[發(fā)明專利]用于鉛化學(xué)機(jī)械拋光的粗拋拋光液及抗氧化工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910903722.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN110511680B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余家欣;蔡榮;王超;孫名宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué);中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所
• 主分類號(hào): C09G1/02
• 分類號(hào): C09G1/02;C23F3/06;B24B57/02;B24B37/10;B24B37/005
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 張忠慶

本發(fā)明公開了一種用于鉛化學(xué)機(jī)械拋光的粗拋拋光液及抗氧化工藝，粗拋拋光液包括：研磨顆粒，氧化劑，金屬絡(luò)合劑和去離子水；采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)粗拋拋光液的pH；本發(fā)明的鉛化學(xué)機(jī)械拋光粗拋拋光液及其對(duì)應(yīng)的拋光工藝能夠直接將宏觀加工后的鉛塊進(jìn)行拋光加工；同時(shí)，本發(fā)明的粗拋拋光液能夠有效地實(shí)現(xiàn)極高的純鉛材料去除速率，進(jìn)而使其表面簡便快速的達(dá)到鏡面效果；此外，本發(fā)明加工后的鉛塊表面還為后期進(jìn)行超精密加工鉛塊表面提供了可靠的前期準(zhǔn)備工作。本發(fā)明的鉛表面抗氧化處理工藝，其工藝操作簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，能夠快速解決純鉛拋光后表面氧化膜在數(shù)秒內(nèi)生成的難題，從而有利于表面質(zhì)量的檢測，又有利于工業(yè)中的使用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及軟金屬的化學(xué)機(jī)械拋光，特別是涉及一種用于鉛化學(xué)機(jī)械拋光的粗拋拋光液及其抗氧化工藝。

背景技術(shù)

鉛作為一種資源較為豐富的有色金屬，同時(shí)也作為一種常見軟金屬，具有毒性、低熔點(diǎn)、低剛度、低硬度、高密度、高阻尼、易氧化、延展性好和易酸耐減等性質(zhì)，是現(xiàn)代工業(yè)中基礎(chǔ)金屬之一。鉛具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，通常在鉛酸蓄電池、武器彈藥、航空航天、冶金、化工、電氣、郵電、鐵路、交通、建筑、石油、漁業(yè)用具、焊接物料和防輻射物料等各個(gè)行業(yè)中發(fā)揮極其重要的作用。在制造領(lǐng)域中，為了得到滿意的高精度表面質(zhì)量，從而使軟金屬純鉛能夠運(yùn)用到更為廣泛的精密制造中，同時(shí)，為了推進(jìn)軟金屬表面加工技術(shù)的發(fā)展，填充軟金屬材料在精密加工領(lǐng)域的空白，軟金屬表面質(zhì)量的研究在國內(nèi)外都變得尤為重要。通常，好的表面質(zhì)量要求低的表面粗糙度、低的缺陷數(shù)量和好的平面度。

軟金屬硬度極低，而鉛是一種典型的低硬度且易氧化的金屬，選擇鉛進(jìn)行精密加工具有十分可靠的代表性，因?yàn)榧兌葹?9.99％的鉛硬度低到HV_0.2＝3.5MPa。軟金屬相較于其他金屬精密加工，軟金屬加工更為困難，因極低的硬度在加工過程中極易發(fā)生塑性流動(dòng)、受熱變形和雜質(zhì)嵌入，易氧化的特性也易造成加工后不能反映加工得到的真實(shí)表面，因此，低硬度和易氧化特性成了如鉛類軟金屬加工的最大難題，這也給加工帶來了極大的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有的較為成熟的技術(shù)中，軟金屬表面加工僅僅停留在水砂紙人工打磨階段，然而水砂紙打磨遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到工業(yè)領(lǐng)域中精密加工表面質(zhì)量精度的需求，通常水砂紙打磨具有不能達(dá)到全局平坦、加工過程中水砂紙剝落的SiC顆粒極易嵌入軟金屬表面和嵌入后的SiC顆粒不易再次拔出等缺點(diǎn)，而且水砂紙打磨還停留在微米尺度表面加工。因此，現(xiàn)階段的加工技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)精密加工中所要求的低表面粗糙度、低缺陷數(shù)量和好的平面度的軟金屬表面。

目前，由于上述加工問題所面臨的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有技術(shù)幾乎沒有像鉛這類軟金屬精密加工的專利報(bào)道，所以探究軟金屬的精密表面加工顯得尤為重要。現(xiàn)階段，較為經(jīng)濟(jì)的精密加工更多的是集中在拋光技術(shù)上，而傳統(tǒng)的化學(xué)拋光和機(jī)械拋光技術(shù)根本無法滿足精密加工要求，為了獲得近無缺陷的高質(zhì)量軟金屬表面，為此結(jié)合化學(xué)拋光和機(jī)械拋光各自的優(yōu)點(diǎn)，采用目前精密加工領(lǐng)域中公認(rèn)為唯一的納米級(jí)全局平面化技術(shù)，化學(xué)拋光和機(jī)械拋光相結(jié)合的方法——化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)進(jìn)行軟金屬純鉛加工。化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)通過拋光液的化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械研磨的協(xié)同作用，能夠快速得到超光滑無損傷表面，而拋光液和拋光工藝是化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)的關(guān)鍵所在。由于是軟金屬，在化學(xué)機(jī)械拋光過程中采用傳統(tǒng)的硬質(zhì)拋光墊極易在加工面留下微米級(jí)劃痕，同樣的，采用硬度高或粒徑較大的拋光磨粒也易在加工表面留下較大劃痕，不僅如此，加工過程中還要防止加工帶來的表面受熱變形及塑性流動(dòng)，因此這些對(duì)于研制出適合如純鉛這類軟金屬化學(xué)機(jī)械拋光工藝及拋光液提出了極高的要求。

同時(shí)，鉛也是易氧化類金屬，它的化學(xué)活性較高，在潮濕的空氣、CO₂氣氛或水的接觸下極易發(fā)生表面氧化，被氧化后的表面為一層黑灰色的天然氧化物薄膜(鉛白)所覆蓋，其分子式為(PbCO₃)₂·Pb(OH)₂。在精密加工過程中，如純鉛通過化學(xué)機(jī)械拋光后的表面將在數(shù)秒內(nèi)生成一層氧化膜，而這層鉛白氧化膜極易掩蓋精密加工后得到的真實(shí)表面，這既不不利于表面質(zhì)量的檢測，又不利于在工業(yè)中的使用。