藍(lán)寶石具有高硬度（莫氏硬度9）、優(yōu)異的耐腐蝕性以及良好的光學(xué)和機(jī)械性能,因此廣泛應(yīng)用于固態(tài)激光器,精密抗摩擦軸承,紅外窗口,半導(dǎo)體芯片基板等高科技領(lǐng)域。隨著科技迅猛的發(fā)展,對(duì)藍(lán)寶石表面平整度要求越來越高,而化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）是目前普遍的表面加工技術(shù),是公認(rèn)的可以實(shí)現(xiàn)全局平坦化拋光方法,所以用化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)藍(lán)寶石表面的超精密拋光成為研究的熱點(diǎn)。在CMP中,拋光漿料和拋光磨料扮演著重要角色,對(duì)藍(lán)寶石的拋光質(zhì)量有直接的影響。本文研究了將氧化鋁磨料分散于硅溶膠中獲得了穩(wěn)定性及拋光性能均較好的拋光漿料。采用均相沉淀法制備出粒徑分別為320nm、500nm、1.0μm左右的球形氧化鋁磨料,采用直接沉淀法制備出粒徑320nm的不規(guī)則形貌的氧化鋁磨料,并將不同粒徑、形貌的氧化鋁對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行拋光,得出粒徑為1.0μm的球形氧化鋁具有較佳的拋光效果。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）等手段對(duì)樣品的形貌、物象等進(jìn)行表征。通過Zeta電位對(duì)拋光漿料的分散穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè),通過原子力顯微鏡（AFM）對(duì)藍(lán)寶石拋光前后的表面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)。主要結(jié)果如下:將氧化鋁磨料分散在硅溶膠中,體系的穩(wěn)定

對(duì)InP晶片進(jìn)行了集群磁流變拋光實(shí)驗(yàn),研究了拋光過程中磨料參數(shù)（類型、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粒徑）對(duì)InP材料去除速率和表面粗糙度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,InP晶片的去除速率隨磨料硬度的增加而變大,表面粗糙度受磨料硬度和密度的綜合影響;在選取的金剛石、SiC、Al2O3和SiO2等4種磨料中,使用金剛石磨料的InP去除速率,使用SiC磨料的InP拋光后的表面質(zhì)量。隨著SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,InP去除速率逐漸增加,但表面粗糙度先減小后增大。當(dāng)使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%、粒徑3μm的SiC磨料對(duì)InP晶片進(jìn)行拋光時(shí),InP去除速率達(dá)到2.38μm/h,表面粗糙度從原始的33 nm降低到0.84 nm。

一種濕法制備技術(shù)利用珍珠巖尾礦制備珍珠巖拋光磨料。與傳統(tǒng)干法工藝相比 ,珍珠巖拋光磨料產(chǎn)品產(chǎn)率從 3 0 %提高到 70 %以上 ,顆粒粒度小于 15 0 μm ,而 0 -4 4μm粒級(jí)含量不到 10 %。粒度分布更加合理 ,完全滿足玻殼行業(yè)及相關(guān)行業(yè)的要求。濕法制備珍珠巖拋光磨料是珍珠巖加工業(yè)充分合理利用珍珠巖尾礦的十分有效的利用途徑。 提高硬質(zhì)合金刀片前刀面化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的材料去除率和表面質(zhì)量,采用6種不同硬度磨料(金剛石、碳化硼、碳化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅)對(duì)硬質(zhì)合金刀片CMP加工,采用表面粗糙度測(cè)量?jī)x和超景深三維顯微系統(tǒng)觀察拋光前后刀片的表面形貌,探討硬質(zhì)合金刀具CMP材料去除機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:碳化硼磨料因粒徑分散性大,造成硬質(zhì)合金刀片表面劃痕較多;低硬度的氧化硅、氧化鋯、碳化硅磨料只能去除硬質(zhì)合金刀片表面局部劃痕區(qū)域;接近硬質(zhì)合金刀片硬度的氧化鋁磨料,可獲得較好的表面質(zhì)量;硬度的金剛石磨料在CMP加工時(shí),在硬質(zhì)合金刀片表面上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力,促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),獲得比其他磨料更高的材料去除率和更好的表面質(zhì)量。因此,在硬質(zhì)合金刀片粗加工時(shí)可以選用氧化鋁磨料,精加工時(shí)選用金剛石磨料。

聚焦超聲換能器的使用特點(diǎn),提出了一種新型磨料流拋光加工方法,即采用凹球殼聚焦超聲振動(dòng)的方式在拋光液中產(chǎn)生聚焦磨料流拋光光學(xué)材料。先對(duì)聚焦超聲振動(dòng)換能器的聲壓場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量,證明了聲壓場(chǎng)具有顯著的聚焦特性,其中聲壓的值出現(xiàn)在焦距90 mm處;然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),利用該裝備對(duì)碳化硅試件進(jìn)行了拋光。結(jié)果表明:這一方法可以對(duì)光學(xué)材料進(jìn)行拋光處理,不僅可以降低表面粗糙度和提高表面質(zhì)量,而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的磨料水射流拋光系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單,沒有管路、噴嘴損耗等。