304不锈钢绿色化学机械抛光

作者：张仁杰; 张振宇^*; 李玉彪; 徐光宏; 崔祥祥; 刘杰

来源：表面技术, 2022, 51(05): 325-335.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.05.033

• 304不锈钢
• 化学机械抛光
• 绿色环保
• 正交试验
• 化学反应机理
• 表面粗糙度

目的 采用对环境友好的抛光工艺来改善304不锈钢表面抛光质量。方法 基于化学机械抛光(CMP)工艺，采用主要成分为氧化铝(Al2O3)磨料、L-苹果酸、过氧化氢(H2O2)、乳化剂OP-10、甘氨酸的绿色环保抛光液，设计并试验了pH值，H2O2、乳化剂OP-10、甘氨酸质量分数的4因素4水平CMP正交试验。采用极差法分析了4个因素对表面粗糙度和材料去除率的影响。采用电化学工作站，通过动电位极化曲线法，分析304不锈钢在不同抛光液环境下的静态腐蚀特性。通过X射线光电子能谱(XPS)，分析304不锈钢在不同抛光液环境下的表面元素和化学组分变化。结果 开发了一种不含任何强酸、强碱等危化物品的新型环保化学机械抛光液。通过绿色CMP加工，在70μm×50μm范围内将304不锈钢平均表面粗糙度从CMP前的7.972 nm降至0.543 nm。与之前报道的304不锈钢抛光相比，绿色CMP抛光后的表面粗糙度最低。通过正交试验，得到了绿色CMP加工的最优抛光液参数：pH=3,0.3%H2O2,0.3%乳化剂OP-10,1.5%甘氨酸。结论 L-苹果酸与甘氨酸之间相互促进，使抛光液的腐蚀性增强；而H2O2的作用则相反，可使抛光液的氧化性增强，减缓抛光液对304不锈钢表面的腐蚀。

• 单位
  大连理工大学; 齐鲁工业大学