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三种抛光工艺的不同

Billwang工业设计2020-09-14 15:11:39

什么是抛光?

    抛光是使用物理机械或化学药品降低物体表面粗糙度的工艺。抛光技术主要在精密机械和光学工业中使用。抛光后的工件表面光滑具有良好的反射效果。工件抛光后会减少厚度并容易划伤,必须使用细丝绒布,麂皮,天鹅毛和专用清洗剂清洁表面。




化学抛光

化学抛光原理

化学抛光是金属表面通过有规则溶解达到光亮平滑。在化学抛光过程中,钢铁零件表面不断形成钝化氧化膜和氧化膜不断溶解,且前者要强于后者。由于零件表面微观的不一致性,表面微观凸起部位优先溶解,且溶解速率大于凹下部位的溶解速率;而且膜的溶解和膜的形成始终同时进行,只是其速率有差异,结果使钢铁零件表面粗糙度得以整平,从而获得平滑光亮的表面。抛光可以填充表面毛孔、划痕以及其它表面缺陷,从而提高疲劳阻力、腐蚀阻力。




电化学抛光原理

   电化学抛光也称电解抛光。电解抛光是以被抛工件为阳极,不溶性金属为阴极,两极同时浸入到电解槽中,通以直流电而产生有选择性的阳极溶解,从而使工件表面光亮度增大,达到镜面效果。




CMP原理

CMP,即Chemical Mechanical Polishing,化学机械抛光。CMP技术所采用的设备及消耗品包括:抛光机、抛光浆料、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。

 

CMP技术的概念是1965年由Monsanto首次提出。该技术最初是用于获取高质量的玻璃表面,如军用望远镜等。1988年IBM开始将CMP技术运用于4MDRAM 的制造中,而自从1991年IBM将CMP成功应用到64MDRAM 的生产中以后,CMP技术在世界各地迅速发展起来。区别于传统的纯机械或纯化学的抛光方法,CMP通过化学的和机械的综合作用,从而避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。它利用了磨损中的"软磨硬"原理,即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光。




如何抛光

1. 机械抛光 

    机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工操作为主,特殊零件如回转体表面,可使用转台等辅助工具,表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度,是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。




2. 化学抛光 

    化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解,从而得到平滑面。这种方法的主要优点是不需复杂设备,可以抛光形状复杂的工件,可以同时抛光很多工件,效率高。化学抛光的核心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10μm。




3. 电解抛光 

    电解抛光基本原理与化学抛光相同,即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分,使表面光滑。与化学抛光相比,可以消除阴极反应的影响,效果较好。电化学抛光过程分为两步: (1) 宏观整平 溶解产物向电解液中扩散,材料表面几何粗糙下降,Ra>1μm。 (2) 微光平整 阳极极化,表面光亮度提高,Ra<1μm。




常用的抛光方法有机械抛光、化学抛光、电化学抛光三种,这三种方法各有各的优缺点。

 

  1、机械抛光。

  其优点是加工后零件的整平性好,光亮度高。其缺点是劳动强度大,污染严重,而且复杂零件无法加工,而且其光泽不能一致,光泽保持时间不长,发闷、生锈。比较适合加工简单件,中、小产品。



 

2、化学抛光。

其优点是加工设备投资少,复杂件能抛,速度快,效率高,防腐性好。其缺点是光亮度差,有气体溢出,需要通风设备,加温困难。适合加工小批量复杂件及小零件光亮度要求不高的产品。




 3、电化学抛光

其优点是镜面光泽保持长,工艺稳定,污染少,成本低,防腐性好。其缺点是防污染性高,加工设备一次性投资大,复杂件要工装、辅助电极,大量生产还需要降温设施。适合批量生产,主要应用于高档产品,出口产品,有公差产品,其加工工艺稳定,操作简单。





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