基于磁控磨料定向的SiC固相芬顿反应研抛盘制备及性能研究

目的 提出结合磁控磨料定向和固相芬顿反应的研抛方法,研制新型研抛盘,提高单晶SiC精密加工效率及表面质量.方法 通过磁场控制磁性粒子形成的链串结构,促使磨料定向分布,制备研抛盘.利用研抛盘中的磁性粒子与过氧化氢发生的固相芬顿反应生成羟基自由基(·OH),进而氧化单晶SiC,在其表面生成结合力小、硬度低的SiO2氧化层.通过定向分布的磨料运动,去除氧化层,实现高效率、高表面质量的研抛加工.同时,研究磁场强度、磨料定向、固相芬顿反应及其协同作用对单晶SiC研抛性能的影响.结果 选用在磁场强度为100 mT条件下制备的研抛盘研抛60 min后,SiC C面的粗糙度Ra由100 nm降为1.19 nm,材料去除率达到33.71 nm/min.单纯磨料定向作用使单晶SiC C面和Si面的材料去除率分别提高了60.23％和111.19％,单纯固相芬顿反应作用则分别提高了78.5％和100.09％,两者的协同作用使材料去除率分别提高了100％和144.55％,表面粗糙度Ra分别下降了345.83％和118.78％.结论 新型研抛盘综合运用了固相芬顿反应的化学作用和磨料定向的机械去除作用,能大幅度提高材料去除率,获得较好的研抛质量,有望在单晶SiC的精研和抛光阶段得到较好的应用.

Study on the Preparation and Lapping Performance of SiC Solid-state Fenton Reaction Lapping-polishing Plates Based on Magnetically Controlled Abrasive Orientation