现代加工技术-化学加工课件

化学加工化学加工1 Chemical MachiningCHM 目录第一章 概述第二章 化学蚀刻第三章 光化学腐蚀第四章 化学抛光第五章 化学镀膜第六章 发展趋势 第一章第一章 概述概述3 化化学学加加工工的的应应用用较较早早，14世世纪纪末末已已利利用用化化学学腐腐蚀蚀的的方方法法，来来蚀蚀刻刻武武士士的的铠铠甲甲和和刀刀、剑剑等等兵兵器器表表面面的的花花纹纹和和标标记记。19世世纪纪20年年代代，法法国国的的涅涅普普斯斯利利用用精精制制沥沥青青的的感感光光性性能能，发发明明了了日日光光胶胶板板蚀蚀刻刻法法。不不久久又又出出现现了了照照相相制制版版法法，促促进进了了印印刷刷工工业和光化学加工的发展。业和光化学加工的发展。到到了了20世世纪纪，化化学学加加工工的的应应用用范范围围显显著著扩扩大大。第第二二次次世世界界大大战战期期间间，人人们们开开始始用用光光化化学学加加工工方方法法制制造造印印刷刷电电路路。50年年代代初初，美美国国采采用用化化学学铣铣削削方方法法来来减减轻轻飞飞机机构构件件的的重重量量。50年年代代末末，光光化化学学加加工工开开始始广广泛泛用用于于精精密密、复复杂杂薄薄片片零零件件的的制制造。造。60年代，光刻已大量用于年代，光刻已大量用于半导体器件和集成电路半导体器件和集成电路的生产。的生产。化学加工（Chemical Machining,CHM)是利用酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应，使金属溶解，改变工件尺寸和形状（或表面性能）的一种加工方法。化学加工的应用形式很多，但属于成形加工的主要有化学蚀刻和光化学腐蚀加工法。属于表面加工的有化学抛光和化学镀膜等。新闻新闻中国大客机首个大部段下线-定制特种设备全球第2台2014年5月15日，中航工业洪都研制的国产C919大型客机首个大部段前机身在南昌成功下线。新材料作为高新技术的基础和先导，是当前最重要和最具发展潜力的领域。国产大型客机前机身大部段采用以铝为基、加入适量锂的第三代铝锂合金第三代铝锂合金材料。该材料在国内民机应用上尚属首次，而洪都承接的前机身和中后机身两个部段约占国产大型客机整架飞机铝锂合金材料的65%。这就意味着，一场围绕掌握“新材料”核心技术的攻坚战在洪都全面铺开，旷日持久。自2010年承接了铝锂合金等直段的研制任务开始，洪都便组织实施专项关键技术攻关，开展新材料的应用研究。在3个月时间里，突破了铝锂合金钻孔、铆接、钣金成型等技术难关，随后的几年里，通过承接国产大型客机前机身工作包首件、翼身组合体试验件以及首架前机身任务，完成了该材料的制造工艺体系，突破了制造关键技术，形成了铝锂合金钣金成形、表面处理、化学铣切化学铣切等系列工艺规范，为大型客机的顺利研制提供了技术保障。一、化学蚀刻加工一、化学蚀刻加工7 化学蚀刻加工又称化学铣切化学蚀刻加工又称化学铣切(Chemical Milling简称简称CHM)。1化学蚀刻加工的原理、特点、应用化学蚀刻加工的原理、特点、应用 1.11.1化学蚀刻加工的优点化学蚀刻加工的优点8 1）可可加加工工任任何何难难切切削削的的金金属属材材料料，而而不不受受硬硬度度和和强强度度的的限限制制，如如铝铝合合金金、钼钼合合金金、钛钛合合金金、镁镁合合金金、不锈钢等。不锈钢等。2）适于）适于大面积大面积加工，可同时加工多件。加工，可同时加工多件。3）加加工工过过程程中中不不会会产产生生应应力力、裂裂纹纹、毛毛刺刺等等缺缺陷陷，表面粗糙度可达表面粗糙度可达Ra2.51.25um。4）加工操作技术比较简单。）加工操作技术比较简单。1.2化学蚀刻加工的缺点化学蚀刻加工的缺点91）不适宜加工）不适宜加工窄而深窄而深的槽和型孔等。的槽和型孔等。2）原材料中缺陷和表面不平度、划痕等不易消除。）原材料中缺陷和表面不平度、划痕等不易消除。3）腐蚀液腐蚀液对设备和人体有危害，故需有适当的防护性措施。对设备和人体有危害，故需有适当的防护性措施。1.3化学加工的应用范围化学加工的应用范围1）主主要要用用于于较较大大工工件件的的金金属属表表面面厚厚度度减减薄薄加加工工。铣铣切切厚厚度度一一般般小小于于13mm。如如在在航航空空和和航航天天工工业业中中常常用用于于局局部部减减轻轻结结构构件件的的重重量量，对对大大面面积积或或不不利利于于机机械械加加工工的的薄薄壁壁形形整整体体壁壁板板的的加加工亦适宜。工亦适宜。2）用于在厚度小于）用于在厚度小于1.5mm薄壁零件上加工复杂的薄壁零件上加工复杂的型孔型孔。2.2.化学铣削工艺过程化学铣削工艺过程10其中主要的工序是涂保护层、刻形、化学腐蚀。其中主要的工序是涂保护层、刻形、化学腐蚀。表面预处理表面预处理涂保护层（涂层厚度涂保护层（涂层厚度约约0.2mm）固化固化刻形刻形腐蚀腐蚀清洗清洗去保护层去保护层（1 1）表面预处理）表面预处理把工件表面的油污、氧化膜等清除干净并在相应的腐蚀液中进行预腐蚀。（2）涂覆及固化）涂覆及固化在涂保护层之前，必须把工件表面的油污、氧化膜等清除干净，再在相应的腐蚀液中进行预腐蚀。在某些情况下还要先进行喷砂处理，使表面形成一定的粗糙度，以保证图层与金属表面粘接牢固。12保保护护层层必必须须具具有有良良好好的的耐耐酸酸、碱碱性性能能，并在化学刻蚀过程中粘接力不能下降。并在化学刻蚀过程中粘接力不能下降。常常用用的的保保护护层层有有氯氯丁丁橡橡胶胶、丁丁基基橡橡胶胶、丁苯橡胶等耐蚀涂料。丁苯橡胶等耐蚀涂料。涂涂复复的的方方法法有有刷刷涂涂、喷喷涂涂、浸浸涂涂等等。涂涂层层要要求求均均匀匀，不不允允许许有有杂杂质质和和气气泡泡。涂涂层层厚厚度度一一般般控控制制在在0.2mm左左右右。涂涂后后需需经经定定时时间间和和适适当温度加以固化。当温度加以固化。（3 3）刻形或划线）刻形或划线13刻刻形形是是根根据据样样板板的的形形状状和和尺尺寸寸，把把待待加加工工表表面面的的涂涂层层去去掉掉以以便便进进行行腐腐蚀蚀加加工工。刻刻型型的的方方法法一一般般采采用用手手术术刀刀沿沿样样板板轮轮廓廓切切开开保保护护层层，把把不不要要的的部部分分剥剥掉掉。刻刻型型样样板板多多采采用用1mm左左右右的的硬硬铝铝板板制制作。作。当铣切深度达到某值时，起尺寸关系表示：K=2H/（W2-W1）=H/B式中K腐蚀系数，是腐蚀体系的属性；H腐蚀深度（mm）B侧面腐蚀宽度（mm）W1刻型尺寸（mm）W2最终腐蚀尺寸（mm）（4 4）腐蚀）腐蚀把刻划好防腐蚀图形的毛坯，完全进入到有腐蚀剂的槽中，并一直浸泡到使腐蚀掉的金属厚度达到要求为止。腐蚀速度、腐蚀深度与腐蚀时间的关系：V=H/T式中;V金属的腐蚀速度（mm/min）H工件表面的腐蚀深度（mm）T腐蚀时间或浸泡时间（min）（5 5）清洗与清除防蚀层）清洗与清除防蚀层腐蚀加工完成后通常是把零件先放入专门的氧化物清洗槽内，去除在零件表面上的留下的一层氧化物膜和反应沉积污物，接着用水冲洗。防蚀层的清除一般用手工操作。对于细长、薄型零件应使用化学膜溶剂，目的是把防蚀层泡胀，软化和尽可能的降低粘附力，以便采用气压或水压方法把防蚀层清除掉，或者有利于用手工剥离。表 加工材料及腐蚀液 表 加工材料及腐蚀液 蚀刻工艺流程示意图标清版.wmv 二、光化学腐蚀加工二、光化学腐蚀加工20光光化化学学腐腐蚀蚀加加工工简简称称光光化化学学加加工工，(Optical Chemical Machining,OCM)是是光光学学照照相相制制版版和和光光刻刻相相结结合合的的一一种种精精密密微微细细加加工工技技术术。它它与与化化学学蚀蚀刻刻（化化学学铣铣削削）的的主主要要区区别别是是不不靠靠样样板板人人工工刻刻形形、划划线线，而而是是用用照照相相感感光光来来确确定定工工件件表表面面要要蚀蚀除除的的图图形形、线线条条，因因此此可可以以加加工工出出非非常常精精细细的的文文字字图图案案，目目前前已已在在工工艺艺美美术术、机机制制工工业业和和电电子子工工业业中中获得应用。获得应用。2.2.1 1照相制版的原理和工艺照相制版的原理和工艺21原图原图曝光曝光显影显影坚模坚模烘烤烘烤修正修正腐蚀腐蚀照相照相金属金属板板涂感涂感光胶光胶印印刷刷版版 将将所所需需图图案案摄摄影影到到底底片片上上，经经光光化化学学反反应应，将将图图案案复复制制到到涂涂有有感感光光胶胶的的铜铜（锌锌）板板上上，经经坚坚模模固固化化处处理理，使使感感光光胶胶具具有有一一定定抗抗腐腐蚀蚀性性能能，最最后后经经过过化化学学腐腐蚀蚀，使使其其余余涂涂胶胶被被水水溶溶解解掉掉，从从而而使使铜铜（锌锌）板板受受到到腐腐蚀蚀，即即将将所所需需图图案案复复制制（腐腐蚀蚀）到到铜铜（锌锌）板板上上。照照相相制制版版不不仅仅是是印印刷刷工工业业的的关关键键工工艺艺，而而且且还还可可以以加加工工一一些些机机械械加加工工难难以以解解决决的的具具有有复复杂杂图图形形的的薄薄板板，薄片或在金属表面上蚀刻图案、花纹等。薄片或在金属表面上蚀刻图案、花纹等。整理整理（去胶）（去胶）222.1.12.1.1原图和照相原图和照相原原图图是是将将所所需需图图形形按按一一定定比比例例放放大大描描绘绘在在纸纸上上或或刻刻在在玻玻璃璃上上，一一般般需需放放大大几几倍倍，然然后后通通过过照照相相，将将原原图图按按需需要要大大小小缩缩小小在在照照相相底底片片上上。照照相相底底片片一一般般采采用用涂涂有有卤化银的感光板。卤化银的感光板。2.1.22.1.2金属版和感光胶的涂覆金属版和感光胶的涂覆金金属属版版多多采采用用微微晶晶锌锌版版和和纯纯铜铜版版，但但要要求求具具有有一一定定的的硬硬度度和和耐耐磨磨性性，表表面面光光整整，无无杂杂质质、氧氧化化层层、油油垢垢等等，以增强对感光胶膜的吸附能力。以增强对感光胶膜的吸附能力。常用的感光胶有聚乙烯醇、骨胶、明胶等。常用的感光胶有聚乙烯醇、骨胶、明胶等。2.1.32.1.3曝光、显影和坚膜曝光、显影和坚膜23 曝曝光光是是将将原原图图照照相相底底片片用用真真空空方方法法，紧紧紧紧密密合合在在己己涂涂复复感感光光胶胶的的金金属属版版上上，通通过过紫紫外外光光照照射射，使使金金属属版版上上的的感感光光胶胶膜膜按按图图像像感感光光。照照相相底底片片上上不不透透光光部部分分，由由于于挡挡住住了了光光线线照照射射，胶胶膜膜不不参参与与光光化化学学反反应应，仍仍是是水水溶溶性性的的。照照相相底底片片上上透透光光部部分分，由由于于参参与与了了化化学学反反应应，使使胶胶膜膜变变成成不不溶溶于于水水的的络络合合物物。然然后后经经过过显显影影，使使未未感感光光的的胶胶膜膜用用水水冲冲洗洗掉掉，使使胶胶膜膜呈呈现现出出清清晰晰的的图图像。像。照相制版曝光、显影示意图照相制版曝光、显影示意图24为为提提高高显显影影后后胶胶膜膜的的抗抗蚀蚀性性，可可将将制制版版放放在在坚坚膜膜液液中中进进行行处处理理，类似于普通照相感光显影后的定影处理。类似于普通照相感光显影后的定影处理。2.1.42.1.4固化固化25 经经过过感感光光坚坚膜膜后后的的胶胶膜膜，抗抗蚀蚀能能力力仍仍不不强强，必必须须进进一一步步固固化化。聚聚乙乙烯烯酵酵胶胶一一般般在在180摄摄氏氏度度下下固固化化15min，即即呈呈深深棕棕色色。因因固固化化温温度度还还与与金金属属板板分分子子结结构构有有关关，微微晶晶锌锌版版固固化化温温度度不不超超过过200摄摄氏氏度度，铜铜版版固固化化温温度度不不超超过过300摄摄氏氏度度，时时间间57min，表表面面呈呈深深棕棕色色为为止止。固固化化温温度度过过高高或或时时间间太太长长，深深棕棕色色变变黑黑，致使胶裂或碳化，丧失了抗蚀能力。致使胶裂或碳化，丧失了抗蚀能力。2.1.52.1.5腐蚀腐蚀26 经经固固膜膜后后的的金金属属版版，放放在在腐腐蚀蚀液液中中进进行行腐腐蚀蚀，即即可获得所需图像。可获得所需图像。腐蚀坡度腐蚀坡度 例例如如腐腐蚀蚀锌锌版版，其其保保护护剂剂是是由由磺磺化化蓖蓖麻麻油油等主要成分组成。等主要成分组成。腐腐蚀蚀铜铜版版的的保保护护剂剂由由乙乙烯烯基基硫硫脲脲和和二二硫硫化化甲甲脒脒组组成成，在在三三氯氯化化铁铁腐腐蚀蚀液液中中腐腐蚀蚀铜铜版版时时，能能产产生生一一层层白白色色氧氧化化层层，可起到保护侧壁的作用。可起到保护侧壁的作用。腐蚀坡度形成原理 侧壁保护机 另另一一种种保保护护侧侧壁壁的的方方法法是是有有粉粉腐腐蚀蚀法法，其其原原理理是是把把松松香香粉粉刷刷嵌嵌在在腐腐蚀蚀露露出出的的图图形形侧侧壁壁上上，加加温温熔熔化化后后松松香香粉粉附附于于侧侧壁壁表表面面，也也能能起起到到保保护护侧侧壁壁的的作作用用。此此法法需需重重复复许许多多次次才才能能腐腐蚀蚀到到所所要要求求的的深深度度，操操作作比比较较费事，但设备要求简单。费事，但设备要求简单。2.2应用（1）印刷工业上印刷版的制作（2）用于诸如微电子技术、计算机技术等的各种印刷电路、集成电路、柔性印刷电路、各类高导磁铁芯片的微细加工。（3）复制传统加工方法难以获得的复杂图案、花纹、文字等的加工。2.2.光刻加工的原理和工艺光刻加工的原理和工艺(1(1）光刻加工的原理、特点和应用范围）光刻加工的原理、特点和应用范围光刻是利用光刻是利用光致抗蚀剂光致抗蚀剂的光化学反应特点，将掩膜版的光化学反应特点，将掩膜版上的图形精确的印制在涂有光致抗蚀剂的衬底表面，上的图形精确的印制在涂有光致抗蚀剂的衬底表面，再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特性，对衬底表面进行腐再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特性，对衬底表面进行腐蚀，可获得极为复杂的精细图形。蚀，可获得极为复杂的精细图形。光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像 。光刻的精度极高，尺寸精度可达0.010.005mm，是半导体器件和集成电路制造中的关键工艺之一。利用光刻原理还可制造一些精密产品的零部件，如刻线尺、刻度盘、光栅、细孔金属网板、电路布线板、晶闸管元件等。(2(2）光刻的工艺过程）光刻的工艺过程原图原图曝光曝光显影显影坚模坚模去胶去胶腐蚀腐蚀前烘前烘衬底衬底加工加工涂光涂光刻胶刻胶光刻掩膜光刻掩膜版制备版制备1)1)原图和掩模版的制备原图和掩模版的制备 原图制备首先在透明或半透明的聚脂基板上，涂覆一原图制备首先在透明或半透明的聚脂基板上，涂覆一层醋酸乙烯树脂系的红色可剥性薄膜，然后把所需的层醋酸乙烯树脂系的红色可剥性薄膜，然后把所需的图形按一定比例图形按一定比例放大几倍至几百倍放大几倍至几百倍，用绘图机刻制可，用绘图机刻制可剥性薄膜，把不需要部分的薄膜剥掉，制成剥性薄膜，把不需要部分的薄膜剥掉，制成原图原图。在在半导体集成电路半导体集成电路的光刻中，为了获得精确的掩膜版，的光刻中，为了获得精确的掩膜版，需要先利用初缩照相机把原图缩小制成初缩版然后采需要先利用初缩照相机把原图缩小制成初缩版然后采用分步重复照相机将初缩版精缩，使图形进一步缩小，用分步重复照相机将初缩版精缩，使图形进一步缩小，从而获得尺寸精确的照相底版。再把照相底版用接触从而获得尺寸精确的照相底版。再把照相底版用接触复印法，将图形印制到涂有光刻胶的高纯度铬薄膜板复印法，将图形印制到涂有光刻胶的高纯度铬薄膜板上，经过腐蚀，即获得金属薄膜图形掩膜版。上，经过腐蚀，即获得金属薄膜图形掩膜版。2)2)涂覆光致抗蚀剂涂覆光致抗蚀剂 光光致致抗抗蚀蚀剂剂是是光光刻刻工工艺艺的的基基础础，它它是是一一种种对对光光敏敏感感的的高高分分子子溶溶液液。根根据据其其光光化化学学特特点点，可可分分为正性和负性两类。为正性和负性两类。凡凡能能用用显显影影液液把把感感光光部部分分溶溶除除而而得得到到和和掩掩模模版版上上挡挡光光图图形形相相同同的的抗抗蚀蚀涂涂层层的的一一类类光光致致抗抗蚀蚀剂剂，称为称为正性光致抗蚀剂正性光致抗蚀剂，反之则为，反之则为负性光致抗蚀剂负性光致抗蚀剂。在在半半导导体体工工业业中中常常用用的的光光致致抗抗蚀蚀剂剂有有：聚聚乙乙烯烯醇醇一一肉肉桂桂酸酸脂脂泵泵(负负性性)、双双迭迭氮氮系系(负负性性)和和酯酯-二迭氮系二迭氮系(正性正性)等。等。3)3)曝光曝光 曝曝光光光光源源的的波波长长应应与与光光刻刻胶胶感感光光范范围围相相适适应应，一般采用一般采用紫外光紫外光，其波长约，其波长约0.4m0.4m。曝曝光光方方式式常常用用的的有有接接触触式式曝曝法法，即即将将掩掩模模版版与与涂涂有有光光致致抗抗蚀蚀剂剂的的衬衬底底表表面面紧紧密密接接触触而而进进行行曝曝光光。另另一一种种曝曝光光方方式式是是采采用用光光学学投投影影曝曝光光，此此时时掩掩模模版版不与衬底表面直接接触。不与衬底表面直接接触。随随着着电电子子工工业业的的发发展展，对对精精度度要要求求更更高高的的精精细细图图形形进进行行光光刻刻时时，其其最最细细的的线线条条宽宽度度要要求求到到1m1m以以下下，紫紫外外光光已已不不能能满满足足要要求求，需需采采用用电电子子束束、离离子子束束或或x x射射线线等等曝曝光光新新技技术术。电电子子束束曝曝光光可可以以刻刻出出宽宽度度为为0.25m0.25m的的细细线条。线条。4)4)腐蚀腐蚀 不同的光刻材料需采用不同的腐蚀液。腐蚀不同的光刻材料需采用不同的腐蚀液。腐蚀的方法有多种，如化学腐蚀、电解腐蚀、离子腐的方法有多种，如化学腐蚀、电解腐蚀、离子腐蚀等，其中常用的是化学腐蚀法。即采用化学溶蚀等，其中常用的是化学腐蚀法。即采用化学溶液对带有光致抗蚀剂层的衬底表面进行腐蚀。液对带有光致抗蚀剂层的衬底表面进行腐蚀。5)5)去胶去胶 为去除腐蚀后残留在衬底表面的抗蚀胶为去除腐蚀后残留在衬底表面的抗蚀胶膜，可采用氧化去胶法，即使用强氧化剂膜，可采用氧化去胶法，即使用强氧化剂(如硫酸如硫酸-过氧化氢混合液等过氧化氢混合液等)，将胶膜氧化，将胶膜氧化破坏而去除。也可采用丙酮，甲苯等有机溶破坏而去除。也可采用丙酮，甲苯等有机溶剂去胶。剂去胶。光化学蚀刻样件41 三、化学抛光三、化学抛光化学抛光的目的是改善工件表面粗糙度或使表面平滑化学抛光的目的是改善工件表面粗糙度或使表面平滑化和光泽化。化和光泽化。1.1.化学抛光化学抛光 1.11.1原理原理一般是用硝酸或磷酸等氧化剂溶液，在一定条件下，使工件表一般是用硝酸或磷酸等氧化剂溶液，在一定条件下，使工件表面氧化，此氧化层又能逐渐溶入溶液，表面微凸起处被氧化较面氧化，此氧化层又能逐渐溶入溶液，表面微凸起处被氧化较快较多，微凹处则被氧化较慢较少。同样凸起处的氧化层又比快较多，微凹处则被氧化较慢较少。同样凸起处的氧化层又比凹处更多、更快的扩散、溶解于酸性溶液中因此使加工表面逐凹处更多、更快的扩散、溶解于酸性溶液中因此使加工表面逐渐被整平，达到表面平滑化和光泽化。渐被整平，达到表面平滑化和光泽化。1.21.2化学抛光的特点化学抛光的特点可以大面或多件抛光薄壁、低刚度零件，可以抛可以大面或多件抛光薄壁、低刚度零件，可以抛光内表面和形状复杂的零件，不需外加电源、设光内表面和形状复杂的零件，不需外加电源、设备，操作简单，成本低。备，操作简单，成本低。其缺点是化学抛光效果比电解抛光效果差，且抛其缺点是化学抛光效果比电解抛光效果差，且抛光液用后处理较麻烦。光液用后处理较麻烦。1.31.3化学抛光的工艺要求及应用化学抛光的工艺要求及应用(1)(1)金属的化学抛光金属的化学抛光常常用用硝硝酸酸、磷磷酸酸、硫硫酸酸、盐盐酸酸等等酸酸性性溶溶液液抛抛光光铝铝、铝铝合合金金、钼钼、钼钼合合金金、碳碳钢钢及及不不锈锈钢钢等等。抛光时必须严格控制溶液温度和时间。抛光时必须严格控制溶液温度和时间。(2)(2)半导体材料的化学抛光半导体材料的化学抛光锗锗和和硅硅等等半半导导体体基基片片在在机机械械研研磨磨平平整整后后，还还要要用用化化学学抛抛光光去去除除表表面面杂杂质质和和变变质质层层。常常用用氢氢氟氟酸酸和和硝硝酸酸、硫硫酸酸的的混混合合液液或或双双氧氧水水和和氢氢氧氧化化铵铵的水溶液。的水溶液。化学抛光样件45化学抛光样件462.化学机械抛光2.1基本原理是化学和机械的综合作用，在一定压力及抛光浆料存在下，在抛光液中的腐蚀介质作用下工件表面形成一层软化层，抛光液中的磨粒对工件上软化层进行磨削，因而在被研磨的工件表面形成光洁表面。2.2抛光机的基本结构1.循环泵2.抛光液3.过滤磁环4.抛光机喷嘴5.工件6.压力钢柱7.抛光垫8.抛光盘9.回收箱10.磁环2.2.1抛光液作用与组成抛光液是化学机械抛光中一个重要的因素，抛光液的质量对抛光速率及抛光质量有着重要的作用，抛光液主要对工件有化学腐蚀作用和机械作用，最终达到对工件的抛光基本要求：流动性好、不易沉淀和结块、悬浮性能好、无毒、低残留、易清洗。组成与作用：腐蚀介质、磨料、分散剂、氧化剂 2.2.2抛光垫根据工件和抛光垫之间抛光液膜厚度的不同，在抛光中可能存在三种界面接触形式：1.当抛光压力较高，相对运动速度较小时表现为直接接触；2.当抛光压力较低，相对运动速度较大时表现为非接触；3.介于两者之间为半接触。作用1.能存储抛光液，并把它输送到工件的整个加工区域，使抛光均匀的进行2.从加工表面带走抛光过程中的残留物质3.传递和承载加工去除过程中所需的机械荷载4.维持加工过程中所需的机械和化学环境 几种常见不同沟槽的抛光垫2.3 化学机械抛光的优点：化学机械抛光的优点：（1）避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤（2）避免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。四、化学镀膜四、化学镀膜化化学学镀镀膜膜的的目目的的是是在在金金属属或或非非金金属属表表面面镀镀上上一一层层金属，起装饰、防腐蚀或导电等作用。金属，起装饰、防腐蚀或导电等作用。4.1 4.1化学镀膜的原理和特点化学镀膜的原理和特点 其其原原理理是是在在含含金金属属盐盐溶溶液液的的镀镀液液中中加加入入一一种种化化学学还还原原剂剂，将将镀镀液液中中的的金金属属离离子子还还原原后后沉沉积积在在被被镀镀零件表面。零件表面。其其特特点点是是：有有很很好好的的均均镀镀能能力力，镀镀层层厚厚度度均均匀匀，这这对对大大表表面面和和精精密密复复杂杂零零件件很很重重要要；被被镀镀工工件件可可为为任任何何材材料料，包包括括非非导导体体如如玻玻璃璃、陶陶瓷瓷、塑塑料料等等；不不需需电电源源，设设备备简简单单；镀镀液液一一般般可可连连续续、再再生生使使用。用。4.4.2 2化学镀膜的工艺要点及应用化学镀膜的工艺要点及应用 化化学学镀镀铜铜主主要要用用硫硫酸酸铜铜，镀镀镍镍主主要要用用氯氯化化镍镍，镀镀铬铬用用溴溴化化铬铬，镀镀钴钴用用氯氯化化钴钴溶溶液液。以以次次磷磷酸酸钠钠或或次次硫硫酸酸钠钠作作为为还还原原剂剂，也也有有选选用用酒酒石石酸酸钾钾钠钠或或葡葡萄萄糖糖等等为为还还原原剂剂的的。对对特特定定的的金金属属，需需选选用用特特定定的的还还原原剂剂。镀镀液液成成分分、质质量量分分数数、温温度度和和时时间间都都对对镀镀层层质质量量有有很很大大影影响响。镀镀前前还还应应对对工工件件表表面面进进行行除除油油、去锈等净化处理。去锈等净化处理。应应用用最最广广的的是是化化学学镀镀镍镍、钴钴、铬铬、锌锌，其其次次是是镀镀铜铜、锡锡。在在电电铸铸前前，常常在在非非金金属属的的表表面面用用化化学学镀镀镀上很薄的一层银或铜作为导电层和脱模之用。镀上很薄的一层银或铜作为导电层和脱模之用。4.3化学溶液镀膜法在溶液中利用化学反应原理在集体材料表面上沉积成膜的一种技术。主要方法：化学反应沉积、阳极氧化、电镀和溶胶-凝胶法。4.3.1化学反应沉积化学反应沉积（1）化学镀通常称为无电源电镀，是利用还原剂从所镀物质的溶液中以化学还原作用，在镀件的固液两相界面上析出和沉积得到镀层的技术。1）原理：表面的自催化作用 表面上的催化 Me2+2e（来自还原剂）Me2）镀Ni的机理镀Ni沉积反应 催化表面 次磷酸盐分解 释放出初生态原子氢 沉积Ni 自催化化学镀镍.XviD.wmv3）特点1.工艺简单，适应范围广，不需要电源，不需要制作阳极2.镀层与基体的结合强度好。3.成品率高，成本低，溶液可循环使用，副反应少。4.无毒，有利于环保5.投资少。见效快4）应用1.金属材料铝或钢材料等非贵金属基底可用化学镀镍技术防护，并可避免用难以加工的不锈钢来提高它们的表面性质。化学镀银主要用于电子部件的焊接点、印刷线路板，以提高制品的耐腐蚀性和导电性能。还广泛用于装饰品。2.非金属材料非导体可用化学镀镀一种或几种金属以提高其装饰性和功能性。许多工程塑料因其轻质和良好的耐腐蚀性能被考虑用作金属的代用品，可用化学镀银来获得导电性或其电屏蔽。（2）置换沉积又称为浸镀。不需要采用外部电流源，在待镀金属盐类的溶液中，靠化学置换的方法在基体上沉积出该金属的方法。1）原理:当电位较负的基体金属A浸入到电位较正的金属离子B2+溶液中时，由于存在一定的电动势而形成微电池，在A表面上，发生金属B析出。A+B2+B+A2+2）特点1.与化学镀的区别在于无需在溶液中加入化学还原剂，因为基体本身就是还原剂。2.用这种方法制得的膜层疏松多孔，而且结合不良，要加入添加剂或络合剂来改善膜层的结合力。3）应用主要用于铜及其合金、钢及其某些铝合金上镀锡层，也常用作电镀前在某些基体表面沉积一层底膜。用来改善后续涂层。化学镀样件65 第六章 发展趋势为进一步提高化学加工技术水平并扩大应用范围，当前的化学加工技术的总体发展趋势主要有以下几个方面（1）采用自动化技术。充分利用计算机技术对化学加工设备的控制系统、电源系统进行优化，加大对化学加工的基本原理、加工机理、工艺规律、加工稳定性等深入研究的力度，建立综合工艺参数自适应控制装置。（2）开发新工艺方法及复合工艺。为适应产品的高技术性能要求与新型材料的加工要求，需要不断开发新工艺方法。（3）趋向精密化研究。高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展，对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。（4）污染问题是影响和限制化学加工发展的严重障碍。加工过程中的废渣、废气若排放不当，会造成环境污染，影响工人的健康。必须花大力气利用废气、废渣、废液，向“绿色”加工的方向发展。（5）进一步开拓化学加工技术，以多种能量同时作业，相互取长补短的复合加工技术。