硬质合金刀具材料化学机械抛光机理研究

作者：袁巨龙; 毛美姣; 李敏^*; 刘舜; 胡自化; 吴锋

来源：表面技术, 2019, 48(02): 260-267.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.02.037

• 硬质合金刀具
• 化学机械抛光
• 机理
• 化学反应
• 运动轨迹
• 材料去除率

目的研究硬质合金刀具材料化学机械抛光(CMP)机理,为改善硬质合金刀具表面质量提供理论支持。方法分析硬质合金刀具材料在酸性抛光液中的化学反应,研究硬质合金刀具材料CMP的化学反应机理。基于接触力学理论计算抛光垫与工件的实际接触面积和单个磨粒的实际切削面积,在运动学分析的基础上,建立硬质合金刀具材料CMP的材料去除率模型,通过实验验证材料去除率模型的有效性。结果在酸性抛光液中,硬质合金被氧化成Co3O4。当工件、抛光垫、磨粒类型、工件安装位置确定时,材料去除率与抛光载荷、磨粒浓度和抛光盘转速有关。常用硬质合金抛光条件下,抛光YG8刀具的修正系数Kcm为8.53,抛光后刀具的最低表面粗糙度能达到48nm,材料去除率为62.381nm/min,材料去除率的理论值和实验值的最大相对误差为13.25%,消除了表面缺陷,获得了较好的镜面效果。结论建立的材料去除率模型具有一定的有效性,对硬质合金刀具材料进行化学机械抛光能消除刀具的表面缺陷,改善表面质量。

• 单位
  浙江工业大学; 湖南科技大学; 湖南大学; 湘潭大学; 特种装备制造与先进加工技术教育部