一种复杂曲面叶轮叶片的超声震动辅助CMP方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110270892A(43)申请公布日2019.09.24(21)申请号201910576344.X(22)申请日2019.06.28(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号申请人沈阳透平机械股份有限公司(72)发明人张振宇廖龙兴张勇舒鑫柳鹏雍建华(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人温福雪(51)Int.Cl.B24B1/04(2006.01)B24B19/14(2006.01)C09G1/02(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种复杂曲面叶轮叶片的超声震动辅助CMP方法(57)摘要本发明公开了一种复杂曲面叶轮叶片的超声震动辅助CMP方法，该方法在超声震动装置的辅助下，通过化学抛光液对叶片进行软化腐蚀，再加上叶轮的旋转，使磨料对叶片进行快速高频的撞击、刮擦，从而实现对叶片表面残料的去除，完成其化学机械抛光。本发明加工方法可实现对任何复杂曲面叶轮叶片的自动精密抛光，代替进口专用设备和人工抛光。CN110270892ACN110270892A权利要求书1/1页1.一种复杂曲面叶轮叶片的超声振动辅助CMP方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配制化学抛光液化学抛光液包括65wt％硝酸溶液，其在抛光液中的体积含量为3～8％；还包括40wt％氢氟酸溶液，其在抛光液中的体积含量为0.5～2％；还包括85wt％磷酸溶液，其在抛光液中的体积含量为4～10％；还包括30wt％双氧水溶液，其在抛光液中的体积含量为2～5％；还包括10wt％壬基酚聚氧乙烯醚溶液，其在抛光液中含量为2.8～5g/L；还包括六偏磷酸钠晶体，其在抛光液中含量为3.8～6.5g/L；(2)配制混合磨料所述混合磨料为碳化硅，粒径大小为45μm、150μm、1000μm中的一种或两种以上混合；(3)驱动叶轮开始低速旋转，旋转速度为8～15rpm，并开启超声震动装置，调节其功率为300～500W；(4)将化学抛光液与磨料混合，直至将叶轮完全浸没，其中化学抛光液与混合磨料的体积比为1:1～3；(5)将容器密封好，然后提高叶轮转速，转速范围为130～200rpm；(6)抛光70～95min后，停止叶轮转动，关闭超声震动装置；(7)清洗并擦干叶轮叶片表面，然后对其表面粗糙度进行检测。2.根据权利要求1所述的复杂曲面叶轮叶片的超声振动辅助CMP方法，其特征在于，所述超声震动装置，为超声波震动板、超声波震动棒、超声波震子中的一种或两种以上结合使用，超声震动装置安装在容器的侧壁或/和底部。2CN110270892A说明书1/2页一种复杂曲面叶轮叶片的超声震动辅助CMP方法技术领域[0001]本发明涉及一种叶轮的加工方法，尤其涉及一种复杂曲面叶轮叶片的超声震动辅助CMP方法。背景技术[0002]化学机械抛光(CMP)是通过抛光液中的化学试剂化学作用与磨粒的机械力耦合作用，对被抛光零件表面进行平滑处理的一种抛光方式，目前主要应用于平面小零件，比如蓝宝石衬底、硅片、铜片等。超声震动加工是通过超声波震动驱使溶液中的磨粒快速高频的撞击被加工零件表面，该方法常用于清洗零件，或与机床结合，再对工件进行切削加工，比如玻璃、石英等材料的打孔、切割加工。[0003]叶轮叶片尺寸相对较大，并且叶片型面复杂，通常其抛光方式包括磨料流抛光、数控电解抛光和手工抛光等方式。但磨料流抛光和数控电解抛光需要专门的高端装备，操作复杂，抛光过程中影响因素非常多，对抛光质量难以控制，而手工抛光不仅效率低、抛光质量难以保证，并且危害操作者的身体健康、成本高。[0004]综上可知，传统的CMP与超声震动加工基本无法加工大尺寸的复杂曲面零件，而复杂曲面叶轮叶片的现有加工方式存在加工装备复杂、加工成本高、加工质量和加工效率均难以保证等问题。发明内容[0005]为解决上述问题，本发明提出了一种新的化学机械抛光方法，并与超声震动加工相结合，以实现复杂曲面叶轮叶片的自动精密抛光加工。[0006]本发明的技术方案如下：[0007]一种复杂曲面叶轮叶片的超声振动辅助CMP方法，包括以下步骤：[0008](1)配制化学抛光液[0009]化学抛光液包括65wt％硝酸溶液，其在抛光液中的体积含量为3～8％；还包括40wt％氢氟酸溶液，其在抛光液中的体积含量为0.5～2％；还包括85wt％磷酸溶液，其在抛光液中的体积含量为4～10％；还包括30wt％双氧水溶液，其在抛光液中的体积含量为2～5％；还包括10wt％壬基酚聚氧乙烯醚溶液，其在抛光液中含量为2.8～5g/L；还包括六偏磷酸钠晶体，其在抛光液中含量为3.8～6.5g/L；[0010](2)配制混合磨料[0011]所述混合磨料为碳化硅，粒径大