NiP超光滑表面CMP理论模型建立与工艺实验研究

发布时间：2021-12-02 04:03

　　近年来,随着辊筒模具在工业制造领域得到了日益广泛的应用,对其精度和表面质量的要求也越来越高,与之相应的加工难度也越来越大,主要体现在:尺寸大、形状复杂;表面粗糙度要求达到超光滑级别;面形精度要求达到亚微米级别。同时,为防止模具在使用过程中表面被破坏,通常在表面镀覆在一层耐磨耐腐蚀的镍磷合金（Ni P）。在高精度辊筒模具制造过程中,超光滑抛光是保证模具表面质量的关键一步,因此所选择的抛光方法需要同时考虑到工件的材料和形状。针对镍磷合金的超光滑抛光方法有很多,主要有化学机械抛光、磁性混合流体抛光、电化学机械抛光等。常见的方法是化学机械抛光（CMP）,该方法将机械、化学、流体作用结合在一起,能得到粗糙度小于1nm（Ra）的超光滑表面。由于柔性气囊能很好地贴合筒形工件表面,因此气囊抛光适合于辊筒模具的抛光。本课题研究将采用化学机械抛光与气囊抛光相结合的抛光方式,为后续高精度辊筒模具抛光做前期工艺准备。主要研究了以下内容:基于化学镀镍磷合金的镀层结构与性质,分析了在化学机械抛光过程中镍磷合金与抛光液中氧化剂成分的化学反应过程;根据单分子层去除机理和接触力学原理,建立了化学机械抛光的材料去除模型;... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

辊筒模具[2]

- 1 -图 1-1 辊筒模具[2]图 1-2 非柱面模具[3]由于高精度辊筒模具的表面质量要求很高，因此，模具表面的材料选择是很重要的问题。化学镀镍磷合金由于其均匀、致密、光洁的表面特性，具有优异的耐磨与耐腐蚀性能[4]，适合作为模具的表面镀层，以防止模具在使用过程

7]，如图1-4、1-5所示。该工艺使用高面型精度的锡制抛光盘来保证工件的面型精度。在旋转的抛光盘与工件之间会产生抛光液动压膜，其中的纳米磨粒将高速冲击工件表面以实现表面的平坦化。使用这一方法对单晶 CaF2进行抛光，得到了 Rq0.077nm 的超光滑表面，且没有出现表面缺陷[6]。图 1-4 浮法抛光（FP）示意图[5]图 1-5 浮法抛光过程[7]


本文编号：3527690