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隨著光學、光電子學及數碼產品的蓬勃發展，K9玻璃已在諸多領域得到了廣泛的應用。由于K9玻璃屬于硬脆材料，在加工過程中極易發生脆性破壞，傳統加工技術難以獲得超光滑高質量的表面。近年來，固結磨料化學機械拋光技術以其工藝可控性強、加工效率高、加工成本低以及綠色環保等一系列優點受到越來越多的關注。本文采用顯微硬度方法分析了化學機械研拋中研拋液對K9玻璃表層硬度的影響，采用失重法對固結磨料研拋K9玻璃的材料去除過程中的機械與化學作用進行了分離，利用正交實驗的方法研究分析了各加工參數對K9玻璃研磨和拋光的材料去除率及三維輪廓表面粗糙度影響，優化K9玻璃的研磨拋光工藝。本文所完成的主要工作和研究成果如下：（1）研究了研拋液對K9玻璃的化學作用采用去離子水和研拋液分別浸泡K9玻璃，測量并比較浸泡后K9的維氏硬度和壓痕對角線長度，根據所測數值進一步計算出K9玻璃表面生成的變質層厚度，驗證了研拋液對K9玻璃的化學作用和變質層厚度隨浸泡時間的變化規律。研究表明：研拋液對K9玻璃有比較劇烈的化學作用，可以在K9玻璃表面形成變質層，隨著浸泡時間的延長變質層的厚度逐漸增加但增加趨勢逐漸減緩

采用霧化施液化學機械拋光（CMP）的方法,以材料去除速率和表面粗糙度為評價指標,選取適合硒化鋅拋光的磨料,通過單因素實驗對比CeO2、SiO2和Al2O3三種磨料的拋光效果。結果顯示:采用Al2O3拋光液可以獲得的材料去除率,為615.19nm/min,而CeO2和SiO2磨料的材料去除率分別只有184.92和78.56nm/min。進一步分析磨料粒徑對實驗結果的影響規律,表明100nm Al2O3拋光后的表面質量,粗糙度Ra僅為2.51nm,300nm Al2O3的去除速率,達到1 256.5nm/min,但表面存在嚴重缺陷,出現明顯劃痕和蝕坑。在相同工況條件下,與傳統化學機械拋光相比,精細霧化拋光的去除速率和表面粗糙度與傳統拋光相近,但所用拋光液量約為傳統拋光的1/8,大大提高了拋光液的利用率。

一種濕法制備技術利用珍珠巖尾礦制備珍珠巖拋光磨料。與傳統干法工藝相比 ,珍珠巖拋光磨料產品產率從 3 0 %提高到 70 %以上 ,顆粒粒度小于 15 0 μm ,而 0 -4 4μm粒級含量不到 10 %。粒度分布更加合理 ,完全滿足玻殼行業及相關行業的要求。濕法制備珍珠巖拋光磨料是珍珠巖加工業充分合理利用珍珠巖尾礦的十分有效的利用途徑。 提高硬質合金刀片前刀面化學機械拋光(CMP)的材料去除率和表面質量,采用6種不同硬度磨料(金剛石、碳化硼、碳化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅)對硬質合金刀片CMP加工,采用表面粗糙度測量儀和超景深三維顯微系統觀察拋光前后刀片的表面形貌,探討硬質合金刀具CMP材料去除機制。實驗結果表明:碳化硼磨料因粒徑分散性大,造成硬質合金刀片表面劃痕較多;低硬度的氧化硅、氧化鋯、碳化硅磨料只能去除硬質合金刀片表面局部劃痕區域;接近硬質合金刀片硬度的氧化鋁磨料,可獲得較好的表面質量;硬度的金剛石磨料在CMP加工時,在硬質合金刀片表面上產生機械應力,促進化學反應,獲得比其他磨料更高的材料去除率和更好的表面質量。因此,在硬質合金刀片粗加工時可以選用氧化鋁磨料,精加工時選用金剛石磨料。

為了提高微晶玻璃化學機械拋光(CMP)的材料去除速率(MRR),降低其表面粗糙度,利用自制的拋光液對微晶玻璃進行化學機械拋光,研究了4種含不同磨料(Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ce O2)的拋光液對微晶玻璃化學機械拋光MRR和表面粗糙度的影響.利用納米粒度儀檢測拋光液中磨料的粒徑分布和Zeta電位,利用原子力顯微鏡觀察微晶玻璃拋光前后的表面形貌.實驗結果表明,在相同條件下,采用Ce O2作為磨料進行化學機械拋光時可以獲得的表面質量,拋光后材料的表面粗糙度Ra=0.4 nm,MRR=100.4 nm/min.進一步研究了拋光液中不同質量分數的Ce O2磨料對微晶玻璃化學機械拋光的影響,結果表明,當拋光液中Ce O2質量分數為7%時,MRR達到185 nm/min,表面粗糙度Ra=1.9 nm;而當拋光液中Ce O2質量分數為5%時,MRR=100.4 nm/min,表面粗糙度Ra=0.4 nm.Ce O2磨料拋光后的微晶玻璃能獲得較低表面粗糙度和較高MRR.