[发明专利]一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法与复合磨粒型微小磨具

权利要求书

1.一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法，其特征在于，复合磨粒型微小磨具表面固结有粗细两种不同粒度、不同种类的磨粒，粗磨粒粒径大，其平均出刃高度大于细磨粒的平均出刃高度，用于所述的一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法，包括如下步骤：

1)通过磨削液将硅或硅基硬脆材料微小零件加工表面层腐蚀改性，生成1～1000μm厚的硅酸盐层，硅酸盐层硬度远小于零件材料；

2)通过微小磨具表面固结的粗磨粒进行粗加工，磨削去除硅酸盐层，磨削加工深度或厚度小于或等于硅酸盐层厚度；

3)腐蚀改性步骤1)与磨削去除步骤2)反复进行，直至加工成型但留有0.1～10μm的加工余量层，即借助化学机械作用实现零件的粗加工；

4)停止供给磨削液；

5)继续采用该磨具进行精加工，磨削去除加工余量层，磨具中的粗磨粒由于磨损或脱落，露出另一种不同种类的细磨粒，该细磨粒与少数残留磨钝的粗磨粒磨削去除加工余量层，该加工余量层含有硅酸盐及零件本身材料，对于硅酸盐，可直接去除；对于零件材料，细磨粒在摩擦力及摩擦热的作用下可与其发生机械化学反应生成硅酸盐，随后在磨粒的机械作用下去除，从而借助机械化学作用实现零件的精加工；

6)加工完成后采用丙酮溶液和去离子水清洗所加工零件，去除表面的有机物、尘埃及残留氧化物。

2.根据权利要求1所述的一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法，其特征在于，所述磨削液为碱性化学溶液，能够与硅或硅基材料发生化学反应生成硅酸盐。

3.根据权利要求2所述的一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法，其特征在于，所述零件材料为硅或碳化硅硅基硬脆材料。

4.根据权利要求1所述的一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法，其特征在于，所述复合磨粒型微小磨具的粗磨粒为硬度大于硅酸盐且不被碱性磨削液腐蚀的金刚石磨粒；所述细磨粒为在摩擦力及摩擦热的作用下与硅或硅基硬脆材料发生机械化学反应生成硅酸盐的氧化铈、氧化镁或氧化铁磨粒。

5.根据权利要求4所述的一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法，其特征在于，所述复合磨粒型微小磨具的粗细磨粒的平均粒径相差1.5～3倍。

6.根据权利要求5所述的一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法，其特征在于，所述粗细磨粒以完全混合、轴向间隔、周向间隔或螺旋间隔方式固结在磨具上。