基于LOM原型快速制造电火花加工电极的研究

利用LOM原型，把化学镀、电铸和电弧喷涂技术结合起来快速制造电火花加工电极，是实现模具快速制造的有效途径。本文分析了LOM原化学镀工艺的关键问题，通过反复试验，解决了LOM纸质原型的导电化问题，并经过脉冲电铸铜及以电弧喷涂紫铜作背衬，得到了适用于电火花成形加工的电铸铜电极。该工艺方法尤其适合于生产中、小型零件的模具的快速制造。     

超精密环抛机控制系统设计

针对激光晶体材料的高精度和高表面质量加工要求,超精密环抛机采用“工控机—运动控制卡—驱动器—电动机”的总体控制方案。结合研华API通用运动架构,在LabVIEW环境下设计并开发了超精密环抛机控制系统。经调试验证,主轴抛光盘速度波动范围小于1%,工件进给单元速度波动范围小于5%,启动平稳且无超调现象,可满足对激光晶体的环形抛光加工。     

不锈钢管内孔旋转磁场磁粒光整加工

利用脉冲电路控制发生的旋转磁场 ,实现不锈钢管内孔表面旋转磁场磁粒光整加工 ,研究磁极结构对加工质量的影响。实验结果表明 :不同的磁极结构 ,光整加工效果不同 ,其中 N- S- S- N型效果最好 ,N- S- N- S型效果最差。该工艺为旋转磁场磁粒光整加工在实际生产中推广应用提供有益的依据。     

分散剂对铜CMP材料去除率和表面粗糙度影响的实验研究

使用5种分散剂,SiO2水溶胶为磨料、H2O2为氧化剂,分别进行抛光实验。结果表明：二乙烯三胺和吡啶2种分散剂相对较好,二乙烯三胺（质量分数0．05％）对铜的材料去除率达到570．20nm／min,表面粗糙度为Rα1．0760nm,吡啶（质量分数0．75％）的材料去除率为373．69nm／min,表面粗糙度为Rα1．5776nm;二乙烯三胺提高了抛光液的碱性并增强了对铜金属的腐蚀作用是材料去除率提高的主要原因,其多胺基的极性吸附和与胶体分子羟基的化学键作用提高了抛光液磨粒胶体表面的zeta电位,较大的分子链有效地提高了磨料粒子间的空间排斥力,故较好的纳米磨料粒子分散性使抛光表面粗糙度降低。     

抛光液中缓蚀剂对铜硅片的影响

以硝酸铁为氧化剂选用不同缓蚀剂对铜化学机械抛光用抛光液的缓蚀效果进行了研究.通过测试不同缓蚀剂作用下铜的电化学极化曲线,来获得的腐蚀电流值和计算不同缓蚀剂的缓蚀效率.采用表面粗糙度为1.42nm的铜硅片进行静腐蚀和抛光实验,利用ZYGO粗糙度仪测试了硅片表面的粗糙度变化,并采用原子力显微镜分析腐蚀表面形貌.研究结果表明,在以硝酸铁为氧化剂的酸性环境中,苯丙氮三唑(BTA)作为铜抛光液的缓蚀剂具有良好的缓蚀效果.根据电化学参数计算出1.5wt%硝酸铁溶液中添加0.1wt%BTA的缓蚀率达99.1%;无论在静腐蚀还是在抛光过程中,在抛光液中添加BTA均可避免硅片严重腐蚀,使表面光滑.     

高能球磨时间对Fe-Al粉末合金化组织转变的影响

在真空条件下利用球磨技术获得Fe-Al合金粉末.利用超景深显微镜和SEM研究了高能球磨过程中粉末微观组织与形貌的演变规律;利用XRD分析了球磨时间对合金化程度的影响.结果表明:随着球磨时间的延长,Fe、Al混合粉末在变形和冷焊作用下颗粒粗化、密实,发生合金化;加工硬化导致了颗粒脆性化,在磨球的撞击下发生颗粒细化;庚烷作为过程控制剂可以减缓颗粒粗化,缩短球磨时间;经过30 h的球磨可获得3μm的Fe-Al合金粉末.     

金刚石高效超低损伤加工机理与工艺研究现状

随着电子器件向高频高压、大功率方向发展,对半导体器材的性能提出了更高的要求。单晶金刚石具有高热导、耐高温、超宽禁带、击穿电压高等特性,被视为终极半导体材料。若要充分发挥金刚石的性能,其表面需要具有超光滑和近乎无损伤的表面。然而,金刚石不仅硬度大、化学性质稳定、难去除,而且脆性大、断裂性韧性低、极易产生加工损伤,这严重制约了金刚石在半导体领域的应用。有关金刚石高效超低损伤的加工机理和工艺,国内外学者展开了大量研究。但到目前为止,并没有一套适合于金刚石高效超低损伤的加工理论和工艺。在介绍了金刚石现有加工方法及其优缺点的基础上,概述了金刚石加工工艺的研究现状,并从实验表征和模拟计算两方面系统地总结了有关金刚石高效超低损伤加工机理以及相关的工艺研究进展,最后分析了目前实现金刚石高效超低损伤加工面临的问题、难点及未来发展趋势,为今后金刚石半导体器件的制造技术及理论提供借鉴。分析表明,机理方面,实验表征与模拟计算相结合是获得更多的动态原子细节信息的有效方式,是未来在原子尺度阐明加工机理的发展方向。工艺方面,化学机械抛光方法可以用于平坦化大尺寸材料加工,同时也可以获得具有超光滑超低损伤表面的金刚石,...     

碳化硅晶体电化学机械抛光工艺研究

针对碳化硅晶体抛光效率低的问题,研究碳化硅晶体的电化学机械抛光工艺,对比NaOH、NaNO₃、H₃PO₄ 3种电解液电化学氧化碳化硅晶体的效果。选用0.6 mol/L的NaNO₃作为电化学机械抛光过程的电解液,使用金刚石–氧化铝混合磨粒,通过正交试验研究载荷、转速、电压、磨粒粒径对电化学机械抛光碳化硅晶体的表面质量和材料去除率的影响。采用优选的试验参数进行抛光试验,结果表明:在粗抛阶段可实现20.259 μm/h的高效材料去除,在精密抛光阶段可获得碳化硅表面粗糙度S_a为0.408 nm的光滑表面。      

铁基金刚石磁性磨料的制备及其性能研究

目的制备一种新型磁性磨料,解决结合剂对磨粒相把持力不足的问题。方法以碳钢钢球为铁磁相,以金刚石微粉为磨粒相,以化学镀镍层为结合剂,通过化学复合镀加滚镀的方式制备铁基金刚石磁性磨料。应用扫描电子显微镜(SEM)对磁性磨料的形貌和元素组成进行分析,采用XRD衍射仪对不同热处理温度下镀层的晶态结构进行检测,通过维氏硬度计和WS-2005涂层附着力划痕仪测量硬度和结合力。以45钢平面加工为例,研究不同粒径的铁磁相和磨粒相对磁性磨料加工性能的影响。结果由扫描电镜观察磁性磨料表面形貌,发现金刚石微粉在整个镀层表面都有沉积且分布均匀,没有团聚现象,EDS能谱图显示镀层主要由Ni,P,C 3种元素组成。热处理温度为400℃时,镀层维氏硬度达到最高805.12HV,此时镀层与铁基体的结合力为130 N。磁力研磨加工实验中发现表面粗糙度和材料去除率与磨粒相和铁磁相的粒径有关,Ra最低下降到0.11μm。结论所制备的球形磁性磨料具有较高的硬度和结合力,磁力研磨加工性能优良。     

核主泵用斜波纹面型密封环超精密磨削方法

提出基于三轴联动杯形砂轮线接触磨削原理的核主泵用斜波纹面型密封环加工方法,它采用一个工件轴、一个摆动轴、一个直线轴、一个砂轮轴和一个宽度较窄的杯形砂轮.其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮倾斜角度和砂轮轴线与摆动轴线交点到密封坝面中心距离使磨削接触弧线是斜波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近,联动控制工件轴、摆动轴和直线轴的运动使磨削接触弧线两端点分别在斜波纹面内外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度斜波纹面,在砂轮轴与工件轴平行时磨削密封坝面.其优点是砂轮端面形状不变化,不存在砂轮修形和形状测量难题,砂轮端面磨损对斜波纹面面形精度的影响可以忽略,能够实现核主泵用斜波纹面型密封环的高面形精度、低表面粗糙度加工.