曹應根

（西京學院，陜西 西安 710123）

化學機械拋光技術若干問題研究

曹應根

（西京學院，陜西 西安 710123）

化學機械拋光技術誕生以來，極大地提高了產品表面的質量，使產品生產達到了一個新高度。隨著化學學科的發(fā)展，更多化學藥劑被發(fā)現和制造出來，給化學機械拋光技術帶來了新的機遇。但同時也有一個最嚴峻的問題：快速發(fā)展的化學工藝及不斷擴大的市場和相對壟斷的技術手段之間的矛盾難以解決，這種化學機械拋光技術分布不平衡的局面影響了化學機械拋光技術的發(fā)展。此外，化學機械拋光工藝復雜、拋光液配置要求高、生產實踐難度大，一系列問題的出現都給這一技術的應用和持續(xù)發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)。

化學機械拋光；工藝原理；問題分析；發(fā)展趨勢

隨著現代社會對產品表面質量要求不斷提高，化學機械拋光被廣泛研究和重視，這種拋光技術能快速有效地消除材料表面的損傷層，使材料表面全局平坦，提高了產品的表面質量，使其更適合現代人的生產、生活，滿足了現代人不同的生產需求和審美需求。

1 化學機械拋光技術的發(fā)展和工藝原理

化學機械拋光技術的發(fā)展史并不長，卻給工業(yè)生產帶來了翻天覆地的變化，隨著20世紀90年代化學機械拋光技術的成熟，這一技術逐漸代替?zhèn)鹘y的拋光工藝，成為工業(yè)生產中最廣泛使用的拋光技術，而且，隨著科技的發(fā)展，化學機械拋光的市場還在不斷的迅速增大，這是因為直到現在為止，化學機械拋光仍然是世界上唯一可以全面平化產品表面的精加工技術，這一技術被廣泛應用于計算機硬盤加工、集成電路芯片加工、光學玻璃加工、寶石加工等各個方面?；瘜W機械拋光技術的工藝原理很簡單，就是利用化學作用和機械作用使產品表面變得光滑、平整，最方便、快捷、高效地去除產品表面因前加工導致的損傷痕跡，實現產品表面的全局平坦化。在生產實踐中，人們會用化學方法使材料的表面發(fā)生腐蝕，這樣就降低材料拋光的難度。然后再利用機械磨削對材料的表面進行打磨，使其表面光潔、平整。這一過程的工藝極為復雜，化學方法處理產品材料需要嚴格的條件，任何一個因素都會影響到化學機械拋光的質量。例如，藍寶石產品拋光過程中，要使藍寶石表皮產生化學反應非常困難，由于藍寶石硬度很大直接拋光也有難度。這就需要利用化學拋光技術，在極高的溫度下使藍寶石與二氧化硅產生反應，而反應過程中的壓力、拋光墊選擇、拋光盤轉速等對最終的拋光質量都有很大影響，其過程伴隨著復雜的化學反應，如水解反應、酸堿中和反應、復分解反應等等，拋光后，產品殘留物的清洗也是一大難點，也會用到一些化學方法。

因此，化學機械拋光技術原理很簡單，過程很復雜，國內對這一技術的研究還處于初級階段，國際上這一技術的核心知識也只掌握在極少數國家手里。所以對化學機械拋光技術的研究，是我國工業(yè)發(fā)展、科技發(fā)展的需要，這一領域的研究成果并將給我過工業(yè)生產帶來新的機遇。

2 化學機械拋光技術若干問題分析

（1）相對壟斷與廣泛研究?；瘜W機械拋光的用途廣泛、技術難度高，當前化學機械拋光的先進工藝主要掌握在日美等少數國家手中，我國在此方面雖有研究，但大多停留在實驗室研究階段，研究結果在生產應用中并不廣泛。而且化學機械拋光工藝的很多技術都歸屬保密領域，研究成本巨大，這就導致此方面技術水平的差異，短時間內難以改變，于是就形成了相對壟斷的技術分布。此外，化學機械拋光實踐過程中會遇到很多問題，例如，拋光溶劑種類繁多，工藝差異大，條件苛刻，實驗與實際應用存在較大差別，因此該項目的研究消耗大，效益回報緩慢。以45鋼模具為例，可應用強酸、強堿作為拋光液；也可以用中性鹽作為拋光液，選擇的化學方式不同，需要的拋光條件、拋光墊等也有一定的差別，而產品拋光過程中一些細微的東西都有可能影響整個拋光的結果。再如，廢液的處理，采用化學機械拋光技術其原理就是化學藥劑與產品材料的表面發(fā)生反應，生成容易加工的反應層，然后再利用其它技術手段進行打磨拋光。這一過程所使用的化學藥劑不僅會留在材料拋光的廢液中，還會附著在產品上，因此對化學拋光的殘留物及廢棄物的處理也是一個需要深入研究的重要問題。綜上所述，化學機械拋光技術研究成本高、信息資源匱乏、學術著作等理論研究缺少實踐支持、實際應用過程情況復雜多變，導致其研究問題多、困難多、收效慢，致使其發(fā)展至今先進的技術仍然處于相對壟斷階段。要解決這一問題，單憑借鑒國外資料、工藝技術是不夠的，重點還是要從自身出發(fā)，自主研究化學機械拋光的工藝技術，鼓勵國家機構外的大型企業(yè)加入到化學機械拋光的技術研究中來，使化學科學能夠更好地為生產服務。

（2）拋光液的化學性質研究。拋光液的使用在化學機械拋光技術應用中非常關鍵，拋光液的構成很復雜，有穩(wěn)定劑、有機溶劑、緩和劑等等，在拋光液配置過程中要對各種化學藥劑的物化性質了解得非常透徹，要對其在不同情況下可能出現的一切情況都了若指掌。例如，藍寶石拋光過程中，如果沒有外加能量，化學反應根本不能發(fā)生，這樣就不會生成反應層，接下來的打磨工序就很難進行。又如，摩擦后材料表面的反應層消失，但還有部分固體殘留還附著在產品上，這時候需要用拋光液將其除去，使產品光亮的新生表面露出，這樣才能保證產品拋光的質量?？傊?，化學機械拋光技術應用中拋光液化學成分復雜，加之化學試劑本身就類型較多、物化性質多樣、多變，因此配出適合產品拋光的拋光液并不是一件容易的事。當然，當前也有一些著作對化學機械拋光中的拋光液配置有所描述，但大多數都缺少實踐，要不含糊其辭，要不范圍模糊，一般情況下很難從中獲得適用的拋光液配置信息資源。而化學試劑種類非常豐富，隨著化學科學的發(fā)展，更多新物質會不斷的出現，拋光液的物質組合選擇會更加多元化，這就要在研究化學機械拋光過程中不能只停留在實驗室研究，要更重視其在實際生產中的應用和實踐應用價值研究。此外，隨著人類對環(huán)境保護的不斷重視，化學機械拋光技術應用中所存在的污染風險也會被更加重視，而在大多數的化學機械拋光中廢水、污染處理仍是一個難題，例如，寶石飾品加工中，化學溶劑可能殘留在成品中，這種飾品的佩戴會給人體造成一定的傷害。因此，化學機械拋光技術實際應用中需要考慮的問題非常多，這就需要在其研究過程中不僅要抓住主流，還要抓住細節(jié)，不斷提高拋光液的品質，使其應用更為環(huán)保、安全、可靠。

（3）生產應用研究?；瘜W機械拋光涉及多個學科，化學、物理、機械等，多個學科相互交叉、互相融入，要掌握其技術要領并不容易。加之化學機械拋光工藝影響因素復雜，所適用的條件差異大，即便相同的工藝流程操作的結果也有可能有所區(qū)別，因此，將化學機械拋光技術從實驗室應用到實際生產中是一個復雜的、問題多多的過程。當前，化學機械拋光的核心技術還是被壟斷，國內外關于化學機械拋光技術的學術著作、技術資料不少，但實用價值還有待考究，對于該技術應用的各項條件需要在實際生產中進一步進行研究。例如，拋光液配置比例有偏差，就會造成拋光產品表面出現化學藥劑的沉淀物，產品表面出現白條，影響產品拋光的質量。這種情況大都是由于拋光液濃度過大、液體混合不均勻造成的，在實驗室進行操作時，對參與拋光工藝的各種化學藥劑的配置、溶解都非常的嚴格，但應用到實際生產中，應用環(huán)境發(fā)生變化、條件復雜多變，這就造成了生產應用中眾多難以掌控的問題隱患，因此，很多時候不是實驗室驗證可以就能應用到生產中的。

3 結語

在研究化學機械拋光過程中，更要關注其實用價值，多思考化學作用的穩(wěn)定性，以促進化學機械拋光工藝的發(fā)展。同時，由于化學機械拋光技術應用中會接觸到很多有毒、有害的化學藥劑，即便反應完成，這些有害化學物質也會殘留在廢液、產品表面等，因此應多關注化學機械拋光的藥劑存儲、廢液處理等問題，使其形成一個完整的、科學的生產鏈，使其能夠穩(wěn)定的、安全的應用到生產當中。

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曹應根（1991-），男，陜西橫山人，大學本科，主要從事應用化學方面的學習與研究工作。