[发明专利]一种具有整平能力的电化学抛光方法

说明书

本发明公开了一种具有整平能力的电化学抛光方法，包括以下步骤：制备超光滑超平整的固体电解质抛光垫；将固体电解质抛光垫放置于电解池中；放置金属工件；进行电化学抛光加工。本发明扩展了电化学抛光技术，利用了固体电解质抛光垫内部可进行电解液和电解产物物质传递的性质和它的超平整表面，可在进行电化学抛光的同时对工件表面生成的粘膜层进行形状约束。因而不管是在粗糙峰尺度还是波纹度尺度，因粘膜层薄厚差异造成了工件高低点处电阻差异进而使工件高点去除率显著高于低点，工件被逐渐抛光整平。本发明中固体电解质的应用使适用于抛光加工的钝化电位比传统的电化学抛光提高了约5倍，从而显著提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及一种金属平面件的整平和抛光技术，尤其涉及一种金属平面件的高效电化学整平抛光方法。

背景技术

高质量无缺陷的金属平面件在航空航天、精密机械、电子工业等领域有着重要的应用。以铜平面件为例，在这些领域中为满足超平坦和超光滑铜基板、低电磁损耗铜表面等应用需求，需要加工出超光滑超平整无缺陷的表面。

在依赖机械力实现的金属表面抛光工艺中，化学机械抛光是广泛应用于金属表面平坦化的一种抛光方法，它利用化学反应与机械磨损的协同作用，实现铜表面的抛光。化学反应使工件表面生成一层质地较软的化学反应膜，从而降低了去除表面材料的阈值力，但表面缺陷，如磨粒嵌入、微划痕、微裂纹、工件变形仍然是不可避免的。因此，依赖机械力实现材料去除的抛光方法难以获得超光滑无缺陷的工件表面。

无应力抛光方法是高质量无缺陷表面最具潜力的加工方法。现有的无应力抛光方法主要有化学抛光、能量束抛光和电化学抛光等。其中，由于化学抛光的临界加工粗糙度仅为亚微米并不能达到超光滑表面的使用要求；由于能量束抛光所用设备昂贵、使用费用较高以及加工效率较低等问题，也并不适合应用于大面积表面加工；电化学抛光是将金属工件作为阳极浸泡于抛光电解液中在特定电压下进行电解抛光的无应力加工工艺，铜的电化学抛光粘膜理论认为在电化学抛光过程中会在工件表面生成电阻比电解液大得多的粘膜层。在微观尺度上，可近似认为粘膜层为理想平面，由于粘膜层在微粗糙峰峰顶处比谷底处更薄，电阻小，因此会有更大的电流密度，所以峰顶处铜的去除速度也会更快。随着电化学抛光的进行，峰值会逐渐减小，从而实现工件表面纳米级粗糙度的抛光加工。但是在宏观尺度上，如果工件初始面形不是理想平面，则粘膜层形状也会随面形而起伏变化，所以对于表面形貌的波纹度误差来说，其高低点处粘膜层平均厚度没有明显差异，因而无法实现波纹度高低点处的异速去除。所以电化学抛光没有整平波纹度特征改善面形的能力。

综上所述，现有方法存在的问题：

1、依赖机械力的抛光方法易出现划痕、磨粒嵌入、工件变形等缺陷。

2、金属的化学抛光临界加工粗糙度仅为亚微米，不能达到超光滑表面的使用要求。

3、能量束抛光所用设备昂贵、使用费用较高、加工效率较低，不适用于大面积的金属表面加工。

4、电化学抛光无法整平工件表面波纹度特征提高面形精度。

所以到目前为止还没有一种低成本、效率高且兼具超光滑表面抛光和面形精度提高两种能力的无应力抛光方法。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提供一种低成本、效率高且兼具超光滑表面抛光和面形精度的具有整平能力的电化学抛光方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有整平能力的电化学抛光方法，包括以下步骤：

A、制备超光滑超平整的固体电解质抛光垫

固体电解质抛光垫采用固体电解质制备，具体步骤如下：

A1、在烧杯中配制固体电解质溶液；