纯镍N4和镍合金C2000的化学机械抛光

小夏 文化 更新 2024-01-28

纯镍及镍合金是工业上常用的金属材料,具有抗疲劳、抗氧化、耐高温、耐腐蚀等优点,广泛应用于航空、航天、石油化工和电子等领域。 但是,随着科学技术的发展,微电子器件、光学精密模具等产品中纯镍及镍合金的表面粗糙度要求达到亚纳米级,需要避免划痕等表面缺陷。 为了解决这个问题,采用化学机械抛光(CMP)技术对金属表面进行超精密加工。 纯镍合金厂家

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在CMP技术中,传统的金属CMP多使用硝酸、氢氟酸等腐蚀性强、毒性强的化学试剂,对环境和操作人员危害极大。 因此,本文以镍合金C2000和纯镍N4为研究对象,通过制备环保型抛光液,实现了金属表面的超光滑、低损伤加工。 开发的环保抛光液含有双氧水和硅溶胶,通过苹果酸、氢氧化钠和去离子水的混合溶液调节pH值,有效避免了对环境和操作人员的危害。 通过实验优化工艺参数,提高材料去除率,最终制备出超光滑、低损伤的镍合金表面。

在50 70 m 2的评价范围内,可测得最佳表面粗糙度Ra值为0440 nm,低于现有的镍合金抛光结果。 为了研究镍合金的CMP机理,采用X射线光电子能谱(XPS)、电化学、红外光谱等技术研究了抛光浆液成分的化学效应,提出了镍合金抛光过程的机理模型。 在CMP工艺中,经历了表面氧化、氧化物分解、络合物的形成以及磨料颗粒对表面反应层的机械去除的协同作用。 其中,双氧水主要起氧化作用,苹果酸通过电离氢离子溶解氧化膜产生镍离子,然后部分质子化或去质子化的苹果酸会与镍离子配位形成络合物,有效提高材料去除率和表面质量。

在镍合金CMP的基础上,还采用两步抛光工艺加工纯镍,通过实验比较镍合金抛光液的适用性,优化后的抛光液含有双氧水和纳米氧化铝,使用苹果酸等相同混合溶液调节pH值,最终为0表面粗糙度为869nm,表面无明显缺陷。 在对镍合金CMP进行机理分析的基础上,利用XPS分析了抛光浆液成分对纯镍的表面化学作用,总结了纯镍CMP的加工机理。

在超精密加工技术中,机械抛光和化学抛光是常用的方法之一。 然而,这些技术的加工表面质量低,容易受到环境污染。 因此,化学机械抛光(CMP)技术用于加工金属表面。 传统的金属CMP大多使用高腐蚀性和毒性的化学试剂,对环境和操作人员危害极大。 因此,本文以镍合金C2000和纯镍N4为研究对象,通过制备环保型抛光液,实现了金属表面的超光滑、低损伤加工。

基于镍合金C2000的材料性能,提出了机械和化学机械的两步抛光工艺。 在机械抛光过程中,使用研磨抛光轮对材料进行粗抛光在化学机械抛光工艺中,采用研制的环保抛光液进行精细抛光。 环保型抛光液含有双氧水和硅溶胶,pH值由苹果酸、氢氧化钠和去离子水的混合溶液调节。 通过实验优化工艺参数,提高材料去除率,最终制备出超光滑、低损伤的镍合金表面。 在50 70 m 2的评价范围内,可测得最佳表面粗糙度Ra值为0440 nm。

为了研究镍合金的CMP机理,采用X射线光电子能谱(XPS)、电化学、红外光谱等技术研究了抛光浆料成分的化学效应。 在CMP工艺中,经历了表面氧化、氧化物分解、络合物的形成以及磨料颗粒对表面反应层的机械去除的协同作用。 其中,双氧水主要起氧化作用,苹果酸通过电离氢离子溶解氧化膜产生镍离子,然后部分质子化或去质子化的苹果酸会与镍离子配位形成络合物,有效提高材料去除率和表面质量。

在镍合金CMP的基础上,纯镍也采用两步抛光工艺进行加工。 比较镍合金抛光液的适用性,优化后的抛光液含有过氧化氢和纳米氧化铝,使用苹果酸等相同混合溶液调节pH值。 最终得到 0表面粗糙度为869nm,表面无明显缺陷。 在对镍合金CMP进行机理分析的基础上,利用XPS分析了抛光浆液成分对纯镍的表面化学作用,总结了纯镍CMP的加工机理。

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