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抛光工艺分析及优缺点对比
来源:中唯精工 | 发布日期: 2022-04-18

一、机械抛光优缺点分析:

机械抛光概述:

机械抛光一般是通过较硬的磨料对较软的工件材料进行连续地剪切、磨削作用以达到去除表面材料的目的,在抛光过程中没有化学反应发生。

粗糙度:

采用机械抛光的方法工件表面的粗糙度值可以达到Ra=0.3-3.0μm。

机械抛光的优点:

机械抛光设备结构相对简单,价格一般也比较低;

机械抛光的缺点:

1、机械抛光很难对形状复杂或者表面有特殊图案、花纹的工件进行抛光;

2、容易产生金属粉尘,影响抛光工人的身体健康;

3、对工人的技术水平要求高,工件质量的一致性和稳定性很难控制;

4、机械加工不可避免的在工件表面留下肉眼难以看到的微裂纹以及残余应力,可能影响工件的质量和使用寿命,也为安全生产留下了隐患。

二、化学抛光和电解抛光的优点与缺点:

化学抛光概述:

化学抛光是利用材料表面微观凸起的部分在化学介质中优先溶解而得到平滑的表面。

化学抛光的优点:

不需要特殊夹具和直流电源设备,操作简单、节省能源,并且不受工件形状尺寸限制,抛光的直接成本相对较低。

化学抛光效果:

抛光的效果和效率一般,化学抛光得到的工件其表面粗糙度值可以达到Ra=0.5-10μm。

化学抛光的缺点:

1、缺点是污染问题尤其严重,处理抛光过程中产生的废液还会提高成本;

电解抛光概述:

电解抛光也叫电化学抛光,是利用阳极在电解池中所产生的电化学溶解现象,使阳极上的微观凸起发生选择性优先溶解以形成平滑表面的加工方法。

电解抛光通过同时进行的两个相互矛盾的过程(金属表面氧化膜的生成和溶解),使工件表面粗糙度值下降、光亮度升高,并形成一定金属光泽。

粗糙度:

电解抛光可以获得粗糙度值Ra<0.5μm的表面。

化学抛光和电解抛光的相同与不同点:

相同点:

电解抛光和化学抛光都是利用宏观或者微观上凸起的部分较凹陷的部分优先溶解实现抛光,两种方法都需要使用化学介质,受抛光工件形状的限制都很小,可以解决机械抛光难以抛光形状复杂工件的问题。

不同点:

不同的是电解抛光需要特殊夹具和直流电源设备,但是却可以使工件表面达到更低的粗糙度值。

三、超声波抛光和磁研磨抛光

超声波抛光的原理是:利用换能器将超声频电振荡转换成机械振动,然后将机械振动传送给变幅杆进行放大,再传到固装在变幅杆顶部的工具头上,使工具头发生超声频的振动,当工具头与工件之间存在有适量的含有磨料的悬浮液,并使工具头在一定压力下接触工件表面时,工具头高速度、高频率击打工件表面,同时悬浮液产生“空化”和环流作用,引起工件表面微量的“碎裂”和剥蚀。

常用的超声波频率为16-30kHz,使用的磨料有金刚砂、碳化硼、碳化硅、氧化铝等。超声波加工的宏观力小,不会引起工件变形,经常与其他加工方法结合使用,如超声波+化学方法、超声波+电解方法。

磁研磨抛光就是将具有研磨功能的粒状研磨料和强磁性的铁粒子混合成的磁性磨粒加入到工件和磁极之间,由于磁吸引力抑制了磁性磨粒由于离心力而向外的飞散;

磁性磨粒压附在工件表面上,沿着磁力线排列形成具有一定刚性的“磁性磨粒刷”,通过工件和磁极的相对运动,对工件表面进行磁研磨抛光。磁研磨加工方法的特点是:间隙中的磁性磨粒在磁场的作用下组成磁性刷,随着工件外形的变化而变化,在工件表面仿形压附,不受工件形状的限制,具有很好的加工柔性;磁研磨抛光还有一个特点就是:由于磁力线可以象射线一样穿透物体,所以磁性磨粒可以进入普通磨具无法进入的工件内部,如弯管内部、模具型腔、小瓶颈容器的内部等,通过改变磁力线的方向就可以控制磁性磨粒按照规定的轨迹研磨工件内表面[49,50]。如果采用合适的磨料,磁研磨抛光后的工件表面粗糙度值可以达到Ra =0.1μm。

四、化学机械抛光

它利用了磨损中较为特殊的“软磨硬”原理,即用较软的材料来抛光较硬的工件以获得高质量的表面。

化学机械抛光的基本工艺是将待抛光工件置于超细固体粒子研磨剂(如纳米级的氧化硅、氧化铝粒子等)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成的抛光液中,在一定压力下工件相对于抛光垫做旋转运动,借助化学氧化剂的腐蚀和磨粒的机械磨削共同作用来完成对表面材料的去除 。

化学机械抛光由IBM于1991年在64Mb DRAM的生产中获得成功的应用,可以抛光半导体材料,也可以抛光少部分金属材料。

化学机械抛光更准确的说它只是一项全局平坦化技术,虽然抛光效果非常好,表面粗糙度值可以达到纳米级,在扫描电镜下放大到几千倍仍看不到明显的机械加工的痕迹,但是其应用范围极其有限,只能用于加工的平面,除IC相关的行业外,几乎没有再使用这种抛光方法的行业。

五、PLNP纳米抛光

PLNP技术是一种全新的金属表面处理工艺——基于汽液等离子发生原理,通过抛光液在工件表面形成完整包裹工件的气层,并激发到等离子态,使抛光后的工件表面粗糙度值可以达到或者接近纳米级别。等离子态也称为物质的第四态,是一种电磁气态放电现象。当气体从外界获得能量,分子热运动加剧,分子离解成为原子,原子中的电子再获得足够的能量后会脱离原子成为自由电子,气体被电离,形成等离子体。这种被电离的气体中含有大量的原子、分子、原子团、电子和离子,其中电子和离子的电荷数差不多相等,因此其宏观上呈电中性。等离子体内中的大量电子、离子及其他活性粒子可以使工件表面的金属粒子获得了很高的能量,为表面金属的物理或者化学过程提供了足够的驱动力,能够在极短的时间内使工件达到表面光亮的效果。

 备注:可抛光流道或内孔直径:≥1mm

           可抛光流道或内孔长度:≤1500mm

           可去除端部毛刺的最小孔径:0.03mm

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