光纤四角研磨机，是研磨抛光过程中必须用到的设备。为了使研磨机保持正常工作状态，以达到稳定的生产效率，适当的维护与保养是很有必要的。以下将为大家分享一些从开机生产到生产完毕并关机的注意事项，以及周期保养的方法和要点。

一、生产开始前及过程的日常检查

1. 研磨之前，先开启研磨机让其空转，然后倾听和观察研磨机是否有异响或异常卡顿现象，如果异常，则需关机断电，进行检查。

2. 查看研磨机的自转功能是否正常，如果缺少自转功能，会直接影响研磨效果，并对研磨片产生不同程度的非正常损耗（图1）。一切正常后，即可进行研磨生产。

图1：机器自转功能失效，致研磨片轨迹异常

3. 不定期地检查散热风扇（通常有两个，一个在机器正后方，一个在机器正下方）是否运转，应及时清理污垢或灰尘，防止风口堵塞，如果研磨过程风扇停转，长时间后会使机器本身温度升高，影响研磨结果，所以如有故障，应及时维修或更换。

4. 应保持机器干净整洁，清洁度差（图2），清洁度好（图3）。及时清除水渍和油污渍，防止其粘在研磨片上面。

图2：清洁度差

图3：清洁度好

5. 应确保机器运转过程不远离操作人员的视线范围，谨防异常事件发生。

6. 应确保放置研磨机的桌台稳固结实，无晃动或共振现象出现。

7. 机器运转过程，禁止用手触摸旋转位置或部件，并且在拆装各部件进行维护或维修时，务必切断电源，而不是关闭电源。

二、生产结束后的日常检查

1. 研磨生产结束后，夹具不应放在研磨机上长时间四角加压，要避免四个角柱内的弹簧长期处于拉伸状态，进而造成研磨压力减弱。

2. 及时清洁操作台面，维持整齐干净状态，养成良好习惯，同样有助于研磨生产效率的稳定和提升。

三、研磨机（图4）的定期保养与维护。

图4：研磨机

1. 四角加压角柱的维护。

角柱是对研磨夹具施压的重要部件，其施压的大小与平衡性，将对光纤3D数值（曲率半径、顶点偏移、光纤高度、键位偏差等）产生很大影响，并在很大程度上决定端面的结果。角柱的压力大小是可以微调的，甚至其高低程度也可以微调，但是需要借助特定的工具进行测量并调整，所以一旦取得了稳定的结果，应避免频繁的拆卸，平时只需不定期往角柱里补充油即可（图5），角柱对油的要求也较为宽松，通常使用半膏状油或液体油即可。

图5：角柱加油位置

2. 角柱的其它注意事项：

应避免除专用油之外的其它液体渗入其内，如有渗入，应及时用纸吸取干净。另外也要及时清洁夹具的四个角（图6），因为这些部位会与四角柱直接接触，一旦夹具的这四个边角沾有液体，就会渗入到角柱内，导致角柱转动不灵活，影响压力的稳定性。

图6：夹具边角

3. 机器的换油保养。

研磨盘和底盘里的油是更换频率较高的，通常根据不同的使用时间来确定换油的周期，一般以半个月到1个月为佳。另外要注意，有时我们为了省时省力，只进行一些简单的补充油，而不是较彻底“换”油，那么其效果将会大打折扣，所以建议遵循充分且周期性的保养原则。

换油前需准备的用具：一次性橡胶手套（图7）；膏状的润滑脂（图8），白色的、蓝色的或半透明色的都可以；对应型号的内六角扳手（图9），擦拭旧油用的纸（图10）

第一步：

首先，确保全程切断电源（注意不是关闭电源）。然后戴上手套，用手从研磨盘的边缘进行撬动（图11），取下研磨盘，即可看到其背面（图12）以及底盘（图13）里旧油的状态，待清洁。

第二步：

取下传动片擦干净，再用六角扳手卸下金属圈并擦净，此时露出大齿轮（图14）。

图14：大齿轮

第三步：

手提传动轴，并轻轻晃动的同时向上提起，取下大齿轮（图15和图16），对其正面和背面进行清洁（如果不清理“第四步”，则不必取下大齿轮，即只需清洁大齿轮的正面）。

第四步：

清洁公转齿轮和齿轮槽。因不同的使用频率和程度，有的齿轮槽已经是缺油状态（图17），而有的则是因为历次清洁不彻底导致旧油过多的状态（图18）。

注意，“第四步”不需要每次周期换油时清理，通常逢半年左右清理即可，此处只作假设清洁时的操作说明。

另外，有一些清洁和换油时的注意事项，也应关注并完成：

1. 研磨盘背面的轴承孔和储油槽也应清理干净。轴承孔内可以用棉签进行掏挖清洁，然后重新加入新油，并在整体表面抹一层薄薄的油（图19）。

图19：研磨盘换油后

注意：要确保轴承孔内和储油槽内的油量适宜，不可缺少。

2. 大齿轮的整体清洁比较费时，其孔隙较多且窄小，所以需要用多些的时间去完成。除了对可见位置进行清洁之外，还需要对以下位置进行清理：

• 传动轴缝隙：传动轴之间的缝隙和它底部缝隙，可以用叠起来的纸平铺进入其内拉锯式清洁；
• 中心孔：如遇“第四步”清洁时，可以用纸穿过中心孔，然后从另一端拽出，反复几次，清除旧油；
• 齿缝：齿缝的清洁，应使用纸或棉签把每个齿缝都进行清理。

因为大齿轮的保养间隔周期较长，所以每次清洁完毕的大齿轮，应加入足够量的润滑脂。   

3. 自转齿轮（图 20）：建议用棉签进行掏挖式清洁。由于其所处空间狭小，很难操作，所以过程要小心，防止棉签折断掉落进齿轮里面。

图20：自转齿轮

4. 齿轮槽内的油也应适宜，不可过多，也不宜偏少。重点要确保公转轮齿和围绕大齿轮的边缘有足够量的油（图 21）。

图21：足够量的油

总的来说，要确保各部件相互接触的位置或啮合位置的油脂要充分添加，其它位置适量即可。

第五步:

完成各部件的换油后，按拆卸的相反顺序，进行安装复位。

安装复位时要注意的事项：

1. 金属圈与机器接触面之间不应有任何杂物，包括多余的润滑脂，要全部擦拭干净，确保二者之间紧密贴合后再进行安装紧固，否则可能会影响设备运行的平衡，进而出现端面和 3D 不良的现象。

2. 传动片安装时，易出现卡死无法运行现象，所以应找好角度。

3. 研磨盘复位前，应把边缘多余的油脂擦拭干净，金属圈表面多余的油脂也要擦干净（图22 和图 23），否则研磨生产时会有很多油脂溢出，影响研磨环境的洁净度。

4. 全部安装复位后，接通电源，并开机空转几分钟，观察是否有异常，期间在确保安全前提下，用手按压研磨盘的顶部，使各部件充分接触，避免有接触不良或啮合不良现象。

换油保养之后，有时在运行过程研磨盘底部边缘会有少量外溢的油脂，停机后擦拭干净即可。

之所以说养护工作如此重要，是因为如果长期的缺少养护，就会导致关键部件永久性损伤，或者是旧油变得干枯发硬导致研磨压力不平衡。

以下列举了一些由于养护缺位造成的部件异常图片（图 24 至图 29），让我们一起重视起来，使研磨设备性能最佳和提升设备使用寿命。

科技急速发展，人们对光纤端面加工精度、精密半导体材料减薄加工等的要求越来越高，使得作为超硬磨料代表的人造金刚石微粉拥有了广泛的用武之地，磨料的表面处理技术亟待提高。金刚石微粉的表面处理技术有很多，一个重要的应用是对金刚石进行表面镀覆及热处理。本文通过化学镀镍的方式制备微米级金刚石颗粒表面镍层包裹，无漏镀无连晶。热处理工艺加工后磨粒比表面积增大，微粉的自锐性增强，在独特的加工制造领域可以替代多晶金刚石应用。

前言

金刚石具有高热导率、低密度、高耐磨性、高的抗压强度、化学稳定性好等优点，在各行各业中具有巨大的应用潜力^【1】。在金刚石表面镀覆一层金属能赋予金刚石许多新的特性：提高了金刚石的强度、金刚石与基体的界面结合能力、隔氧保护、减轻金刚石热损伤程度、改善金刚石与基体界面的物理化学性能，还能提高金刚石工具的耐磨性和切削能力^【2】。

随着光伏和LED产业的不断发展，超硬材料的应用也迅速发展，而金刚石线锯由于具有切缝窄、加工效率高等优点而被广泛应用^【3】。为提高电镀金刚石线锯的制备效率及基体与耐磨料的结合力，可采用镀覆金刚石，一般要求镀层均匀、致密、有适量凸起、增重率为15~55%。镀覆金属不仅可以提高金刚石的抗压强度、增加与基体的结合力，还可以很好地提高线锯的生产效率、导热系数、改善线锯的使用性能。

为减少损耗，线锯的发展趋势为小直径（0.1ｍｍ，甚至更细），这就要求制备线锯用的金刚石磨料粒度越来越细。虽然目前金刚石表面镀覆金属的技术已经比较成熟，但对于较细粒度金刚石镀覆工艺的研究还不足，即便可以对其镀覆金属，还有一些问题存在，如生产效率低、连晶、漏镀等。

《线锯用金刚石微粉化学镀镍工艺研究》中介绍的镀镍方法，制备的金刚石微粉连晶和漏镀严重，金刚石微粉其镍镀层薄、不够致密、表面张力大，容易团聚。而分散性良好的镀镍微粉对于金刚石丝锯镀覆时获得上砂均匀、结合牢固的高质量复合镀层具有重要意义^【4】。

《金刚石微粉表面镀覆研究进展》中介绍了目前的微粉镀覆工艺存在的问题：由于研磨液、精磨片、线锯等对金刚石颗粒的粒度要求比较细，这就需要对细粒度金刚石表面镀覆，但目前工业上最细能做到5~10μm，且其性能还存在较高比率的漏镀、连晶、镀覆不均匀的问题^【5】。

一、微米级金刚石化学镀镍

金刚石线锯也称为金刚线，是指利用电镀工艺或树脂结合的方法，将金刚石磨料固定在金属丝上。为提高电镀金刚石线锯的制备效率及基体与耐磨料的结合力，可采用镀覆金刚石，一般要求镀层均匀、致密、有适量突起、增重率为15~55%。镀覆金属不仅可以提高金刚石的抗压强度、增加与基体的结合力，还可以很好地提高线锯的生产效率、导热系数、改善线锯的使用性能。

1. 工艺流程

金刚石是非导电性物质，直接进行化学镀则不能在其表面沉积金属。为了实验能够顺利进行，要进行前处理工艺。前处理是在表面预先形成有自催化能力的金属中心的过程，而要使化学镀能够顺利实现，则必须将磨粒表面进行一系列处理。

2. 结果测试分析

（1）镀镍结果检测

镀镍增重量d计算公式如下图：

本实验采用单晶金刚石微粉D10-20进行化学镀镍实验，激光粒度仪测试微粉中值粒径为13.41μm，见图1-1。

实验数据记录如表1-1所示：

图1-1：金刚石微粉D10-20粒度图

表1-1：金刚石镀镍刺实验数据

（2）SEM测试结果

树脂结合剂金刚石D10-20微粉，其中值粒径约为13.41μm，通过化学镀镍工艺镀覆后，金刚石微粉的状态如下所示，见图1-2。镀镍前，金刚石微粉颗粒感明显，棱角分明；镀镍后镍层均匀包裹无明显漏镀现象、微粉颗粒分布均匀、颗粒之间连晶少。

图1-2：金刚石化学镀镍前后对比

左：镀镍前，右：镀镍后

（3）EDS测试

对化学镀镍测金刚石样品进行EDS测试，如图1-3所示，我们发现，金刚石微粉表面镀覆的金属为Ni-P形态合金。

图1-3：金刚石化学镀镍刺样品EDS测试

（4）差热分析测试

根据通过化学镀覆方法得到的金刚石样品进行差热分析测试，结果见图1-4，曲线在373 ℃处都出现一放热峰^[6], 该峰是由Ni-P合金镀层由非晶态向晶态转化而产生的。曲线上高温处的放热峰是由金刚石的氧化而产生的,该峰对应的温度即为金刚石的氧化温度。因为原料金刚石微粉在空气中加热800℃时候就会发生氧化，镀镍后金刚石的氧化温度明显高于金刚石的氧化温度。这是由于金刚石表面的Ni-P 合金层隔绝外界氧的作用, 防止了内部金刚石的氧化。

图1-4：金刚石化学镀镍刺样品差热分析测试

二、超细金刚石微粉热处理

随着超精密研磨抛光技术的发展，为了减少采用单晶金刚石微粉对工件加工时，尖锐棱角所造成的划伤，我们对该微粉进行热处理加工。

这样制备出的特种金刚石微粉状态呈现为独特的粗糙度外形，充分利用了金刚石的切削能力，加工光洁度大大提高。因为热处理过后的微粉其金刚石强度会有降低，颗粒本身的自锐性更高，可以增强工具的持续研磨能力。

1、工艺流程

热处理金刚石是将单晶金刚石微粉采用特殊加工工艺处理，使其具有多晶金刚石微粉特性的一类磨料，具有比表面积大、高自锐性、研磨端面细腻、划伤少的特点。

2、结果测试分析

（1）得率计算 

本实验采用单晶金刚石微粉D2-4和D10-20分别进行热处理实验，中值粒径采用激光粒度仪microtrac3500进行测试，数据记录如表2-1所示：

表2-1：金刚石镀镍刺实验数据

（2）SEM测试结果

在超硬磨料中，单晶金刚石表面棱角分明，晶型较为完整，多晶金刚石为无数个细小单晶的结合体，而本实验的热处理金刚石就人为的让单晶金刚石表面特殊粗糙化，形成类多晶的状态，见图2-1。

图2-1：不同金刚石磨料形貌对比

a：热处理金刚石；b：多晶金刚石；c：单晶金刚石

从图2-2可以看出，经过特殊加工工艺制备的单晶金刚石微粉表面粗化后的产品，其比表面积极大提高，具有了很多新的研磨棱角，可以在研磨抛光过程中通过不断地自锐产生源源不断的持续磨削能力。

图2-2：不同粒度金刚石热处理后形貌对比

a：D2-4；b：D10-20； 

（3）研磨速率测试

实验分别对两种粒度型号微粉进行热处理加工，得出的产品制备成油性研磨液在平面研磨机上测试速率，研磨对象为2英寸蓝宝石衬底，数据如下表2-2：

表2-2：金刚石镀镍刺实验数据

三、结 论

1、本文通过化学镀的方法制备了超细粒度金刚石微粉的镀镍品，并且可以控制镍层包裹严密、漏镀少、连晶少；

2、通过调整化学镀前处理流程，科学合理的改善工艺，并且引入超声处理，可以有效地消除细粒度微粉镀镍后的漏镀、连晶等不良现象；

3、测试显示，化学镀镍金刚石表面镀层为Ni-P合金形态；

4、通过SEM测试发现镀镍后金刚石微粉颗粒感明显，镍层分布均匀；

5、单晶金刚石微粉在催化剂和高温下，适当的条件下可以从金刚石转化为石墨形态；

6、特殊表面粗化后的金刚石颗粒可以达到类多晶金刚石的状态，比表面积极大提高，自锐性明显增强；

7、特殊热处理工艺制备的微粉粒度分布均匀，研磨能力高于相同粒度的多晶金刚石。

参考文献

[1] 陈超,彭放,张美光,孙刚,王江华.金刚石颗粒表面均匀电镀工艺研究.表面技术.Vol.35 NO.1 Feb.2006

[2] 孙毓超等.金刚石—金属化学键合工艺研究.冶金部鉴定材料(四),1992,11: 2-4.

[3] 孙毓超,尹世平,邓华.镀镍刺金刚石的SEM 显微形貌.金刚石与磨料磨具工程. June 2003 Serial.135 No.3

[4] 代晓楠,何伟春,栗正新.线锯用金刚石微粉化学镀镍工艺研究.超硬材料工程. 2017,(1):15-19

[5] 代晓楠,何伟春.金刚石微粉表面镀覆研究进展【J】.广州化工. 2016,(5):41-43

[6] 于升学,邵光杰,韩树民.人造金刚石控制增量化学镀镍工艺的研究.材料保护.第31卷 第3期

磷化铟作为半导体衬底，需要经过单晶生长、切片、外圆倒角、研磨、抛光及清洗等工艺过程。由于磷化铟硬度小、质地软脆，在锯切及研磨加工工艺中，晶片表面容易产生表面/亚表面损伤层，需要通过最终的抛光工艺去除表面/亚表面损伤、减少位错密度并降低表面粗糙度。抛光是晶片表面加工的最后一道工序，目的是降低表面粗糙度，获得无损伤的光滑表面。常见的抛光方法有机械抛光、化学机械抛光 ( CMP) 、磁流变抛光、弹性发射抛光、动压浮离抛光、浮法抛光、低温抛光等。对于磷化铟材料，目前主要采用 CMP 方法进行抛光。

抛光片的表面粗糙度、晶格完整性直接影响薄膜层的原子排列方式，要求抛光片表面具有极高的晶格完整性和低粗糙度。为满足器件性能及外延工艺的需要，一般要求抛光片表面粗糙度＜0.5 nm。磷化铟（InP）与砷化镓（GaAs）同属Ⅲ-Ⅴ族化合物，但是在性质上差别很大，目前，砷化镓抛光工艺已经非常成熟，但是磷化铟材料研究多集中在晶体生长和表面元素分析上，对于抛光的报道几乎没有，这说明磷化铟单晶片的抛光和清洗工艺技术尚处于保密阶段。采用相同的抛光工艺，砷化镓晶片的粗抛速率能达到（0.7～1.0）μm/min，精抛后表面能达到“免清洗”的水平；而磷化铟晶片的粗抛速率仅为（0.10～0.15）μm/min，抛光后表面状况尚达不到砷化镓粗抛片水平，且划伤较多。因此，优化解决磷化铟单晶片抛光工艺研究具有非常重要的意义。

以前的InP晶片抛光工艺主要基于3种抛光液：（1）Br₂-CH₃OH及改进型；（2）H₃PO₄-H₂O₂-SiO₂基抛光液；（3）CH₃COOH-NaCIO-SiO₂基抛光液。但是这3种抛光液有着其难以克服的缺陷。

Br₂-CH₃OH及改进型，虽然Br₂-CH₃OH能够制备低损伤、低沾污的InP抛光晶片，但其重复性极差，另外由于这种溶液的自身特点：快速挥发及毒性导致了这种抛光液对设备及人员造成极大的伤害。另外这种抛光液应该说是采用的纯化学抛光而不是真正的化学机械抛光，它导致了抛光晶片表面的“桔皮”现象，为了克服这种缺陷，人们采用一种改进的抛光液，即Br₂-CH₃OH-H₂O-SiO₂，它引进了SiO₂的机械作用，但是能够看出由于H₂O的存在，加上抛光结束后Br₂对晶片表面的吸附，使二者在抛光面上进行化学反应，对表面产生破坏，这一点已被进一步证实。

H₃PO₄-H₂O₂-SiO₂基抛光液，最近一种新的抛光液即H₃PO₄-H₂O₂-SiO₂基抛光液被研制成功，并投入使用。但是这种抛光液也还有一些不足之处，由于其呈酸性(PH<7)，颗粒在抛光过程中形成硅胶，附着在抛光晶片表面，抛光结束后即使用超声或兆声清洗等先进手段也不易去除。可以看出这种缺陷是由其pH值小于7这一本质特性所决定的。

CH₃COOH-NaCIO-SiO₂基抛光液，虽然CH₃COOH-NaCIO-SiO₂基抛光液也被用来抛光InP晶片，但仍未能使其pH值大于7，所以上述困难仍未克服，另外，这种抛光液对温度十分敏感，难于重复抛光，抛光过程中Cl₂的释放对抛光垫损害极大，大大降低了垫子的使用寿命。

我司抛光液摒弃以往传统的SiO₂基CMP抛光液，采用氧化铝作为磨料，由于氧化铝本身的莫氏硬度要大于二氧化硅，所以也要采用化学作用较强的氧化剂与之匹配。在清洗方面氧化铝不同于硅溶胶，不会在芯片表面有一层吸附层，所以在最后芯片的清洗方面有着明显的优势。

化学机械抛光，利用氧化剂在化学机械抛光中的重要性，晶片抛光的主要目的是得到一个厚度均匀、不带任何机械损伤和化学腐蚀坑的平整表面，并且使这种工艺具有高度的重复性。纯化学抛光能够产生低损伤表面，但不可避免地产生化学腐蚀坑；纯机械抛光可以得到平整的抛光表面，但机械损伤极大。因此人们提出了化学机械抛光的概念，这种抛光工艺结合了化学腐蚀和机械研磨两种不同的作用，应该说两者的精密配合是产生高质量抛光表面的首要条件。在化学机械抛光液中，必须有氧化剂和研磨剂的存在，氧化剂的作用是在晶片表面产生一层柔软的氧化膜，这层氧化物能够在产生的同时立即被磨料去除。氧化膜的存在疏松了晶片的表面层，大大降低了去除时所需的机械作用力，从而避免了较大的表面机械损伤。由于要提高抛光速率的同时不影响抛光表面效果，但氧化铝的莫氏硬度要比二氧化硅的高很多，所以我们选用球状的氧化铝微粉作为研磨介质，基于这种要求，我们利用了一种氧化性更强的氧化剂，为了与氧化铝磨料所产生的机械作用相匹配，制备了一种新的InP的碱性化学机械抛光液。

球状氧化铝的SEM

1、不锈钢LOGO的抛光

（1）抛光工艺和抛光液的配制

CMP抛光液原材料为国产硅溶胶，抛光试验在国产KIZI公司的平面研磨设备上进行，选用抛光垫为一款带PET背衬的白色阻尼布。抛光对象为苹果不锈钢LOGO，抛光基本参数：压力约为1.0 psi，转速为60 rpm，抛光液流速为60 mL/min，抛光温度在（30～40）℃。

抛光液配制是将一定量中值D50=70～90nm的硅溶胶和有机碱、抗结晶剂搅拌均匀混合在一起，硅溶胶是主要磨料，起抛光作用；有机碱用来调整pH值；抗结晶剂用来延缓抛光过程中的结晶现象。

使用有机碱调节pH值6.8、8.2、9.0、9.6，分别对应图1中的A、B、C、D，由图中可以看出，当pH值呈弱酸性时，表面有不规则的隆起，对应图1-A，当pH值呈碱性时，特别是当pH为9.0时，表面平整无麻点无凹坑，对应图1-C。

表1 ：抗结晶剂对于产品良率的影响

    由表1可知，抗结晶剂的加入在一定程度上能够大大提高产品良率，最优加入量为体系质量的5%，但加入量再加大的话会影响抛光液的抛光速率，导致在规定时间内不能有效去除上一道的缺陷。

（2）结果和讨论

通过有机碱调节pH值和加入抗结晶剂，可以有效使表面平坦化和提高产品良率。使用有机碱调节pH值，可以有效控制反应速度，使在反应时不那么剧烈，可以通过机械作用与化学作用匹配。抗结晶剂可以锁住抛光液中的水分，使不易挥发，也不易结晶，就不会出现二次划伤。

2、铝镁合金手机边框和电子烟壳的抛光

（1）抛光工艺和抛光液的配制

CMP抛光液原材料为国产硅溶胶，抛光试验在国产CC公司的五轴抛光设备上进行，选用抛光垫为一款带海绵背衬的黑色阻尼布。抛光对象为OPPO某款手机铝镁合金边框，抛光基本参数：压力约为2.0psi，转速为1800 rpm，抛光液流速为5 mL/min，抛光温度在（40～45）℃之间。

抛光液配制是将一定量中值D50=70～90nm的硅溶胶和有机碱、抗结晶剂搅拌均匀混合在一起，硅溶胶是主要磨料，起抛光作用；有机碱用来调整pH值；抗结晶剂用来延缓抛光过程中的结晶现象。

使用有机碱调整pH值6.8、8.2、9.0、9.6，分别对应图2中的A、B、C、D，由图中可以看出，当pH值呈弱酸性时，表面有不规则的隆起，对应图2-A，当pH值呈碱性时，特别是当pH为8.2时，表面平整无麻点无凹坑，对应图2-B。

表2：抗结晶剂对于产品良率的影响

由表2可知，抗结晶剂的加入在一定程度上能够大大提高产品良率，最优加入量为体系质量的5%，但加入量再加大的话会影响抛光液的抛光速率，导致在规定时间内不能有效去除上一道的缺陷。

（2）结果和讨论

通过有机碱调节pH值和加入抗结晶剂，可以有效使表面平坦化和提高产品良率。使用有机碱调节pH值，可以有效控制反应速度，使在反应时不那么剧烈，可以通过机械作用与化学作用匹配。抗结晶剂可以锁住抛光液中的水分，使不易挥发，也不易结晶，就不会出现二次划伤。

工业技术的发展对机床和仪器设备精度、速度、可靠性等性能要求越来越高，相比传统的轴承钢，氧化铝、氮化硅、碳化硅等陶瓷球轴承具有使用寿命长、转速高、整体精度和刚度好、热稳定性能好以及无磁性等更优异的综合性能，具有非常广阔的应用前景。

随着科学技术的进步，陶瓷、合金等材料的应用越来越广泛，人们对这些材料的表面抛光精度要求也越来越高。然而，陶瓷材料硬度高、韧性较差，尤其是球形材料，生产加工工艺更加复杂，在抛光过程中容易产生划伤和啃伤，材料表面光洁度和粗糙度难以达到期望水平，影响最终的使用效果。目前，陶瓷材料的抛光主要使用金刚石研磨液，市场上已出现了较多的相关技术。金刚石是目前已知自然界最硬的物质，其硬度高，耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探、抛光等，是研磨抛光光学晶体、陶瓷、超硬合金等高硬度材料的理想原料。

二、存在的问题

目前，最后精抛耗材普遍存在以下问题：

1、现有技术大多使用油性体系，在抛光后不易清洗；

2、有些金刚石研磨液中磨料浓度过高，带来成本提高；

3、有些采用较低的微粉浓度，微粉带来的附着力提高微乎其微；需要设计合适的液体配方提高抛光液在陶瓷球表面的附着力。另外由于采用较低的微粉浓度，在抛光过程中颗粒之间碰撞的过程易产生啃伤，需要设计合适的液体配方增加陶瓷球碰撞时的缓冲作用，从而减少啃伤。还有由于采用较低的微粉浓度，需要设计合适的液体配方使金刚石微粉具有很好的悬浮性，能够充分参与研磨抛光，粉含量大幅度降低但研磨抛光效率提高。

4、不能达到氮化硅陶瓷球G3等级以及球表面为镜面的抛光效果。

三、国瑞升的解决方案

我司有一种纳米级聚晶金刚石抛光液可以克服已有技术的不足，提供包括金刚石微粉、润滑剂、悬浮剂、分散稳定剂、pH值调节剂和防腐剂的一种水性纳米级金刚石抛光液，具有高效率、易清洗、抛光后表面质量优异特点的稳定均匀分散的水性纳米级金刚石抛光液。

本文主要介绍了液态蜡在半导体领域中芯片抛光环节的使用，以本公司生产的液态蜡为例，具体介绍了液态蜡的各项性能与使用过程中的关联；另外，还介绍了现阶段国内外液态蜡的研究进展现状。

研究背景

随着互联网、大数据、人工智能等新技术兴起，以及以5G为首的新基建项目的加速推进，国内外半导体材料产业取得了长足的进步，形成了较为完整的产业体系，产业规模稳步增长，中高端电子材料产品转型升级速度加快，技术实力稳步提升，显示用液晶材料、集成电路用光刻胶等迎来井喷式发展。

 2021年是“十四五”开局之年，全国各地都纷纷制定了相关集成电路产业规划，并提出了2025年产业规模目标。预估到2025年，我国集成电路产业规模（设计、制造、封测、设备、材料）将高达4万亿元。同年小米、OPPO、vivo等多家手机公司全都宣布了自研芯片。小米率先公布了澎湃C1、随后vivo也公布了第一颗自主开发ISP芯片 V1，而OPPO也公布了首颗自研影像专用NPU芯片马里亚纳。可以看到，目前国内的头部手机厂商已经在自主研发芯片的赛道上聚齐，但除了华为外，三大厂的进度都仍处在影像领域的研发，在半导体芯片领域有了广阔发展前景。

在芯片的制作中，通常在芯片的研磨抛光环节会使用到液态蜡。芯片的减薄和抛光通常是使用胶黏剂将芯片固定陶瓷盘上进行操作，在这一环节使用的胶黏剂通常需要满足以下条件：①在研磨前芯片粘结在研磨盘上不能有气泡，②需满足在进行研磨抛光工作中芯片不会出现跑片和滑片的现象，③在研磨抛光工作结束后通过加热可以将芯片从研磨盘上卸下来，④卸下来的芯片和研磨盘上的蜡可以通过无水乙醇，丙醇等溶剂去除。现阶段满足这些条件常用的胶黏剂是液态蜡和固态蜡。这两类胶黏剂都属于热塑型胶黏剂，它们各有优劣。相比固态蜡，液态蜡具有更好的流动性和流平性，因此液态蜡主要应用于加工精度较高的芯片。

液态蜡的理化性能

现阶段中，客户对于液态蜡关注的性能指标主要是液态蜡的常温粘度，液态蜡中树脂的软化点以及液态蜡的固含量等。由于客户的需求不同，液态蜡的性能指标也不同。以本公司生产的两款液态蜡为例，本公司生产的液态蜡主要有两类：一般型液态蜡（LW-NT-100或LW-NT-130）和耐温性液态蜡（LW-HT-100或LW-HT-130），其具体的性能如下表所示，客户可根据所需性能选择不同产品。

表1本公司各类液态蜡的性能指标

如表1所示，本公司所生产研发的液态蜡的理化性能主要由粘度、固含量、软化点和比重4个指标来表征。首先，粘度表征的是液态蜡在常温（25℃）下的粘稠度，粘度越大，液态蜡的流动性越差；在半导体行业中，使用液态蜡通常是借助自动上蜡机来对芯片进行涂蜡，液态蜡粘度越大，它的流动性就越差，这样就容易使芯片上的蜡液涂覆的不均匀，影响芯片后一道的抛光操作，以此，对于不同的芯片要选择不同粘度的液态蜡。其次是液态蜡的固含量，这个指标主要表征的是液态蜡中溶质占总体的比例；在工业生产中，通常液态蜡的固含量越高，芯片贴在研磨盘上抛光时越不容易发生跑片和滑片。之后是液态蜡的软化点，这个性能越高，代表着芯片在研磨抛光时使芯片不发生跑片和滑片的耐受温度越高，也就是说如果客户进行研磨抛光时研磨盘温度较高，选择液态蜡就选软化点较高的那一款。最后是液态蜡的比重，这个性能主要表征的液态蜡液体的密度，密度的大小与液态蜡制备时使用的树脂有关，在使用时，它的大小不会影响液态蜡的使用效果，下图1为本公司生产的液态蜡包装成品外貌。

现阶段国内外液态蜡现状

由于半导体芯片行业不断发展，客户对液态蜡的需求量也是逐步提升，同时对液态蜡的各项性能也有了更多要求。因此，对液态蜡的产品开发也逐渐多元化，以此来满足客户的各种需求。现阶段，国外的液态蜡产品主要以日本生产的产品为主。他们生产的液态蜡产品众多，可以满足各类芯片的加工使用，但是价格昂贵。

对于国内，在十多年前，液态蜡还是主要依靠国外进口产品来满足使用要求。但是近些年来随着半导体行业的蓬勃发展，对液态蜡的需求不断加大，而国外进口的产品价格昂贵，中国开始自主研发这类液态蜡，目前这类液态蜡产品开发进展结果喜人。

如中国专利CN113969134A发明了一种液体晶片粘接蜡，通过将环己烷、乙醇、正丁醇和石油醚等溶剂混合，在其中加入了热熔型粘接蜡，通过搅拌混合均匀，在经过过滤得到了这种液态蜡，这类蜡通过晶片的尺寸来确定滴加多少蜡液，直接将蜡滴加在抛光盘上，之后放上晶片，最后进过压合加热，将蜡液中的溶剂挥发出去。这款蜡这样使用，可以使蜡液分布较均匀，但是容易存在气泡，不利于晶片抛光后的观察，同时这款蜡所选的溶剂较多，如环己烷存在有毒的缺点，这款蜡不太环保。

中国专利CN105018025A公开了一种GaAs MMIC减薄工艺中粘片用的液态蜡，所公开的液态蜡是由一定量的crystalbond509强力粘合剂以及能够溶解所述crystalbond509强力粘合剂用量的丙酮组成，以解决液态蜡和高温胶互融的问题。但是丙酮也属于有毒溶剂。

中国专利CN86101702A公开了一种液态蜡粘接剂，所公开的这类液态蜡粘结剂由溶剂和溶质配制而成，溶剂是三氯乙烯、溶质是松香，并加有增塑剂邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯，其中三氯乙烯、松香和邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯的比例是：100（ml）:100(g):2(g):2(g)。这种液态蜡的粘结力较低，在研磨过程中容易跑片。

中国专利CN101376793A公开了一种抛光粘片用液态蜡及其制备方法和抛光粘片的工艺，所公开的液态蜡含有以下组分（按1万克重量比）：聚乙烯二醇662.3～665.7，漆片198.5～201.5，异丙醇548.7～551.2，25%的氨水307.0～309.7，18兆去离子水2347.8～2353.4，8030树脂5913.1。这种液体蜡在晶片表面的润湿、流平性较差，粘片后蜡层容易产生气泡，导致粘结力较低。另外，该专利文献所用的基本树脂耐高温性差，在研磨过程中，液态蜡对晶片的粘结力在高温环境下容易失效，晶片容易跑片，抛光效率低，精度低。

有鉴于此，本公司发明提供一种新型的液态蜡及其制备方法（专利号：CN107011839A）。本公司发明的是一种高温型液态蜡，针对CMP带盘抛的高温需求，应用于抛光、研磨温度严苛的环境，抛光过程中可承受50～70℃的高温。这种液态蜡是以酚醛树脂和氢化松香为溶质，小分子量醇为溶剂，复配而成。其拥有良好的流动性，可均匀涂布到工件上，质量稳定，具有较高的粘结力，研磨过程中不会出现跑片现象，适用于高精度的切削、研磨、抛光等制程，同时所选溶剂均为环保型溶剂。

由上所述，目前液态蜡的开发和发展还处于一个飞速发展的阶段，为了适用于半导体行业中各类芯片的使用，液态蜡的种类也越来越多，在逐步的替代进口的液态蜡产品。

展望

目前，液态蜡还是处于一个飞速发展的时期，国产液态蜡正在逐步的替代进口液态蜡，国内生产液态蜡的企业也越来越多，相互之间的竞争也愈演愈烈，同时人民的环保意识越来越强，促使液态蜡产品逐渐向精细化、环保化和低气味化发展。

发动机是将化学能转化为机械能的机器，通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，曲轴会转动，曲轴与飞轮连接，飞轮与变速箱连接，这样动力就会从曲轴传递到变速箱，再从变速箱传递到半轴，再从半轴传递到车轮而输出动力。

曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈。曲柄、平衡块、前段和后端等组成，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的。一个主轴颈、一个连杆轴径和一个曲柄组成一个曲拐，直列式发动机曲轴曲拐的数目等于气缸数目；V型发动机的曲拐数目等于气缸数的一半。曲轴加工工艺为：毛坯件→打孔→CNC加工→磨床粗磨→抛光机抛光。

2. 凸轮轴的介绍

凸轮轴的作用是控制气门的开启和闭合动作。通过凸轮轴的不断旋转，推动气门顶杆上下运动，进而控制气门的开启与关闭。凸轮轴包括支承轴颈、进排气凸轮、偏心轮、驱动发动机辅助装置的齿轮和正时齿轮轴颈等几部分。凸轮的侧面呈鸡蛋形，其设计的目的在于保证汽缸充分的进气和排气，具体来说就是在尽可能短的时间内完成气门的开、闭动作。其材料为冷硬铸铁、可淬硬的低合金铸铁、球墨铸铁、中碳钢、渗碳钢等。

凸轮轴刚性差、易变形；精度高，加工难度大。其主要加工工序为：毛坯件→CNC车床→CNC铣床→去毛刺→淬火，回火→较直→精磨凸轮→精磨支撑轴径→抛光机砂带抛光。

3. 为什么需要抛光

配气系统的摩擦损失是发动机内耗的三大因素，占发动机摩擦损失量的7%～10%。其中，活塞组件的摩擦损失居首，曲轴系统次之。发动机里有润滑油，发动机运转时，机油会在发动机内各部件表面形成一层油膜，可以避免各部件直接接触而产生的摩擦。

曲轴经过砂轮抛光后，表面仍会残留一些磨痕，表面粗糙度Ra、Rz、Rvk、Rpk等数值不理想，轮廓支撑率（Rmr）偏低，从而曲轴表面的载油层效果差，如图3所示，接触表面没有形成稳定的油膜，容易造成曲轴异常磨损、烧伤甚至报废。因此曲轴的主轴颈、连杆轴颈及止推面都要求进行超精加工和抛光，以提高曲轴的表面精度和尺寸稳定性。如图4所示，经过表面抛光后，实现对接触面的润滑特性要求，改善几何尺寸，使曲轴表面形成稳定的润滑油膜，均匀传递承载力。

传统工艺是采用靠模油石超精加工机床，加工后严重地破坏了轴颈的几何形状，形成马鞍形（凹形），而且对轴颈尺寸影响较大。曲轴的超精加工早已采用数控砂带抛光工艺，而且这种研磨带是防潮的静电植砂（保证砂粒尖锋朝外）。为了能对圆角和轴肩抛光，研磨带可加工成齿形带以便与加工面贴合。

曲轴研磨带抛光机可同时抛光主轴颈、连杆轴颈、圆角、轴肩及止推面。其结构均采用对夹式，每个轴颈上用4片垫块（中凹型）压紧砂带；垫块和研磨带宜根据工件材质和硬度选择；机床上的卷带机能保证每个轴颈都有一段新砂带（长度可调）参加工作；抛光的方式以超精加工的原理进行，其效率和效果都远远优于油石。

4. 抛光的常见重要参数

表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平整度，属于微观几何形状误差

4.1 粗糙度轮廓算数平均值Ra （GB/T 3505）

Ra的定义是在一个取样长度中，相对于平均线的Z向偏差量的绝对值的算术平均值，在实际测量中，测量点的数目越多，Ra越准确。Ra计算公式为：

4.2 轮廓最大高度Rz

Rz定义为在一个取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和，如图6所示。

4.3轮廓支承长度率Rmr（c）

Rmr（c）定义为在给定水平截面高度c上轮廓的实体材料长度Ml（c）与评定长度的比率。相同Ra表面精度下，Rmr（c）越高，表示微观表面有更多实体材料支撑油膜，对应的轴颈耐磨性更好。

1. 固态蜡是什么？

固态蜡是由一种或几种树脂，再辅以润滑剂、降粘剂、增韧剂等多种助剂，在加热熔融状态下，混合搅拌均匀，再经过滤、注模、固化等一系列操作后制成的具有临时粘接作用的一种产品。其主要作用就是在工件加工过程中，比如研磨、抛光、切割等，对工件进行短时间、临时性的固定。

所谓临时粘接，即表示该粘接剂在使用后还可以二次加热重新熔化，以方便工件的卸片、下片操作。而不能像环氧树脂、聚酯树脂等热固性树脂固化后树脂即实现永久粘接，粘接层不可重新复熔软化，也即粘接层的状态不可逆。这就要求固态蜡所用的树脂必须是热塑性树脂，而不能是热固性树脂。

固态蜡产品的外观形状有长方体和圆柱体两种。

2. 固态蜡的性能指标有哪些，如何测试和表征？

表征固态蜡性能优劣的指标主要软化点（softening point）、粘接强度（adhesive strength）、熔融粘度（melt viscosity）和蜡体硬度（wax hardness）等。

2.1 软化点

软化点，即物质的软化温度点，是表征固态蜡产品耐温性能的一个重要指标。由于固态蜡是一种混合物，所以并没有一个固定的熔点，一般使用蜡块由固态逐渐软化的温度点即软化点表征固态蜡的耐温性能。软化点的测量方法有很多种，不同的测量方法，其结果差异较大。常用的测量方法有维卡（Vicat）法和环球法，我们采用的主要是环球法。

环球法主要使用环球法软化点测试仪（见下图2）进行软化点的测试。测试过程大致如下：将待测固态蜡样品加热熔化，然后将熔化的样品倒入到小铜环中，待样品固化完全后，将样品切成与小铜环厚度相同的蜡块。然后将带有蜡块的小铜环放到测试仪的支架孔内，放入大铜环，再将钢球放入大铜环的孔洞内。启动测试仪开始加热，待加热到钢球从蜡块中脱出并落到下面承接平台时，此时对应的温度点即是样品的软化点，软化点的单位是℃。

2.2 粘接强度

粘接强度是指蜡层在外力作用下，使测试钢片的粘接面断裂所需要的应力，它是表征固态蜡粘接性能的重要指标。粘接强度的大小与蜡层的力学性能、测试片的材质、粘接工艺、受力情况、环境因素（温度、湿度等）等因素都有一定的关系，其中，环境因素就是一个比较重要的影响因素。比如，冬季和夏季由于气温高低不同，会导致蜡层的固化状态、韧性、硬度等发生变化，从而使得同一个样品在不同季节测得的结果差异较大。所以，固态蜡所测得的粘接强度数据，在不特指的情况下，一般都是指在室温25℃条件下测得的结果。

测试片粘接时的接头形式有单搭接、双斜平接、双平接、单斜搭接等多种形式，我们测试时采用的单搭接形式（如图3）。测试片粘接区域的尺寸是15mm×25mm。

粘接强度测试时所用的设备是万能材料试验机（见图4）。测试时，把固态蜡样品涂抹在加热的测试片粘接区域，然后两片测试片的粘接区域粘合在一起，待蜡层固化后切除溢出的蜡层，再把测试片放入试验机的夹具内进行拉伸测试。当测试片被试验机拉伸断裂时，记录断裂时的最大拉力（单位为N），每个待测样品测试5片，去除最大值和最小值后求平均值，即是样品的平均粘接力。平均粘接力除以测试片粘接区域的面积，即是样品的平均粘接强度，单位为N/mm²。

2.3 熔融粘度

熔融粘度是指固态蜡在给定条件下加热熔化后的蜡液的粘度，它是表征固态蜡样品熔化后蜡液的流动性优劣的重要指标。熔融粘度一般跟温度高低密切相关，温度越高，熔融粘度越低，温度越低，熔融粘度越高。

熔融粘度一般使用熔融粘度计（见图5）进行测试。测试时，将待测样品放入料筒内，料筒再放入加热炉内，设定加热温度，待样品完全熔化后，选择合适的转子和转速测试蜡液的粘度，待粘度数据稳定后，记录样品的熔融粘度。熔融粘度的数据单位与普通粘度相同，均为mPa·s。

2.4 蜡体硬度

蜡体硬度，顾名思义就是表征固态蜡蜡体软硬程度的指标。蜡体的硬度关乎到蜡层的硬度，而蜡层的硬度又与蜡层的韧性和强度息息相关，韧性和强度越高的蜡层，其粘合力也会越高，蜡层对工件的粘接和把持也会越牢固。

蜡体硬度一般使用邵氏硬度计（见图6）测量，邵氏硬度又分为邵氏A（Shore A）和邵氏D（Shore D）两种标准，我们一般采用的是邵氏A标准。硬度计测得的数值越大，代表蜡体的硬度越高。

3.固态蜡的应用领域有哪些？

固态蜡的应用领域主要集中在LED蓝宝石衬底研磨加工、碳化硅衬底研磨加工、硅片研磨加工、玻璃片研磨加工、陶瓷片研磨加工、芯片切割加工、玻璃片切割加工、陶瓷片切割加工、管状夹具和管状工件的填充等。

当然，应用领域不同对于固态蜡性能的要求也会有所不同。比如，研磨抛光加工领域和切割领域，它们对于固态蜡的性能要求即大不相同，见表1、表2。

表1：研磨、抛光领域的固态蜡性能需求

表2：切割领域的固态蜡性能需求

注：表1、表2的数据在不同测试设备上的结果差异较大，以自有设备测试结果为准。

总之，我们需要根据不同的加工领域，选择不同性能的固态蜡产品。只有这样，我们才能加工出符合性能要求的工件和产品。

4.固态蜡如何使用？

在LED领域，客户一般都使用自动上蜡贴片机（见图7）进行固态蜡的上蜡操作。使用时，先将蜡棒放入到设备的熔蜡罐内熔化，熔蜡温度在110℃左右。然后设定喷蜡时间，一般在0.2S～1S，可根据蓝宝石片或碳化硅片的尺寸大小，调整喷蜡时间的长短，调整的最终目标是喷出的蜡液量铺展后正好够一个片子粘接所需的蜡液，太多就造成蜡液的浪费，太少又会导致蜡液铺展面积不够。

喷蜡时间设定好后，启动程序开始上蜡操作。首先，喷头会喷出一定量的蜡液在加热的陶瓷盘表面，然后机械手会抽取一个片子放在蜡液上面，随后气囊压会对片子施加0.2～0.4MPa的压力，施压的目的是排除蜡层中的气泡、让衬底片和陶瓷盘通过蜡层粘接的更紧实一点。一个片子贴片完成后，重复上述操作进行下一片的贴片操作。所有衬底片贴片完成后，陶瓷盘移出贴片机进行自然冷却。

对于缺少自动贴片上蜡设备的客户来说，固态蜡手工上蜡操作也是可行的。首先，将基板（陶瓷盘或玻璃板）放在加热平台上预热，加热温度设定在110～120℃，预热温度达到后，将固态蜡均匀涂抹在基板表面，再将工件粘接在基板上，然后再对工件施加0.2～0.3MPa的压力进行压合，压合后自然冷却即可。

5.固态蜡如何清洗？

工件加工完成后，工件上面的残蜡清洗操作是必不可少的环节。工件上的残蜡清洗一般采用2～3道去蜡液配合丙酮、异丙醇等水性溶剂的清洗工艺，每道工序都需要加热，去蜡液加热温度在90℃左右，丙酮和异丙醇的加热温度在50℃左右，每道工序清洗时间在10min左右。

按照上述工艺清洗后，工件上的残蜡基本就可以被清除彻底，工件表面也基本上无残蜡残留（在LED领域俗称为“胶气”）。清洗效果见下图8。

6.国瑞升固态蜡产品有何优势？

经过数年研发，目前国瑞升的固态蜡产品已经与日本竞争对手的产品性能基本相当，具体性能对比见下表3。产品性能相当只是一个基本条件，更为关键的是后道残蜡清洗环节，在同款去蜡液、同种去蜡工艺清洗的条件下，国瑞升产品的清洗效果也与竞品相当，甚至个别情况下还会优于竞品。

表3：国瑞升固态蜡与日本固态蜡性能对比表

总结起来，国瑞升的固态蜡产品主要有如下几点优势：

第一，固态蜡产品属于国瑞升自研产品，具有完全知识产权，产品质量优良，生产工艺稳定、可靠。

第二，国瑞升固态蜡产品性能已经与日本竞品基本相当，且去蜡清洗效果也与竞品并无二致，为固态蜡产品的国产化替代提供了坚实的动力。

第三，国瑞升具有一批素养高、能力强的销售队伍，可以第一时间对客户需求做出识别，第一时间对客户反馈做出响应。热情周到，服务至上。

金相研磨是金相学的一个重要组成部分，是能够对试样进行分析和研究的前提条件。研磨加工过程中，研具和工件表面间存在固结磨具或者游离磨料，在两者之间施加一定的压力并使其产生复杂的相对运动，这样经过砂粒的磨削作用，把工件表面去掉极薄的一层，进而获得很高的精度和较小的表面粗糙度。金相研磨达到检测要求时，就可以用金相显微镜去观察试样的内部组织和结构。

一、金相学的研究技术

1、 金相显微镜

金相显微镜是金相分析的主要仪器，是专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观察物体表面，被物面反射后再返回物镜成像，这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测工作。

2、 制样技术

所需要观察的金相样品绝大多数需要经过研磨和抛光，才能观察到真正的内部组织状态，并进行分析。样品在机械研磨、抛光的过程中，表层发生了严重的塑性变形，所以试样制备技术对于金相研究很重要。

3、 分析技术

金相组织的判定是金相分析的核心，它包括定性和定量两方面。在常规的金相检验中，以各种金相检验标准作为判定的依据。

二、金相研磨

 金相试样经切割或镶嵌后，需进行一系列的研磨工作，才能得到光亮的磨面，进而去对金相组织进行分析确认。研磨的过程一般来讲包括磨平、磨光、抛光3个步骤。

1．磨平即粗磨

试样截取后，第一步进行粗磨，粗磨一般在落地砂轮上进行。磨料粒度的粗细，对试样表面粗糙度和磨削效率有一定影响，红外碳硫分析仪粗磨时，还应注意蘸水冷却，防止组织变化。有的样品不需要切割或镶嵌制样就可以直接安装在金相研磨机台的夹具上，且样品本身平整度较高，则无需进行砂轮粗磨这一道工序。

2．磨光即细磨

试样经粗磨后表面虽已平整，但还存在较深的磨痕及表面加工变形层，需要通过从粗到细的不同金相研磨纸的磨制，把它们逐渐减轻，为进一步抛光做好准备。金相研磨纸是磨光金相试样的重要材料，一般采用的磨料为碳化硅、氧化铝、金刚石。手工磨光试样时，研磨纸应放在玻璃板上，从粗到细依次用金相砂纸磨光，每更换一道砂纸，试样应转动90°，并使前一道的磨痕彻底去除。除了手工细磨外，还可用金相试样研磨机机械细磨，但磨光时需注意用水冷却，避免磨面过热。金相研磨纸的磨料种类和粒度大小选择根据样品的种类有所不同，硬度较大的制样，如硬质合金、半导体、陶瓷等材质需要用金刚石为磨料的金相研磨纸，其他硬度较小的则可选择氧化铝为磨料的水砂纸或者薄膜基材静电植砂研磨纸。

3．抛光

抛光的目的在于去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面，便于在高倍显微镜下分析样品的纹理结果和缺陷。抛光根据工艺的不同可选用金刚石研磨液或者细粒度的金刚石研磨纸。

磨具被称为工业的牙齿，它的使用渗透到国民经济中的各个领域。其中，涂附磨具是用粘接剂将磨料粘接在可挠性基材上面而制成的，静电植砂研磨带属于涂附磨具中的一种。静电植砂研磨带是利用高压静电场力，依靠磨料的电学性能，将微细的磨料植于布基、纸基或高强度薄膜上。植砂流程如图1所示。

磨料、基材、粘接剂为组成静电植砂研磨带的三要素，影响着砂带的使用性能和使用场景。磨料是磨具的灵魂，研磨带根据磨料种类的不同主要分为氧化铝研磨带、碳化硅研磨带和金刚石研磨带。

磨料用氧化铝多指白刚玉，白刚玉以工业氧化铝粉为原料，于电弧中经2000℃以上的高温熔炼后冷却制成，经粉碎整形，磁选去铁，筛分成多种粒度，其质地致密，结晶白色，硬度高，具有良好的切削能力。适用于磨削如淬火钢、高碳钢、不锈钢、合金钢和工具钢等。

碳化硅是以石英砂（SiO₂）和石焦油（或无烟煤）为主要原料，在电阻炉中以2000~2200℃下冶炼而成。主要的矿物成分为α-SiC，其硬度比刚玉类高，但是韧性小，性脆而锋利。其适用于硬度高的合金钢，抗张强度低、韧性大的材料如黄铜和铝等，也适用于非金属材料如塑料、橡胶和树脂板等。

人造金刚石微粉是一种新型超硬磨料，主要用于制造在工业生产中用于加工高硬度及高精度物品过程中所使用的工具。用于硬质合金，非金属（例如：宝石，陶瓷，光学玻璃）等高硬度材料的研磨抛光。

静电植砂研磨带的优点

静电植砂的磨料是靠静电电场力吸上去的，磨料的形状各异，但电场力的作用点作用在砂粒重心，因此砂粒的大头朝里，小头尖头朝外，大头被胶牢牢地粘在带基上。所以制备的研磨带磨削力高，颗粒定向排列，产品表面锐利，保证研磨带最佳的磨削效能；磨料排布一致性佳，不易划伤工件，且可保持持续均匀的切削力及最佳的表面精度；耐水耐油、不易变形；寿命长，耐用性好，可进行持续耐久磨削，降低生产成本。

为什么选择PET基材

基材作为磨料和粘接剂的载体，要求基材和粘接剂、磨料粘接牢固；具有一定的可挠曲性；具有一定的强度和较小的伸长率；具有平整的表面。涂附磨具的基材主要有：纸、布、无纺布和聚脂薄膜等。

纸基有纤维结构，影响研磨产品的平整性；磨料粒度分布不均，容易产生深划伤或磨削力不足的情况。而且纸基拉伸强度低，不能作为砂带使用，一般只能做砂纸。

布基有纤维结构，影响研磨产品的平整性；磨料粒度分布不均，工件表面磨削精度低；湿磨时布基会发生收缩、变形，进而影响抛光的精度和一致性。

PET聚酯薄膜表面平整，制备的砂带磨料分布均匀，尖端均匀向上，不易划伤工件，且可以保持均匀持续的切削力以及最佳的表面精度；PET抗拉强度和抗张强度高、耐水耐热，干湿磨均可。

为什么选择国瑞升砂带

一直以来在汽车发动机领域应用的聚酯薄膜研磨带都是进口产品，成本较高，且订购周期较长。2012年北京国瑞升成功研发了高性能PET薄膜基材的研磨带，填补了国内空白。Grish研磨带以更高的性价比降低了广大汽车生产商的生产成本。目前已经有氧化铝、碳化硅和金刚石等各种磨料的研磨带，并且有多家重点曲轴、凸轮轴厂家订购使用。

砂带拉伸强度对比

我们对比了Grish与国外某B型的15μm氧化铝研磨带性能，从砂带拉伸性能，切削性能和微观植砂状态进行了对比。砂带拉伸强度对比结果如图6所示，Grish砂带和国外砂带拉伸强度一致，使用中不会发生断带。

砂带切削力对比

我们内部设计实验对比了Grish与国外某B型砂带切削效率，结果如图7所示，磨削效率基本一致。

砂带微观形貌对比

植砂的微观状态会影响最终磨削效果，Grish与国外某B型砂带电镜（SEM）测试如图8所示。Grish砂带磨料尖端漏出表面，排列整齐，能够保证磨削精度。

图8 SEM测试图（左：Grish；右：国外砂带）

部分客户应用情况

表1和表2是国内某厂使用Grish砂带和同粒度国外砂带研磨抛光效果，我们砂带能够满足客户抛光要求。

表1：15μm砂带研磨对比图

表2：20μm砂带研磨对比图