CVD金刚石膜高效超精密抛光技术

CVD金刚石膜作为光学透射窗口和新一代计算机芯片的材料,其表面必须得到高质量抛光,但是现存方法难以满足既高效又超精密的加工要求.本文提出机械抛光与化学机械抛光相结合的方法.首先,采用固结金刚石磨料抛光盘和游离金刚石磨料两种机械抛光方法对CVD金刚石膜进行粗加工,然后采用化学机械抛光的方法对CVD金刚石膜进行精加工.结果表明,采用游离磨料抛光时材料去除率远比固结磨料高,表面粗糙度最低达到42.2 nm.化学机械抛光方法在CVD金刚石膜的超精密抛光中表现出较大的优势,CVD金刚石膜的表面粗糙度为4.551 nm.     

复合抛光对 CVD金刚石薄膜表面光洁度的改进研究

采用激光抛光和热化学抛光相结合的方法，对通过热丝CVD方法生长的金刚石薄膜进行了复合抛光处理．并利用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对金刚石薄膜进行了表征．结果表明，所合成的金刚石薄膜是高质量的多晶（111）取向膜；经复合抛光后，金刚石薄膜的结构没有因抛光而发生改变，金刚石薄膜的表面粗糙度明显降低，光洁度大幅度提高，表面粗糙度Ra在100nm左右，基本可以达到应用的要求．     

CVD金刚石薄膜抛光技术的研究进展

采用化学气相沉积 (CVD)方法在非金刚石衬底上沉积的金刚石薄膜 ,本质上为多晶 ,而且表面粗糙。然而 ,在金刚石薄膜的许多重要应用领域 ,如光学和电子学 ,都要求金刚石薄膜具有光滑表面 ,以便器件的制备或后续加工。本文论述了目前国际上出现的抛光CVD金刚石薄膜的主要方法 ,包括机械抛光法、热 化学抛光法、化学 机械抛光法、等离子体 /离子束抛光法以及激光抛光法等 ,深入分析了这些抛光方法的优点和不足 ,指出了今后需要重点解决的问题。最后 ,展望了CVD金刚石薄膜抛光技术的发展趋势     

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.     

大尺寸自由曲面铝反射镜超精密抛光工艺

针对大尺寸自由曲面铝反射镜在单点金刚石车削(SPDT)后出现的划伤、波纹等缺陷,研究了抛光介质和加工参数对自由曲面铝合金超精密抛光结果的影响.利用Wyko NT9300白光干涉仪和VHX500超景深显微镜对AA6061铝合金抛光表面进行了检测,将抛光前后的表面形貌以及不同条件下的抛光结果进行了比较.实验中采用质量分数不同的金刚石油性悬浮液作为抛光液,采用羊毛轮作为抛光轮,在一台精密加工中心上先后进行了平面抛光和自由曲面抛光实验.实验结果表明,工件的表面粗糙度Ra由抛光前的144.59 nm降低到了抛光后的6.03nm,其中油性润滑剂在抛光过程中起微量去除和降低划擦几率的关键作用,使用优化的工艺参数在AA6061自由曲面上获得了理想镜面.     

掺B金刚石膜的电火花抛光实验研究

通过化学气沉积过程中掺B,制备的金刚石膜电阻率下降10-19,导致金刚石膜整体导电,可采用电火花抛光。用扫描电镜和Raman分析了金刚石膜电加工表面的形貌和成分。金刚石膜的电火花抛光是多种效应综合作用的结果,即金刚石膜熔化、汽化、碳的氧化和蒸发、爆炸抛出、界面的化学反应以及金刚石的石墨化。通过实验研究了电加工参数对表面粗糙度和加工速度的影响,通过回归分析得到电火花抛光表面粗糙度和加工速度的经验公式,其相关系数的平方分别为0.91和0.99,表明拟合精度高。试验结果表明,放电电流和脉冲宽度对加工面的表面粗糙度和加工速度影响很大。放电电流为5 A、脉冲宽度为380μs时,抛光后表面粗糙度Ra<1μm。     

小口径非球面的超精密车削和抛光组合加工

针对目前小口径非球面零件在超精密加工中存在的加工效率和加工精度等问题,分析了现今小口径非球面超精密加工方法及其特点,提出了一种超精密金刚石车削和斜轴磁流变抛光超精密组合加工方法．其中小口径非球面斜轴磁流变抛光方法的特点是抛光主轴采用倾斜安装,并且抛光头由外部旋转抛光体和内部励磁装置两部分构成．通过开发新型的小口径非球面超精密复合加工装备,对小口径单晶硅非球面进行了超精密组合加工实验．实验结果表明工件的表面粗糙度R。由车削后的9．1nm下降到抛光后的3．2mm,证明了该组合加工工艺是提高小口径非球面加工效率和精度的一种有效加工方法．     

花岗石抛光表面的粗糙度、分形维数及其关系研究

对两种典型的不同晶粒度的花岗石抛光表面的分形特性和粗糙度特性进行了研究，分析了花岗石抛光表面的分形维数、粗糙度与金刚石磨盘目数的关系，同时也对组成花岗石的重要成分的分形特性及粗糙度做了分析。研究了花岗石抛光表面粗糙度与分形维数的相互关系，并对两者作为花岗石表面质量评价指标的适用性进行了讨论。     

用于蓝宝石材料加工的新型超精密抛光技术及复合抛光技术研究进展

超精密抛光是一种降低表面粗糙度,获得高表面质量和表面完整性的加工技术。蓝宝石作为典型的难加工硬脆材料,传统抛光方法存在表面会产生崩碎、划痕等损伤,表面质量难以得到保证以及加工效率低等问题。本文综述了应用于蓝宝石材料的磁流变抛光、水合抛光、化学机械抛光和激光抛光等技术的原理与特点及其研究现状,并分析了各抛光技术的优缺点;从表面质量、磨料与磨液、效率与成本等方面对各抛光技术进行比较;介绍了复合抛光技术在蓝宝石材料中的应用;最后重点展望了蓝宝石材料超精密抛光技术的下一步研究。     

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．