微型氮化硅陶瓷球研磨工艺的基础研究

【摘要】： 氮化硅(Si_3N_4)陶瓷球(热压或热等静压成型)具有密度小、硬度高、弹性模量高(刚度高)、耐磨损、热膨胀系数低、热稳定性和化学稳定性好、绝缘、无磁等极为优良的综合性能，被认为是目前制造高速、高精度轴承滚动体的最佳材料。 本文主要对微型Si_3N_4陶瓷球研磨工艺基础进行了研究。Si_3N_4陶瓷属硬脆难加工材料，微型陶瓷球还具有加工余量小，绝对尺寸精度要求高的特点，增加了研磨的难度。研磨效率和研磨质量(主要是球度及表面质量)是这一加工过程的主要指标。陶瓷球加工效率低、成本高是目前限制陶瓷球轴承应用的主要原因；陶瓷球的球度和表面质量是影响陶瓷球轴承工作性能和稳定性的主要因素。本文主要从研磨方式、工艺因素以及最终的化学机械抛光(CMP)等对氮化硅陶瓷球的研磨效率及研磨质量起主要影响作用的几个方面进行了研究。 文章采用理论分析和实验相结合的方法。在分析现有研磨方式局限性的基础上提出了一种新的陶瓷球研磨方式，提高陶瓷球的球度和加工效率；确定了较为合理的研磨工艺及加工参数，较好地兼顾了加工效率和加工质量；最后文章探讨了Si_3N_4陶瓷球的化学机械抛光技术，并通过实验验证了其效果，获得表面粗糙度Ra优于5nm，球度达到0.2μm的高质量的微型氮化硅陶瓷球(φ3.147mm)。 浙江工业大学硕士学位论文 同时，文章对陶瓷球轴承的应用现状、513从陶瓷球的成型工艺及 性能特点、研磨工艺的基础理论等作了相应地论述。