Репортаж от Wedoany，Собственная линейка расходных материалов Chimingpu для химико-механической полировки (CMP) металлографических образцов охватывает весь спектр материалов — металлы, полупроводники, оптическую керамику. Комплект включает алмазную суспензию для черновой полировки, специализированные полировальные жидкости для каждого типа материала и совместимые очищающие средства и подходит для полностью автоматических и полуавтоматических металлографических шлифовально-полировальных станков. Технология CMP сочетает механическое микрорезание и химическое слабое травление для достижения бездефектной зеркальной поверхности на наноуровне.
Согласно ГОСТ Р 34895-2017 «Металлографические методы контроля термически обработанных изделий», металлографические образцы не должны иметь царапин, деформированного слоя и остатков абразива. Традиционная подготовка образцов обычно предполагает использование одной полировальной жидкости для одного типа материала, поэтому лабораториям приходится хранить более десяти видов расходных материалов, а при смене образцов часто требуется замена реагентов, что может вызывать перекрёстные реакции, межкристаллитную коррозию и появление туманных пятен на поверхности. Импортные комплексные полировальные наборы отличаются длительными сроками поставки и высоким минимальным объёмом заказа, что делает их использование для небольших и средних промышленных испытательных лабораторий слишком затратным.
Алмазная суспензия для черновой полировки выпускается с размером частиц от 0,05 до 15 мкм. Водная основа стабильна: при комнатной температуре в течение 72 часов не расслаивается и не образует агломератов, эффективно удаляя глубокий повреждённый слой после электроэрозионной и абразивной резки, что сокращает время последующей финишной полировки более чем на 30%. Нержавеющая сталь, титановые сплавы, керамика, кремниевые пластины, сапфир и другие твёрдые или полутвёрдые подложки могут подвергаться единой предварительной шлифовке без смены реагента для черновой полировки в зависимости от материала.
Полировальные жидкости для финишной полировки разделены на шесть специализированных составов по типу подложки. Полировальная жидкость для CMP кремниевых пластин использует нанодиоксид кремния в качестве абразива и слабощелочную буферную систему, подходит для полупроводниковых кремниевых подложек 8/12 дюймов, не вызывает царапин на кристаллической решётке кремния, обеспечивает стабильную однородность по пластине и может применяться для подготовки образцов для металлографии корпусов микросхем и TEM-срезов. Полировальная жидкость для CMP титановых сплавов — бесхлорная кислая ингибирующая формула, предназначена для авиационного титана и медицинских имплантатов из титана; после полировки шероховатость поверхности Ra не превышает 0,2 нм, подавляется селективная межкристаллитная коррозия, при поляризационном свете и EBSD-анализе артефакты отсутствуют. Полировальная жидкость для CMP алюминиевых сплавов — система с высокой селективностью окисления, подходит для литых деталей из алюминиевых сплавов для новой энергетики и алюминиевых межсоединительных подложек, предотвращает перетравливание мягкого алюминия, позволяет выявлять литейную пористость и границы зёрен, подходит для контроля качества лёгких компонентов. Полировальная жидкость для CMP нержавеющей стали — нейтральная экологичная формула, охватывает образцы из мартенситной и аустенитной нержавеющей стали, включая пресс-формы и хирургические инструменты, не образует радужных оксидных разводов, позволяет наблюдать выделения карбидов и структуру зоны термического влияния сварного шва. Полировальная жидкость для CMP керамики — композитный абразив на основе оксида церия, подходит для силовых керамических подложек из нитрида алюминия, карбида кремния и оксида алюминия, не вызывает сколов кромок, предназначена для металлографического контроля корпусов полупроводников третьего поколения. Полировальная жидкость для CMP сапфира — сверхтонкий цериевый абразив, применяется для подложек светодиодов и оптических окон, не создаёт повреждений подповерхностного слоя, позволяет наблюдать дефекты кристаллической решётки под микроскопом с дифференциально-интерференционным контрастом.
Остаточные наноразмерные частицы абразива после полировки могут вызывать чёрные точки при микроскопическом наблюдении и искажение сигнала EBSD. Chimingpu предлагает два совместимых очищающих средства, химически совместимых с полировальными жидкостями той же серии и не вызывающих вторичного загрязнения. Очищающее средство для керамики, стекла и сапфира — слабощелочная хелатирующая формула, совместимо с ультразвуковой и струйной очисткой, мягко растворяет частицы оксида церия и диоксида кремния; специальное очищающее средство для нержавеющей стали — бесхлорная формула, удаляет металлические частицы и восковые компоненты вспомогательных средств, предотвращая коррозию образцов при длительном хранении.
Стандартизированный процесс подготовки образцов использует полностью автоматическое металлографическое шлифовально-полировальное оборудование со скоростью вращения 100–300 об/мин и давлением полировки 0,1–0,5 Н/см². Металлические образцы подвергаются черновой полировке алмазной суспензией 3 мкм в течение 3 минут, затем финишной полировке соответствующей полировальной жидкостью в течение 4–6 минут, ультразвуковой очистке очищающим средством той же серии в течение 2 минут и обезвоживанию этанолом; для полупроводниковых и керамических образцов используется алмазная суспензия 1,5 мкм при низком давлении в течение 2 минут, специализированная полировальная жидкость при низкой скорости в течение 6–8 минут и очистка оптическим очищающим средством методом замачивания для предотвращения появления водяных пятен на кремниевых и керамических поверхностях.
В комплексном взаимодействии полировальные жидкости и очищающие средства используют единую систему вспомогательных добавок, что исключает флокуляцию и осаждение между операциями, предотвращает появление туманных пятен и микроцарапин, повышая чёткость металлографических изображений; абразив модифицирован методом инкапсуляции in situ, не слёживается при циркуляционной подаче, срок службы полировальных подложек увеличивается вдвое; единый бренд покрывает все типы образцов, сокращая количество поставщиков и время на переналадку при смене образцов; вся линейка не содержит сильнокоррозионных компонентов тяжёлых металлов, сложность утилизации отходов ниже, чем у импортных расходных материалов, что соответствует требованиям лабораторной безопасности при работе с опасными химическими веществами и принципам «зелёного» тестирования.
Данная система расходных материалов уже применяется в лабораториях термической обработки для контроля стали, титановых и алюминиевых сплавов, а также структуры сварных швов; в лабораториях корпусирования полупроводников — для металлографических срезов кремниевых пластин и керамических подложек из карбида кремния и EBSD-анализа ориентации; в прецизионных оптических испытательных организациях — для контроля дефектов сапфировых окон и керамических компонентов; а также в лабораториях компонентов для новой энергетики — для анализа отказов алюминиевых корпусов и соединителей из нержавеющей стали. По сравнению с традиционными разрозненными решениями, время подготовки одной партии образцов сокращается на 35%, доля образцов с зеркальной поверхностью, прошедших контроль с первого раза, увеличивается с 76% до 98%, а повторяемость и стабильность результатов измерений соответствуют отраслевым стандартам оценки. В дальнейшем Chimingpu планирует оптимизировать полировальные составы для широкозонных полупроводников и новых композитных металлических материалов, расширяя область применения CMP-подготовки для специальных образцов.
