超光滑表面抛光技术.pdf

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1、第24卷第5期江苏大学学报（自然科学版）Vol.24No.52003年9月JournalofJiangsuUniversity（NaturalScienceedition）Sep.2003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!超光滑表面抛光技术陈杨1，陈建清1，陈志刚2（1.江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013；2.江苏工业学院，江苏常州213016）［摘要］超光滑表面抛光技术是超精密加工体系的一个重要组成部分，超光滑表面在国防和民用等领域都有着广泛的应用.文中介绍了超光滑表

2、面的物理特征和应用，并根据抛光过程中工件与抛光盘之间的接触状态，将各种抛光方法分为直接接触、准接触和非接触3类，对每一种抛光方法作了总体的描述，详细地介绍了近年来发展的激光抛光技术和化学机械抛光技术及其超光滑表面抛光的加工机理，介绍了超光滑表面的测量和评价方法.［关键词］抛光；超光滑表面；机理；评价［中图分类号］TG356.28［文献标识码］A［文章编号］1671-7775（2003）05-0055-05精密和超精密加工技术、制造自动化是先进制用于现代武器惯导仪表的精密陀螺的平面反射镜、造技术的两大领域，精密工程、精细工程和纳米技术激光核聚变反射镜、大规模集成电路的基片、计

3、算机是现代制造技术的前沿，也是未来制造技术的基磁盘、磁头和蓝宝石红外探测器窗口的透镜等.础.超精密加工是一门新兴的综合性加工技术，它!超光滑表面的抛光技术集成了现代机械、电子、测量及材料等先进技术成就，使得目前的加工精度达到了0.01级，极大对于各种超光滑表面的抛光加工手段，根据在!m地改善了产品的性能和可靠性.超光滑表面加工技加工过程中工件和抛光盘之间的接触状态可分为3术是超精密加工体系的一个重要组成部分，在国防种类型：直接接触、准接触和非接触.在各种抛光方工业、信息产业民用产品的制造中占有非常重要的法中的接触状态均只属于其中一种，并在抛光过程地位且有着广泛的市场需求，具

4、有良好的发展中基本保持不变.前景.!"!直接接触抛光科技的进步极大地推动了技术的发展，随着光直接接触抛光是指抛光盘和工件在抛光过程中学领域和微电子学领域及其相关技术的发展，对所直接发生接触，依靠抛光磨料的机械磨削作用和抛需材料的表面质量的要求越来越高.大规模和超大光盘的摩擦作用去除材料.浴法抛光、Teflon法抛规模集成电路对所用衬底材料的表面精度提出了很光等都属于这种接触方式.高的要求；短波段光学的发展尤其是强激光技术的在传统抛光设备和方法的基础上，R.dietz提出［1］出现，对光学元件表面粗糙度的要求极为苛刻.从的浴法抛光改变了抛光液的供给方式，采用浸液而产生了超光滑

5、表面的概念，并出现一系列用于进抛光，使抛光盘和工件的接触更柔和，在熔石英上获行超光滑表面加工的技术和方法.所谓超光滑表面得了粗糙度为0.3nm（rms）的超光滑表面.［2］具有以下主要特征：表面粗糙度小于1nm（Ra）、尽在浴法抛光的基础上，A.J.leistner等人使用可能小的表层和亚表层损伤、表面残余应力极小、晶聚四氟乙烯（Teflon）抛光模.与沥青抛光模相比，体表面具有完整的晶体结构.Teflon抛光模不仅可以保持工件的面形精度，而且超光滑表面的加工手段有抛光和超精密机械加可以在许多材料上加工出粗糙度小于0.4nm（rms）工等，而抛光应用得最广泛.超光滑表面加工

6、的对超光滑表面，同时还可以有效地降低材料表面的波象是晶体、陶瓷等硬脆性材料.超光滑表面主要应纹度和亚表面损伤.［收稿日期］2003-03-17［基金项目］江苏省自然科学基金资助项目（BK2002010）［作者简介］陈杨（1978-），男，安徽凤阳人，硕士生，主要从事纳米抛光料的制备及超光滑表面抛光的研究.56江苏大学学报（自然科学版）第24卷［6］过去，硬脆性材料的加工基本上是利用硬质磨材料，提出了浮法抛光（Floatpolishing）工艺.使料的机械抛光，这直接影响工件表面质量而且存在用高平面度平面并带有同心圆或螺旋沟槽的锡抛光亚表层损伤，导致产品性能和加工成品率降低.

7、而盘，将抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，使抛光盘及化学抛光又会造成形状精度降低.为了克服上述缺工件高速旋转，在两者之间抛光液呈动压液体状态，［3］点，产生的机械化学抛光是利用固相反应的加工并形成一层液膜，再利用液膜里的磨料高速冲击工方法.通过使用软质抛光磨料和适当的抛光液，在件表面，从而实现材料的去除.该工艺可获得的表工件与磨粒的接触点上，由于磨擦产生的高温高压，面粗糙度小于0.1nm（rms），平面度小于!／20的超在极短的接触时间内发生固相反应，并由摩擦力去光滑表面.浮法抛光类似于EEM抛光法，不同之除反应物，实