关键词：铝合金;化学机械抛光;纳米摩擦学;pH值;吸引力;粘附力
摘 要：目的为探讨pH条件对铝合金化学机械抛光微观过程中纳米摩擦化学行为的影响，表征抛光液在铝合金表面所形成表面薄膜厚度及力学性能，并分析铝合金化学机械抛光过程中单磨粒接触状态与摩擦学特性。方法使用0.6 vol%过氧化氢(H₂O₂)和0.5 wt%壳寡糖（COS）构成抛光液对铝合金表面进行处理，铝合金表面所反应生成的表面薄膜借助扫描电子显微镜进行细化表征。分析不同pH条件的抛光液对单磨粒/表面薄膜接触状态的影响规律，运用原子力显微镜技术测量了单磨粒/表面薄膜吸引力与粘附力数值。在纳米摩擦化学行为试验中结合微观摩擦学理论模型阐明铝合金化学机械抛光过程中的摩擦化学去除机制。结果在抛光液化学反应过后，铝合金表明将会成100 μm左右致密的氧化薄膜与40 μm左右稀疏的氧化络合薄膜。当抛光液pH值升高至11-12时，探针针尖与铝合金表面薄膜的吸引力和粘附力将会分别降低至24.49 nN、32.01nN。结论原子力显微镜和微观摩擦学理论模型的分析表明，铝合金的摩擦化学去除过程不是粘附力引起的磨粒法向接触载荷增大所产生，而可能是抛光液的化学腐蚀作用所引起。碱性化学机械抛光液将形成氧化络合物软化表面成为材料磨损加剧的主要影响因素。在界面摩擦力作用下，沉积在铝合金表面薄膜的铝原子会吸附于探针针尖OH^*基团上，从而产生粘合作用，探针针尖在纳米摩擦划动过程中将其除去。最后，铝合金表面薄膜呈现出更低的摩擦系数。
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