纯镍及镍合金化学机械抛光研究

发布时间：2021-02-23 13:09

　　纯镍及镍合金是工业上常用的金属材料,具备抗疲劳、抗氧化、耐高温和耐腐蚀等优点,广泛应用于航空、航天、石油化工和电子等领域。随着科技的发展,纯镍及镍合金在微电子器件、光学精密模具等产品中的表面粗糙度要求达到亚纳米级,且需避免产生划痕等表面缺陷。目前纯镍及镍合金的超精密加工技术包括机械抛光、化学抛光、电解抛光等,但是这些技术的加工表面质量低,容易造成环境污染,所以本文采用化学机械抛光（CMP）技术解决以上问题。传统的金属CMP多使用硝酸、氢氟酸等腐蚀性强、有毒性的化学试剂,对环境和操作人员具有极大的危害,因此,本文以镍合金C2000和纯镍N4为研究对象,通过制备环保抛光液实现金属表面的超光滑、低损伤加工。本文基于镍合金C2000的材料特性,提出了机械和化学机械两步抛光工序。研制的环保抛光液含有过氧化氢和硅溶胶,采用苹果酸、氢氧化钠和去离子水的混合溶液调节pH值,有效的避免了对环境和操作人员的危害,通过实验优化工艺参数,提高了材料去除率,最终制备了超光滑、低损伤的镍合金表面,在50×70μm²的评定范围内,测得最优的表面粗糙度Ra值可达0.440 nm,低于现有的镍合金... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 纯镍及镍合金的特点与应用
        1.1.2 纯镍及镍合金的超精密加工技术现状
        1.1.3 化学机械抛光技术及机理模型
    1.2 课题研究的目的与意义
    1.3 课题来源及本文的主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
2 镍合金环保抛光液及其化学机械抛光工艺研究
    2.1 实验仪器与样品
    2.2 镍合金的机械抛光
        2.2.1 研磨预处理
        2.2.2 抛光垫种类及选择
        2.2.3 机械抛光液成分及含量优化
        2.2.4 机械抛光工艺参数优化
    2.3 镍合金环保化学机械抛光液的研制
        2.3.1 CMP抛光垫的选择
        2.3.2 CMP抛光液成分及含量优化
    2.4 镍合金化学机械抛光工艺参数优化
        2.4.1 抛光压力及转速对CMP结果的影响
        2.4.2 镍合金化学机械抛光结果
    2.5 本章小结
3 镍合金化学机械抛光机理研究
    3.1 X射线光电子能谱实验
        3.1.1 XPS实验原理
        3.1.2 XPS仪器及样品制备
        3.1.3 结果分析
    3.2 电化学实验
        3.2.1 电化学实验原理及实验仪器
        3.2.2 镍合金电化学实验
    3.3 红外光谱实验
        3.3.1 实验原理
        3.3.2 实验仪器及样品制备
        3.3.3 结果分析
    3.4 抛光液性能检测
        3.4.1 表面张力与接触角实验
        3.4.2 抛光液磨料粒径分布
    3.5 镍合金CMP机理分析
    3.6 本章小结
4 纯镍的化学机械抛光及其抛光机理研究
    4.1 实验样品及工艺路线设计
    4.2 纯镍的机械抛光
        4.2.1 抛光垫及磨料的选择
        4.2.2 机械抛光工艺参数优化
    4.3 纯镍的化学机械抛光
        4.3.1 CMP抛光垫选择及抛光液优化
        4.3.2 CMP工艺参数的优化
        4.3.3 纯镍化学机械抛光结果
    4.4 纯镍的XPS实验
        4.4.1 样品制备
        4.4.2 结果分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]近红外光谱仪的发展历程及最新进展[J]. 许秀琴,陈国,章豪,赵健.  安徽化工. 2017(04)
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[3]哈氏合金C2000焊接工艺[J]. 刘清会.  化工设备与管道. 2016(03)
[4]镍基合金板带加工技术及应用发展现状[J]. 韩栋,张永强,雷文光,毛小南.  材料导报. 2015(05)
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[6]新型表面活性剂对低磨料铜化学机械抛光液性能的影响[J]. 李炎,刘玉岭,李洪波,唐继英,樊世燕,闫辰奇,张金.  电镀与涂饰. 2014(08)
[7]X射线光电子能谱在材料表面研究中的应用[J]. 余锦涛,郭占成,冯婷,支歆.  表面技术. 2014(01)
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博士论文
[1]化学机械抛光试验及其材料去除机理的研究[D]. 陈晓春.江南大学 2014
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[3]铜化学-机械抛光电化学机理与抛光速率的研究[D]. 何捍卫.中南大学 2002

硕士论文
[1]软脆碲镉汞晶体绿色环保化学机械抛光研究[D]. 宋亚星.大连理工大学 2014
[2]新型助焊剂与焊锡膏的制备与研究初探[D]. 王伟科.西安理工大学 2006
[3]过渡金属与羟基羧酸构筑的化合物的合成、表征及性质研究[D]. 郭亚勤.东北师范大学 2005



本文编号：3047640