单晶金刚石机械研磨与化学机械抛光工艺

单晶金刚石在工业、国防等领域的应用日益广泛,对其加工表面质量的要求不断提高,使用常温低压的化学机械抛光可实现金刚石的超光滑低损伤表面加工.通过理论分析及实验研究得出,使用硅酸盐玻璃材质研磨盘进行研磨加工,可以将金刚石表面粗糙度Ra降至15~25 nm,且无明显机械划痕;在2 MPa压力及室温环境下进行单晶金刚石化学机械抛光实验,优选出Fenton试剂酸性水基抛光液,使用该抛光液抛光单晶金刚石可获得粗糙度Ra值4 nm以下的光滑表面.     

NiTi合金电化学抛光工艺

为了探索较为理想的NiTi合金电化学抛光工艺,采用一种改进的冰醋酸-高氯酸基抛光液,对其进行了电化学抛光.采用SEM和表面轮廓仪考察了抛光液成分以及各工艺参数对NiTi合金微观形貌和表面粗糙度的影响.试验结果表明,抛光液成分在电化学抛光中起着关键的作用,并且当电流密度为1.0A/cm2、抛光液温度为0 ℃、抛光时间为45 s、阴阳极间距为1.5 cm时,电化学抛光效果比较理想,表面粗糙度降为70 nm左右.与未抛光试样相比,电化学抛光后NiTi合金表面光滑均匀,基本无缺陷.     

超光滑玻璃表面粗糙度测量结果研究

为分析测量仪器对测量结果的影响及结果差异的工艺原因,选取K9玻璃材料分两步在某抛光机上进行浮动抛光,用依据四种不同测量原理的表面形貌测量仪测量所加工的超光滑表面,对比各仪器测量结果,得出该试件表面实际所达到的精度;分析各仪器测量原理、分辨力决定因素,区分造成测量误差的原因及它们各自对粗糙度参数的影响,得到该超精密加工条件下,玻璃工件表面粗糙度测量仪器选择原则和注意事项.     

紫外LED辅助的4H-SiC化学机械抛光

在4H-SiC晶片的化学机械抛光(CMP)体系中加入紫外LED系统,研究TiO_2颗粒、紫外LED光功率、抛光温度和抛光液pH值对4H-SiC晶片抛光性能的影响规律,以获得较高的材料去除速率(MRR)和原子级光滑表面,满足LED器件对衬底材料表面的严格要求.结果表明,采用平均粒径25 nm、质量分数为2%的TiO_2颗粒,可显著提高MRR,且减少微划痕等表面缺陷;增大紫外LED功率,MRR随之增大;升高抛光温度,MRR快速提高,并可降低抛光所得表面粗糙度;在CMP体系中加入紫外体系可增加羟基自由基数量,抛光液pH值较低(2.2)也可维持较高MRR值,且抛光液pH值超过10时MRR值大幅提高.采用原子力显微镜(AFM)、光学显微镜来考察4H-SiC晶片抛光后的表面质量.基于各因素的影响规律,最终获得表面粗糙度为0.058 6 nm的4H-SiC晶片表面,且MRR达到352.8 nm/h.     

不同磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响

为了提高微晶玻璃化学机械抛光(CMP)的材料去除速率(MRR),降低其表面粗糙度,利用自制的抛光液对微晶玻璃进行化学机械抛光,研究了4种含不同磨料(Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ce O2)的抛光液对微晶玻璃化学机械抛光MRR和表面粗糙度的影响.利用纳米粒度仪检测抛光液中磨料的粒径分布和Zeta电位,利用原子力显微镜观察微晶玻璃抛光前后的表面形貌.实验结果表明,在相同条件下,采用Ce O2作为磨料进行化学机械抛光时可以获得最好的表面质量,抛光后材料的表面粗糙度Ra=0.4 nm,MRR=100.4 nm/min.进一步研究了抛光液中不同质量分数的Ce O2磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响,结果表明,当抛光液中Ce O2质量分数为7%时,最高MRR达到185 nm/min,表面粗糙度Ra=1.9 nm;而当抛光液中Ce O2质量分数为5%时,MRR=100.4 nm/min,表面粗糙度最低Ra=0.4 nm.Ce O2磨料抛光后的微晶玻璃能获得较低表面粗糙度和较高MRR.     

乳酸体系抛光液中锇的化学机械抛光

本文研究了乳酸(HL)体系抛光液中金属锇的化学机械抛光(CMP)行为,采用电化学分析方法和X射线光电子能谱仪(XPS)分析氧化剂和腐蚀抑制剂的作用机理,利用原子力显微镜(AFM)观察抛光前后锇的表面形貌.结果表明,当抛光液仅含有H2O2时,金属锇表面腐蚀不明显;在一定浓度范围内H2O2浓度的增加可以提高金属锇表面的腐蚀速度,但是不利于金属锇表面钝化膜的形成.当抛光条件为:压力为6.895 kPa,转速为50 r/min,抛光液流量为50 mL/min,pH值为5.0;抛光液组成为:SiO2质量分数为1%,HL质量分数为1%,H2O2质量分数为3%时,得到最大去除速率为23.34 nm/min,表面粗糙度Ra为6.3 nm,而将缓蚀剂BTA加入到抛光液后,在同样的抛光条件下得到的锇表面粗糙度更低,表面粗糙度Ra达到2.1 nm.     

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。     

石英晶片剪切增稠抛光优化实验

剪切增稠抛光(STP)是利用非牛顿流体抛光液在抛光过程中产生的剪切增稠效应实现工件表面高效、低损伤的抛光.本文以材料去除率和表面粗糙度作为评价指标;采用田口法对石英晶片剪切增稠抛光过程中的4个关键影响参数:抛光液转速、工件倾斜角度、磨粒粒度、磨粒质量分数进行优化实验分析,得到最优抛光参数组合以及各主要工艺参数对抛光效果的影响程度;通过实验验证了优化结果的可靠性.对于材料去除率,工件倾斜角度的影响最明显,抛光液转速次之,再次是磨粒质量分数,磨粒粒度影响最小;对于表面粗糙度,抛光液转速的影响最明显,工件倾斜角度次之,再次是磨粒质量分数,磨粒粒度影响最小.通过信噪比平均响应分析,材料去除率优化参数组合为:Al_2O_32 500#、磨粒质量分数18%、抛光液转速80 r/min、工件倾斜角度15°,石英晶片材料去除率最高达到12.25μm/h;石英晶片最佳表面粗糙度参数组合为:Al_2O_35 000#、磨粒质量分数18%、抛光液转速80 r/min、工件倾斜角度15°,抛光1 h后石英晶片表面粗糙度R_a由300.08 nm降低至4.26 nm.     

固结磨料抛光LBO晶体非水基抛光液优化

三硼酸锂(LBO)晶体是优良的非线性光学晶体材料,抛光后晶体表面水份残留导致晶体潮解,影响器件的使用性能。采用非水基抛光液固结磨料抛光LBO晶体,降低水含量,研究非水基抛光液中去离子水、乳酸、双氧水等含量对材料去除率和表面粗糙度的影响,并综合优化得到高材料去除率和优表面质量的抛光液组分。研究表明,抛光液中去离子水浓度16%、乳酸22%、双氧水5%为最优抛光液组分,采用优化的抛光液固结磨料抛光LBO晶体的材料去除率达到392nm/min,表面粗糙度为0.62nm,实现了LBO晶体表面的高效高质量抛光,同时避免了抛光过程中水的大量使用。     

抛光液组分对硬盘盘基片超光滑表面抛光的影响

在硬盘盘基片的最终抛光中,研究SiO2溶胶颗粒、氧化剂、络合剂和润滑剂对盘基片Ni—P材料抛光性能的变化规律,获得较高的材料去除速率（MRR）和原子级光滑表面,以满足下一代硬盘盘基片制造的更高要求．结果表明,采用平均粒径25nm的SiO2溶胶颗粒,易减少微划痕等缺陷;以过氧化氢为氧化剂,可大幅提高MRR;加入有机酸络合剂后,MRR显著增大,其中含有水杨酸的抛光液MRR最大,并讨论不同络舍剂对盘基片去除的影响机理;丙三醇润滑剂的引入,使抛光中摩擦系数减小,盘基片的表面粗糙度得到明显降低．采用原子力显微镜（AFM）、光学显微镜和ChapmanMP2000＋表面形貌仪来考察盘基片抛光后的表面质量,基于抛光液各组分的影响作用,最终获得表面粗糙度尺。为0．08nm的盘基片表面,且MRR达到0．132μm／min．     

Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面纳米划痕产生机理及抑制实验研究

对Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面进行了纳米划痕实验,测得微晶玻璃超光滑表面弹性一塑性与塑性．脆性转变的临界载荷分别为3．906mN和29．78mN．通过对微晶玻璃超光滑表面划痕产生机理进行分析,得出在纳米尺度的抛光加工过程中,抛光颗粒的载荷越接近弹塑转变临界载荷,则样品表面产生的划痕越少,越易获得无划痕的超光滑表面．通过对比抛光工艺优化前后的实验结果,可以看出优化后的抛光工艺对超光滑表面划痕的抑制效果较明显,证实了上述研究结果的正确性．该研究结果对于Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面加工具有一定的指导意义．     

Electrochemical polishing of 316L stainless steel slotted tube coronary stents

Surface smoothness is one of the properties determining the performance of stents. Therefore, surface polishing shows its importance in the exploitation and production of stents. The present study explores electrochemical polishing of 316L stainless steel slotted tube coronary stents produced by laser cutting. Acid pickling was also studied as a pre-treatment of electrochemical polishing of the stents to remove the slag (oxides) formed in the production of the stents. Meanwhile, removal of the material was measured as well, caused by both acid pickling and electrochemical polishing processes. It is found that the slag formed on the surface of stents due to the laser cutting production process could be removed by means of acid pickling. Electrochemical polishing results in a smooth stent surface. Meanwhile, both acid pickling and electrochemical polishing applied in the present study have a proper removal of the stent material.     

Mathematical modeling of polish-rate decay in chemical-mechanical polishing

A model is presented for polish-rate decay in chemical-mechanical polishing based on the Greenwood-Williamson theory of contact between a smooth surface (a wafer) and a rough surface (the polishing pad). The model assumes that polishing causes pad asperities to wear, with high asperities wearing faster than low asperities. Model predictions of the time dependence of polish-rate decay compare favorably with experiments.     

不锈钢表面处理:酸洗、钝化与抛光

介绍了近年来开发的部分不锈钢产品的酸洗、钝化及机械抛光、化学抛光、电化学抛光工艺,针对不同的不锈钢牌号及零件规格,给出了相应的表面处理配方及工艺方案。     

不锈钢超精抛光蜡的研制

目前,国产不锈钢超精抛光蜡不能满足市场需求,对其配方研制报道较少。为此,对不锈钢粗抛光后,采用超精抛光蜡进行精抛光,对其组分进行了筛选：以仪型氧化铝粉为抛光磨料;以混合硬脂酸作抛光内脂;利用油酸的润滑作用降低不锈钢表面的抛光温度,利用三乙醇胺与有机酸的皂化反应生成物润滑和清洁不锈钢表面;利用松香和石油磺酸钡提高不锈钢表...     

铝及铝合金焊丝化学抛光工艺

为了提高焊丝化学抛光后的表面光亮度和焊接性能,获得高质量的焊缝并降低化学抛光成本,采用正交试验法对原有抛光液的配方和工艺参数及添加剂各成分的作用机理进行了探讨,并对抛光液配方作了相应的改进,从而获得一种成本较低的化学抛光液配方.此化学抛光工艺设备投资小,抛光液价格低、寿命长,生产成本低.     

The chemical polishing of semiconductors

The review first considers the types of reaction which occur when a semiconductor is chemically polished, taking the dissolution of silicon in nitric acid solutions as an example. Most initial reactions are of the oxidation-reduction type, which can be separated into their anodic and cathodic components. It is shown that electrons and holes can take part in both parts of the reaction, so chemical polishing can interfere with the carrier concentrations close to the surface being polished. In general, the products of the initial reaction are not soluble, so it is necessary to include a component in the polishing solution which will react to give soluble material, which can then be removed from the surface. The factors controlling the dissolution rate are then outlined. It is shown that polishing processes are conveniently divided into two main groups: (1) those for which the rate-limiting process is some aspect of the chemical reaction, and (2) those for which diffusion of atoms to or from the surface controls the rate.Crystallographic effects are discussed. It is shown that different surface orientations are etched at different rates, and possible reasons for this are outlined. The various types of surface features that can be observed under the microscope after polishing are then described, and their origins are discussed. A review of some of the more extensive investigations is then given, followed by an Appendix containing lists of chemical polishes that have been used for semiconductors of groups IV, III–V and II–VI.