表面修饰的修饰剂与官能团,对其修饰效果与修饰机理进行了说明。在此基础上,针对该方法目前存在的问题进行总结和梳理,并对刻蚀后表面疏水性能稳定性在不同情况下出现波动的原因进行深入分析。