中國粉體網(wǎng)訊 拋光液是由磨粒、化學(xué)助劑和液相介質(zhì)(水系或油系)組成的均勻混合物,在研磨拋光過程中起著極為重要的作用。
研磨工藝和拋光工藝存在很大不同,若想要同時達到研磨和拋光的效果,需要同時考慮兩種去除機理。
研磨過程中的材料去除主要為脆性破壞機理。在加工過程中,研磨液中的磨粒夾雜在加工件和磨具之間,在加工件和磨具產(chǎn)生相對運動時,磨粒在加工件表面產(chǎn)生滾動或滑動效果,此時,不規(guī)則磨粒的尖端被強制擠壓到加工件表面,使加工件產(chǎn)生裂紋發(fā)生脆性破損。并且,隨著工件的往復(fù)運動,磨粒在材料表面產(chǎn)生的應(yīng)力會越來越大,裂紋在橫向和縱向的擴展也會相應(yīng)增加,從而達到研磨工件表面的目的。當(dāng)然,在研磨工藝之后,由于磨粒在工件表面之間的滾動也會使研磨產(chǎn)品的表面殘留微小的裂紋和少量的壓應(yīng)力。
在拋光操作中,材料的去除機理主要為塑性破壞機理。當(dāng)磨粒經(jīng)過加工件表面時,若磨粒的硬度較低,會在加工件的表面滾動發(fā)生脆性破壞。但如果磨粒的硬度較高,磨粒會嵌入加工件表面,在往返運動過程中對加工件表面進行超微量研磨,此過程被稱為拋光。此機理過程選擇的磨粒硬度都非常高。
因此,磨粒的選擇是否正確將直接關(guān)系到材料的去除效果和磨具的使用壽命。
精密研磨拋光液中液相介質(zhì)的作用歸結(jié)為以下兩點:一方面,在研磨、拋光過程中能夠調(diào)和磨料使磨料均勻分布;另一方面,液相介質(zhì)的流動性可以帶走因摩擦產(chǎn)生的熱量并起到潤滑磨具的作用。在研磨拋光液的制備中,通常選擇水系介質(zhì)和油系介質(zhì)作為液相介質(zhì)。由于無機磨粒與水性介質(zhì)的表面存在一定的共性,所以水性介質(zhì)一直是懸浮液制備過程中液相介質(zhì)研究的重點。
化學(xué)助劑則在液相介質(zhì)和磨粒之間起中間橋梁的作用,其能吸附在固體顆粒表面以產(chǎn)生高位壘使顆粒分散開來。因磨粒一般選用的是無機材料,若液相介質(zhì)為水性,則水分子與無機材料之間存在大小不一的電位差,若無化學(xué)助劑的調(diào)節(jié)會引起無機粒子迅速團聚;若液相介質(zhì)為油性,則有機油系與無機材料之間呈現(xiàn)極差的相容性,粒子團聚更加嚴(yán)重。因此,化學(xué)助劑的存在是保證磨粒在液相介質(zhì)中分布均勻和在短時間內(nèi)不產(chǎn)生沉淀的必要條件。
對于精密研磨拋光液而言,磨粒、化學(xué)助劑和液相介質(zhì)的合理選擇是制備精密研磨拋光液的前提。
研磨拋光技術(shù)在集成電路芯片的制作中具有重要作用,針對高端研磨拋光相關(guān)的技術(shù)、材料、設(shè)備、市場等方面的問題,中國粉體網(wǎng)將于2025年4月16日在河南鄭州舉辦2025第二屆高端研磨拋光材料技術(shù)大會。屆時,新鄉(xiāng)學(xué)院教授陳瑋將作題為《水性拋光膏的制備與應(yīng)用》的報告,報告中指出,采用多元醇及有機酸為基礎(chǔ)承載物,添加穩(wěn)定劑、分散劑、賦形劑等不同功能性添加劑,通過納米乳化技術(shù),制備出用途廣泛的水性拋光膏母液,在這種母液中,添加金剛石、片狀氧化鋁、類球形氧化鋁等磨料顆粒,可以制備出適合于氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、不銹鋼等材料精細(xì)拋光的拋光液。這種方法制備的水性拋光液具有用途廣泛、適應(yīng)性強、制備方法簡單實用等優(yōu)點。
專家簡介:
陳瑋,男,工學(xué)博士,教授級高工。本科、碩士、均博士畢業(yè)于中南大學(xué),獲工學(xué)博士學(xué)位。1995年起在鄭州輕金屬研究院參加工作,一直從事新材料的研究開發(fā)工作,開發(fā)出超高壓電器用關(guān)鍵材料、精細(xì)陶瓷,精細(xì)拋光關(guān)鍵材料,鋰離子電池陶瓷隔膜關(guān)鍵材料等多項高新技術(shù)產(chǎn)品,全部實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2018年7月就職于新鄉(xiāng)學(xué)院。目前主要從事新材料、鋰電材料、高技術(shù)陶瓷、拋光材料的研究與開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化工作。 主持國家級項目4項,中鋁公司科研項目10多項,發(fā)表科技論文20余篇,獲得國家發(fā)明專利8項,獲省部級一等獎2項,二等獎6項。2020年獲得大學(xué)生挑戰(zhàn)杯創(chuàng)業(yè)計劃河南省特等獎,優(yōu)秀指導(dǎo)教師,大學(xué)生挑戰(zhàn)杯創(chuàng)業(yè)計劃國家級銅獎。
參考來源:
李春雪,油性碳化硅精密研磨拋光液的懸浮性研究
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/山林)
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