01

2022

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04

关于二氧化硅抛光液,那些你不知道的事

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关于二氧化硅抛光液,那些你不知道的事

二氧化硅抛光液

对于那些在金相制备领域尚且涉足不深的人来说,二氧化硅抛光液恐怕还是一个陌生的名字。因为传统的金相抛光工艺中很少提及此种抛光液(尤其是在高校),但是对于CMP来说它又是如此的常见。其实作为一种精密抛光液,它在金相制备的精抛和振动抛光中也扮演了很重要的角色。

二氧化硅抛光液是以高纯度硅粉为原料,经特殊工艺生产的一种高纯度低金属离子型抛光产品。广泛用于多种材料纳米级的高平坦化抛光。如:硅片、化合物晶体、精密光学器件、宝石等的抛光加工。此外也可应用在如不锈钢、铝合金、铜合金等金属材料的精细抛光。尤其是在制备包含陶瓷的金相试样时更是不可或缺。二氧化硅胶体粒子呈球状,粒度均匀,分散性好,不会对抛光面产生物理损伤,抛光速率快,可有效去除划痕,降低抛光后的表面粗糙度。使用二氧化硅抛光后的表面洁净无污、颜色鲜亮分明。

二氧化硅颗粒

根据不同的抛光需求可以使用不同粒度的二氧化硅抛光液。需要较高去除速率时可使用150nm抛光液,精密抛光时可使用50nm抛光液。

二氧化硅按照其pH范围可分为碱性液(pH=8-11)、中性液(pH=6-8)和酸性液(pH=2-5)。不同pH 范围的硅溶胶其储存稳定性有所不同,一般来说碱性硅溶胶的储存稳定性最长,可达数年。中性硅溶胶属于含有少量碱金属离子或铵离子的硅溶胶,其中纳米二氧化硅粒子表面的zate电位比碱性硅溶胶的要小,其储存期比碱性硅溶胶要短一些。酸性硅溶胶的纳米二氧化硅粒子表面为硅酸结构,含有丰富的硅羟基,在储存过程中会逐渐发生羟基之间的缩合反应,因而酸性硅溶胶会逐渐发生凝胶,表现为随着储存时间的延长其粘度会逐渐增大,最后凝胶为果冻状。

在使用完结晶型的二氧化硅抛光液后必须将抛光布和上下转盘清理干净,否则在后续抛光时结晶的二氧化硅会划伤试样表面。

那么说了这么多,二氧化硅抛光液在抛光时到低是怎样起作用的呢?原来二氧化硅颗粒不仅有一定的硬度可以对试样表面产生犁削作用,同时还会和试样的表面产生化学反应将试样表面变软或反应去除。因此在进行金相试样的精细抛光时一般要控制其抛光的时间,不可太久。否则会在一些多金属复合材料尤其是PCB中的焊点锡球上产生很大的浮凸,对金相的判读造成干扰。

SiO2 颗粒与试样表面反应层发生化学反应,腐蚀进行抛光

常见应用参数

应用材料

二氧化硅抛光液粒径/nm

单个试样载荷/N

下盘转速/rpm

时间/min:sec

淬火钢

50

20

120~150同向

01:00

50

20

120~150同向

02:00

50

15

120~150同向

01:30

不锈钢

50

20

120~150同向

02:00

PCB

50

20

120~150同向

02:00

陶瓷

50

25

120~150同向

02:00~05:00

热喷涂层

50

20

120~150同向

10:00~15:00

碳纤维复合材料

50

20

120~150同向

02:00~05:00

一般钢材

50

20

120~150同向

02:00

*以上数据适用于φ30mm的试样。

有时二氧化硅抛光液中会加入特定的化学物质如双氧水、氨水等来优化特定金属的抛光。例如在抛光钛时可以加入10%~30%质量分数的双氧水。这样往往可以取得惊艳的效果。


 

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