熔石英元件磁性复合流体抛光去除特性研究

基于磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)抛光技术开展了熔石英元件抛光工艺研究,对比了传统MCF和超声辅助MCF(以下简称UMCF)抛光对熔石英材料去除特性的影响,探究了不同抛光时间下MCF和UMCF抛光对熔石英材料去除量/去除率和表面粗糙度的影响,并构建了与抛光应力和抛光时间有关的材料去除率模型。研究结果表明,相较于传统MCF,UMCF在提高材料去除率和降低表面粗糙度方面均有优势。两种抛光方式下材料去除机制均为弹塑性去除,UMCF抛光获得的表面粗糙度相比于MCF抛光优化了68.88%。由于流体动压力和超声振动压力的联合作用,UMCF抛光材料去除率最高可达5.74×10^(-3)mm^(3)/min,相比于MCF抛光提升了4.04倍。MCF和UMCF抛光材料去除率与抛光应力和抛光时间均呈现幂函数相关性,且在UMCF抛光中抛光应力对去除率的影响权重大于MCF抛光。

新型有机硼防污剂在自抛光防污涂料中的匹配稳定性和防污性能研究

本工作探究了一种新型有机硼防污剂——4-异丙基吡啶甲基二苯基硼烷(4-IPDMB)在防污涂料中的稳定性和防污性能。以稳定水解的丙烯酸硅树脂为自抛光基体树脂,以4-IPDMB为主防污剂,以吡啶硫酮锌、溴代吡咯腈或异噻唑啉酮等作为辅助防污剂,制备了多种防污涂料,并进行性能表征。首先采用一步自由基聚合法成功制备了一种具有稳定抛光速率的丙烯酸硅树脂,抛光速率测试结果表明该丙烯酸硅树脂的抛光速率为4μm/month。按配方将如上组分配制成涂料后,通过附着力试验、储存稳定性试验和浅海静态挂板试验对4-IPDMB在防污涂料中的配方匹配稳定性和防污能力进行了表征。结果表明,含有4-IPDMB的防污涂料具有良好的防污性能,当与其他辅助防污剂混合后,附着力、防污性能和储存稳定性均产生一定程度的变化,需进一步探究4-IPDMB与辅助防污剂之间的潜在化学反应,指导配方优化。

阴/非离子型表面活性剂对CMP后SiO_(2)颗粒的去除效果

为了更有效地去除铜晶圆化学机械抛光(CMP)后清洗残留的SiO_(2)颗粒,选择了2种阴离子型表面活性剂(SLS、TD⁃40)和2种非离子型表面活性剂(AEO⁃5、JFC⁃6),通过接触角、表面张力、电化学、分子动力学模拟实验探究了4种表面活性剂在铜表面的润湿性、吸附构型及吸附稳定性。通过优化表面活性剂质量浓度,选择达到吸附稳定时的质量浓度配置4种表面活性剂来清洗铜晶圆,利用扫描电子显微镜观测铜表面形貌,对比它们的清洗效果。随后选择TD⁃40和JFC⁃6进行复配,研究复配后表面活性剂对硅溶胶颗粒的去除效果。实验结果表明,使用体积比为2∶1的TD⁃40与JFC⁃6进行复配得到的CMP清洗液对SiO_(2)颗粒的去除效果比单一表面活性剂的更好。

基于固相微萃取检测美甲产品中挥发性有机物

采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术,研究了7类指甲油释放的挥发性有机物(VOCs),分析了涂覆前后指甲油中VOCs的释放率及其释放特征。结果显示,无处理的指甲油中可检测到78种VOCs,其中有21种已被列入《危险化学品目录》。不同类型指甲油的VOCs种类和含量存在显著性差异,主要的VOCs包括溶剂、光固化单体、增塑剂和抗氧化剂。在美甲过程中,风干或照干操作使大部分VOCs显著挥发,损失比例可达99%。美甲结束后,指甲油中的VOCs继续释放,油性指甲油、水性指甲油和UV甲油胶的VOCs释放半衰期分别为0.41、0.46和0.29 d。该研究为评估美甲产生的健康风险提供了重要数据支持。

Cu/Co阻挡层中复配缓蚀剂缓蚀机理与研究进展

抛光液是化学机械抛光(CMP)的关键要素之一,其中缓蚀剂是抛光液的基本组分之一。传统的缓蚀剂缓蚀效果差,缓蚀效率低。而复配缓蚀剂因缓蚀效率高、缓蚀效果好和环境友好等优势成为CMP领域研究重点。根据文献,分析了唑类缓蚀剂对Cu/Co阻挡层的缓蚀机理,对近五年来新型复配缓蚀剂在国内外CMP过程中的研究进展以及复配缓蚀剂的实验评价和分子动力学模拟进行了归纳总结。同时评价了电化学法中EIS、OCP和Tafel极化曲线,表面分析法中SEM和AFM,分子动力学模拟中DFT和ReaxFF对缓蚀剂缓蚀效果的分析。最后,对于目前复配缓蚀剂的问题进行了总结与展望。

磁性复合流体抛光过程中水分对抛光性能的影响

磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)具有优异的抛光性能,然而MCF抛光液中的水分在抛光过程中流失,抛光性能随之降低,这将增加抛光成本并严重影响MCF抛光的工程应用。针对磁性复合流体抛光液在抛光过程中水分流失的问题,探究了抛光过程中MCF水分含量对MCF形貌特征、抛光区域温度、正压力与抛光质量的关系,构建MCF中水分对抛光质量的影响机理。首先,分析了抛光过程中不同水分占比抛光液对抛光性能的影响规律,采用工业相机观察MCF抛光液抛光前后的形貌特征。然后,通过总结抛光过程温升-磁流体状态-抛光作用力-抛光质量的内在联系,构建不同水分含量MCF的抛光机理。最后,通过向MCF抛光液中定量补充水分,有效地缓解了MCF抛光液抛光效果降低的问题。实验结果表明:(1)当MCF抛光液水分占比为45%时初始抛光效果较好,抛光10 min内工件的表面粗糙度由0.410μm下降到0.007μm;而使用已持续抛光50 min的MCF加工10 min后工件的表面粗糙度由0.576μm下降到0.173μm。MCF随着抛光时间的增加MCF抛光性能大幅下降;(2)随着抛光液中含水量的降低,抛光时磁性颗粒形成的链状结构恢复能力变差,进而影响其抛光性能;(3)在抛光过程中向MCF抛光液补充水分后,抛光结束时工件的表面粗糙度下降率由无添加时的69.97%提高至86.69%,材料去除率由0.95×10^(8)μm^(3)/min提升到1.45×10^(8)μm^(3)/min,抛光正压力由3.7 N提升到4.2 N。当抛光过程中补充水分,使MCF的水含量占比维持在45%左右时,可以保持其长效稳定的抛光能力,有效地延长MCF的使用寿命。

纤维素酶的复配及其对棉织物抛光效果的影响

纤维素酶的生物抛光处理可赋予棉织物光洁的外观,但同时会使其强力下降。为了降低这一影响,将纤维素酶与表面活性剂、多元醇、金属盐类等助剂复配,对比复配前后纤维素酶活力的差异及其对棉织物抛光效果的影响。结果表明,在纤维素酶中添加10 g/L的聚乙二醇2000对纤维素酶活力的促进效果较好;复配后的纤维素酶对棉织物的水解、吸附作用增强,生物抛光效果提升明显,处理时间缩短,强力损失有所降低。

磁性复合流体抛光氧化锆陶瓷的工艺优化

为提高氧化锆陶瓷工件的表面质量,采用磁性复合流体(由包含纳米级铁磁颗粒的磁流体与包含微米级羰基铁颗粒的磁流变液混合而成)对氧化锆陶瓷进行抛光,以达到降低材料表面粗糙度和减少表面与亚表面损伤的目的。利用田口方法设计3因素3水平正交试验,着重分析磁铁转速、加工间隙和抛光液磨粒粒径对表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并采用方差分析法分析各因素对2个评价指标的影响权重。可达到最低表面粗糙度的工艺参数组合为:磁铁转速,300 r/min;加工间隙,0.5 mm;磨粒粒径,1.25μm。可达到最高材料去除率的工艺参数组合为:磁铁转速,400 r/min;加工间隙,0.5 mm;磨粒粒径,2.00μm。根据优化的工艺参数进行抛光,表面粗糙度最低可达4.5 nm,材料去除率最高可达0.117μm/min,优化效果显著。利用遗传算法优化BP神经网络建立抛光预测模型,预测误差为3.9484%。

PVP与TAZ复配对Cu CMP的吸附缓蚀

采用电化学方法、表面表征和量子化学计算研究了在碱性抛光液中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与1,2,4-三氮唑(TAZ)复配对Cu表面的缓蚀性能,探讨了原子尺度的吸附缓蚀机理。研究表明,PVP与TAZ复配较单独使用具有更好的缓蚀性能,且吸附方式均服从Langmuir吸附等温模型;PVP的反应活性位点主要集中在含有甲基的一端且能量较低,TAZ分子环上氮原子均为反应活性位点且能量很高,均可与Cu原子配位形成吸附中心,从而达到良好的缓蚀效果。PVP与TAZ复配可实现Cu化学机械抛光(CMP)在高去除速率下的低表面粗糙度。

小曲率凹面光学玻璃的磁性混合流体精密抛光

为实现小曲率凹球面光学玻璃的高效超精密抛光,充分发挥旋转磁场下磁性混合流体兼具黏度和粒子动态分布的特点,提出了一种新型半球头抛光装置。使用Ansoft Maxwell仿真分析轴向充磁圆柱永磁体及其上方分别加装平面铁块和凹面铁块3种磁源结构下的磁场分布,发现加装凹面铁块能强化“边缘效应”,获得更集中分布的大磁场区,进一步仿真优化磁体尺寸和偏心距。比较不同抛光液组分和磁体偏心距下的磁性混合流体行为,确定了抛光液的最佳组分以及磁体偏心距。最后,对曲率半径为15.4 mm、中心深度为2.24 mm的凹球面K9玻璃进行抛光实验,90 min后,面形精度RMS由0.719μm降低至11.7 nm,表面粗糙度Ra由0.552μm降低至9.656 nm。新型抛光装置能够实现小曲率凹球面工件的高效纳米级抛光。

复配表面活性剂对新型阻挡层抛光液抛光性能的影响

针对新型阻挡层抛光液存在Cu和正硅酸乙酯(TEOS)抛光速率一致性差、运输贮存过程中细菌滋生造成抛光表面缺陷的问题,选取脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)非离子表面活性剂和作为杀菌剂的阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC),通过复配2种表面活性剂研究其对Cu和TEOS抛光速率一致性以及杀菌效果的影响,并阐述相关的影响机制。实验结果表明:Cu和TEOS抛光速率随着复配表面活性剂体积分数的增加而降低,复配表面活性剂主要控制测量点到晶圆中心的距离为70~150 mm区域内的铜抛光速率,对于TEOS,复配表面活性剂主要控制0~70 mm区域内的铜抛光速率;复配表面活性剂体积分数的增加可同时提高Cu和TEOS抛光速率一致性,但高体积分数复配表面活性剂可造成表面划伤;DDBAC作为非氧化性的杀菌剂,具有较强的抗菌抑菌能力,可通过改变细菌膜通透性,使细菌裂解死亡,杀菌效果显著。

TA1纯钛毛细管化学辅助磁性复合流体抛光实验研究

对医用TA1纯钛毛细管内表面进行镜面抛光,有助于减小检测样本残留、提高毛细管移液精度,从而提高体外诊断设备的检测精度与可靠性。针对纯钛毛细管内表面质量差、材质难抛光的问题,提出一种新型化学辅助磁性复合流体抛光方法,将化学氧化与机械去除相结合,实现对毛细管内表面的高效精密抛光。采用单因素实验探究抛光液中的铁粉质量、过氧化氢质量分数与苹果酸质量分数对毛细管内表面材料去除率和粗糙度的影响,获得最佳抛光参数;检测在抛光过程中毛细管内表面的材料去除与元素变化,分析该技术用于纯钛毛细管内表面的综合抛光效果。结果表明:在铁粉质量为2 mg、过氧化氢质量分数为7.2%、苹果酸质量分数为6%的条件下抛光90 min后,纯钛毛细管内表面粗糙度由R_(a)675 nm降至R_(a)75 nm,无原始裂隙的平整抛光区域粗糙度低至R_(a)19.5 nm,材料去除深度达28μm,原始表面的细微裂痕被基本去除,粗壮裂隙减小;抛光过程没有引入其他元素。

不锈钢表面抛光技术的研究进展

介绍了化学抛光、电化学抛光及复合抛光的特性、优缺点以及如何应用这些工艺技术对不锈钢进行着色前处理,指出了不锈钢表面抛光技术的发展方向。

磁性复合抛光体配制及其抛光性能试验研究

介绍一种新的磁性复合抛光体(M PT)的配制及检测方法.新的磁性抛光体是将磁性复合流体和磨粒、植物纤维素均匀混合,通过外加磁场压缩制成的,在磁场作用下为半固态.M PT的主要成分及规格:煤油基纳米直径F e3O4的磁流体(M F)、微米级直径的铁粉、微米级直径的纯A l2O3磨粒.对几种混合比例的M PT分别进行了SEM的显微观察和抛光作用力的三维检测,在给定压力下对M PT的剪切力和抛光性能进行了试验.结果表明:磁性复合抛光体的配比影响着M PT最大剪切力,具有承受剪切力大的磁性抛光体的抛光效果较好.该研究为复杂曲面的高效、高质量抛光提供了应用依据.

超精密磁流变复合抛光技术研究进展

对超精密磁流变复合抛光技术的国内外研究进展进行了评述,介绍了当前主要应用的几种超精密磁流变复合抛光技术的加工原理和发展现状.重点介绍了磁流变射流复合抛光、超声波磁流变复合抛光、化学机械磁流变复合抛光以及集群磁流变复合抛光的加工技术内涵,从加工效率、加工表面均匀性、加工精度、加工适合的材料与形状等方面对上述几类超精密磁流变复合抛光方法进行比较和评述.最后对超光滑无损伤超精密磁流变抛光技术的发展方向进行了预测.

硅片抛光雾的分析研究

通过试验分析了抛光雾产生的机理和影响因素。在试验的基础上，优化选择了抛光工艺技术，有效地控制了抛光雾，取得较好的结果。

铜在甲胺铁氰化钾化学机械抛光液中的腐蚀与钝化

用电化学测试技术研究了腐蚀介质和成膜剂浓度对铜表面的腐蚀与钝化成膜的影响,分析了钝化膜的成分,探讨了钝化膜在抛光压力和转速作用下的磨损与表面再钝化的行为,测量了铜在化学机械抛光过程中的极化曲线。结果表明铜在甲胺溶液介质铁氰化钾抛光液中易钝化,钝化膜的主要成分为Cu4[Fe(CN)6],有少量Cu2O存在。钝化膜的磨损特性随成分浓度不同而不同。钝化膜的磨损难易程度与钝化膜的本身特性、抛光压力及转速有关。抛光过程中因钝化膜被磨损,腐蚀加快,腐蚀电流密度大幅增加。配方0.1%甲胺溶液+0.5%K3Fe(CN)6+5%Al2O3可行。

超声波磁流变复合抛光中几种工艺参数对材料去除率的影响

提出了一种光学抛光的新方法——超声波磁流变复合抛光。介绍了该抛光方法的基本原理和实验装置,进行了超声波磁流变复合抛光实验,采用轮廓仪实测了光学玻璃超声波磁流变抛光材料去除轮廓曲线。通过该项工艺实验,研究了五种工艺参数(磁场强度、超声振幅、抛光工具头与工件的间隙、抛光工具头转速、工件转速)对光学玻璃材料去除率的影响。在一定实验条件下,获得的材料去除率为0.139μm/min,并获得了超声波磁流变复合抛光工艺参数与材料去除率的关系曲线,得出了光学玻璃超声波磁流变复合抛光的材料去除规律。

精密研抛数控机床几何误差与热误差复合建模及其补偿研究

为了提高精密研抛数控机床的加工精度,对研抛数控机床的几何误差与热误差进行了研究与分析,发现随着机床相关部件温度的不断升高直至热稳态,机床的定位误差也不断增加到稳态值,验证了几何误差和热误差是精密及超精密加工误差的主要来源。综合考虑了机床复合误差的不同特点并进行误差分离,提出了基于牛顿插值算法和最小二乘法的几何与热复合误差建模方法,依据复合误差模型进行补偿实验,补偿后机床冷态下定位误差值从3.5μm降至1.2μm,误差降低了65.7%,热稳态后定位误差值从12.2μm降至1.9μm,误差降低了84.4%,实验结果证明复合误差模型计算简单、预测精度高、具有较好的鲁棒性,为提高机床的加工精度提供了理论与实践依据。

表面改性碳化硅在玻璃磨边金刚石抛光砂轮(UPR)上的应用

采用高分子表面活性剂对碳化硅进行表面改性制备出了弹性微球复合粒子,降低了微粉的表面能,提高了与金刚石及结合剂的粘结性能,并通过加入柔性剂对不饱和聚酯树脂增韧改性,研制出了UPR玻璃磨边金刚石抛光砂轮。实验证明其抛光效果和使用寿命均达到了同类进口产品的水平,且生产工艺简单,设备投资成本低、无污染。