朱玉广,王子睿,马服辉,梅璐,王正义,王永光.pH条件对铝合金化学机械抛光过程中纳米摩擦化学行为的影响[J].表面技术,2025,54(2):173-181, 221.
ZHU Yuguang,WANG Zirui,MA Fuhui,MEI Lu,WANG Zhengyi,WANG Yongguang.Effect of pH on Nano-tribochemical Behavior in ChemicalMechanical Polishing of Aluminum Alloy[J].Surface Technology,2025,54(2):173-181, 221 |
| pH条件对铝合金化学机械抛光过程中纳米摩擦化学行为的影响 |
| Effect of pH on Nano-tribochemical Behavior in ChemicalMechanical Polishing of Aluminum Alloy |
| 投稿时间：2024-03-21 修订日期：2024-08-31 |
| DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.02.014 |
| 中文关键词: 铝合金 化学机械抛光 纳米摩擦学 pH值 吸引力 黏附力 |
| 英文关键词:aluminum alloy chemical mechanical polishing nanotribology pH value attraction force adhesion force |
| 基金项目:国家自然科学基金面上项目(52375458) |
| 作者 | 单位 |
| 朱玉广 | 苏州大学 工程训练中心，江苏 苏州 215006 |
| 王子睿 | 苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215006 |
| 马服辉 | 苏州大学 工程训练中心，江苏 苏州 215006 |
| 梅璐 | 苏州大学 工程训练中心，江苏 苏州 215006 |
| 王正义 | 苏州大学 工程训练中心，江苏 苏州 215006 |
| 王永光 | 苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215006 |
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| Author | Institution |
| ZHU Yuguang | Engineering Training Center,Jiangsu Suzhou 215006, China |
| WANG Zirui | School of Mechanical and Electric Engineering, Soochow University,Jiangsu Suzhou 215006, China |
| MA Fuhui | Engineering Training Center,Jiangsu Suzhou 215006, China |
| MEI Lu | Engineering Training Center,Jiangsu Suzhou 215006, China |
| WANG Zhengyi | Engineering Training Center,Jiangsu Suzhou 215006, China |
| WANG Yongguang | School of Mechanical and Electric Engineering, Soochow University,Jiangsu Suzhou 215006, China |
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| 中文摘要: |
| 目的 探讨pH条件对铝合金化学机械抛光微观过程中纳米摩擦化学行为的影响，表征抛光液在铝合金表面所形成的表面薄膜厚度及力学性能，并分析铝合金化学机械抛光过程中单磨粒接触状态与摩擦学特性。方法 使用0.6%(体积分数)过氧化氢(H2O2)和0.5%(质量分数)壳寡糖(COS)构成抛光液对铝合金表面进行处理，在铝合金表面反应生成的表面薄膜借助扫描电子显微镜进行细化表征。分析不同pH条件的抛光液对单磨粒/表面薄膜接触状态的影响规律，利用原子力显微镜测量了单磨粒/表面薄膜吸引力与黏附力数值。在纳米摩擦化学行为试验中，结合微观摩擦学理论模型阐明铝合金化学机械抛光过程中的摩擦化学去除机制。结果 在抛光液化学反应后，铝合金表面将会形成100 μm左右致密的氧化薄膜与40 μm左右稀疏的氧化络合薄膜。当抛光液pH值升高至11~12时，探针针尖与铝合金表面薄膜的吸引力和黏附力将会分别降低至24.49、32.01 nN。结论 原子力显微镜试验和微观摩擦学理论模型的分析表明，铝合金的摩擦化学去除过程不是黏附力引起的磨粒法向接触载荷增大所产生的，而可能是抛光液的化学腐蚀作用所引起的。当化学机械抛光液pH值大于9时，铝合金表面将会形成氧化络合层，成为材料磨损加剧的主要影响因素。在界面摩擦力作用下，沉积在铝合金表面薄膜的铝原子会吸附在探针针尖OH*基团上，从而产生黏合作用，探针针尖在纳米摩擦划动过程中将其除去。最后，铝合金表面薄膜呈现出更低的摩擦因数。 |
| 英文摘要: |
| In order to investigate the nano-tribochemical behavior in chemical mechanical polishing (CMP) of aluminum alloy, characterize the thickness and mechanical properties of the surface film formed by the CMP solution, and analyze the contact state and tribochemical characteristics of single abrasive particle in CMP. |
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