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《广东工业大学》 2003年
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机械与氧化化学法抛光金刚石膜研究

陈春林  
【摘要】: 由于金刚石膜具有极高的硬度、低的摩擦系数、优良耐腐蚀性能、高的导热率、优良的半导体性能而广泛应用于机械、电子、光学等领域,但金刚石膜的高效抛光是一个亟需解决的难题。在本课题组已有的研究基础上,本论文首次对石墨电极对金刚石抛光的工艺和机理进行了研究;还对金刚石膜机械抛光和化学抛光的工艺和机理进行了深入研究。 本文首先使用DSP控制的高精度微型工作台进行石墨电极电火花抛光金刚石膜的研究。结果表明,金刚石膜Ra值在两分钟内降低了2.94μm。提出了石墨电极抛光金刚石膜的机理,主要是金刚石膜的气化、金刚石上的微裂纹、金刚石晶粒的断裂和金刚石膜的氧化与石墨化等几方面。同时发现CVD金刚石膜的内应力是产生解理断裂的主要原因。 在机械法抛光金刚石膜的研究中,证实金刚石抛光盘粗抛光金刚石膜时,提高抛光盘转速、增大抛光压力、使用大粒度的抛光盘有利于改善抛光效果;使用正交实验方法优化了机械法抛光的主要工艺参数,提出了机械法抛光金刚石膜的机理主要是微切削,同时首次发现存在金刚石转变为非晶态碳的变化。使用游离磨料精抛光的抛光效果不显著。使用改进的实验参数抛光,最终获得了微观表面粗糙度Ra为6.93nm的超光滑表面。 在专用设备上进行了氧化化学法抛光金刚石膜的研究,结果表明:使用铸铁盘、较大的压力、较大的转速有利于获得较好的抛光效果。首次发现氧化化学抛光金刚石膜时存在金刚石转变为石墨和非晶碳的作用。在研究中首次使用混合硝酸盐作氧化剂进行氧化化学抛光,不仅降低了熔点,增强了抛光效果,而且获得了Ra为0.4μm的金刚石膜表面,同时也开辟了一条可以在较低温度下通过控制金刚石膜化学反应的速度,实现金刚石膜高效化学抛光的新道路。 本文研究结果表明,使用石墨电极抛光金刚石膜有一定的抛光效果;使用机械法抛光,设备简单,成本低,而且可获得表面质量非常好的产品;使用氧化化学法精抛光金刚石膜时,氧化剂的选择非常重要。实用的金刚石膜高效抛光方法,应该是上述方法的有效组合,对此应做进一步的深入研究。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TB43

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