【正文】 大體上，有穩(wěn)定熔化狀態(tài)的任何材料都可以熱噴涂，范圍寬闊的純凈和合成材料一般都能噴涂用于研究及工業(yè)目。所用的金屬和應(yīng)用系統(tǒng)都可以變化，但大多數(shù)應(yīng)用都是在要求改善抗腐蝕或耐磨性能的表面涂上薄層。作為這些沉淀離子的補充，來自陽極的金屬被溶解并進(jìn)入溶液平衡離子勢能。很好地調(diào)節(jié)電源使波動最小化并在載荷變化情況(如同電鍍?nèi)萜髦锌吹降哪菢?下提供穩(wěn)定的可預(yù)知電流。為了操作容易，該金屬呈固體小塊形式并置于由抗腐蝕金屬(如鈦或不銹鋼)制成的惰性金屬筐內(nèi)。 陽極與電源正極相連。 電鍍在通常為非金屬容器(一般是塑料)的電鍍槽中進(jìn)行。 電鍍是一種在電鍍槽通上電流使金屬沉淀在基體上的電化學(xué)過程。? Covering the Surface覆蓋表面 覆蓋表面的處理包括有機(jī)涂層和無機(jī)涂層。UNIT 10 進(jìn)行表面工程或表面處理的目的是：(1)控制摩擦和磨損，(2)改善抗腐蝕性，(3)改變物理性能，例如，傳導(dǎo)率、電阻系數(shù)和反射率，(4)修改尺寸，(5)變更外觀，例如顏色和粗糙程度，(6)降低成本。因為反應(yīng)產(chǎn)物不能從晶片表面分離，拋光液中活性成分就不能暴露并與新表面上的原子起反應(yīng)，這會抑制化學(xué)反應(yīng)。如果化學(xué)反應(yīng)速率較小，晶片的總?cè)コ室草^小，而且表面光潔程度不夠好。它主要包括下列兩個動態(tài)過程：第一，拋光液中活性成分與晶片的原子發(fā)生反應(yīng)，這是帶有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)步驟。化學(xué)機(jī)械拋光可使多種易碎材料平整且不受損害，因此在集成電路制造中被廣泛地用在硅晶片上。在化學(xué)機(jī)械拋光過程中，旋轉(zhuǎn)晶片面向下壓在旋轉(zhuǎn)、有回彈力的拋光襯墊上，而同時含有研磨微粒和化學(xué)反應(yīng)物的拋光液流過晶片與襯墊之間。Chemical Mechanical Polishing化學(xué)機(jī)械拋光 化學(xué)機(jī)械拋光正在多層集成電路制造領(lǐng)域成為日益重要的步驟。原材料以金屬鹽的形式被去除。電阻在膜最薄處最小，導(dǎo)致最大金屬分解率。在此過程中，一變化著厚度的膜覆蓋在金屬表面上。該物體為陽極，陰極連接到附近的金屬導(dǎo)體上。電化學(xué)和電解基本原理(Faraday定理)取代了傳統(tǒng)的機(jī)械精加工技術(shù)。通過電解拋光能在金屬表面得到鏡面光潔度。Electropolishing電解拋光 電解拋光是一種與電鍍相似的電化學(xué)工藝，但過程與電鍍正好相反。? Polishing 拋光 拋光是生成平滑、有光澤表面光潔度的工藝。 。研磨去除了微觀峰頂從而產(chǎn)生相對平坦的平臺。幾乎沒有表面是完全平整的。其次，它能用作獲得像活塞與氣缸之類配件間過盈配合的方法。 研磨有兩個主要作用。研磨微粒嵌入研具內(nèi)，或者可以通過液體攜帶。UNIT 9? Lapping 研磨 研磨是一種用于平面和圓柱面的精加工作業(yè)。然而，粘合劑是最常用的。 粘合劑：磨?？捎枚喾N不同方法粘結(jié)在一起。 結(jié)構(gòu)組織：結(jié)構(gòu)組織與磨粒間的空隙量有關(guān)。如果較硬等級的砂輪用于磨削較硬材料，磨鈍的磨粒將不能足夠快地脫離粘結(jié)體，這會妨礙砂輪表面的自修復(fù)，最終導(dǎo)致砂輪的堵塞并在被磨表面留下灼斑。 粘結(jié)體的等級：粘結(jié)體的等級實際上是其抵抗將磨粒從砂輪上拉脫的指標(biāo)。磨粒越細(xì)，磨削表面越光滑。當(dāng)磨削象鑄鐵類低拉伸強度材料時，一般采用碳化硅砂輪，而磨削合金鋼、淬火鋼等高強度金屬則要用氧化鋁砂輪。根據(jù)采用砂輪的磨削工藝，這些尺寸變化很大。5)用其端面進(jìn)行表面磨削的圓柱、直杯及外展杯狀砂輪。3)用于圓柱面和端面磨削的直凹輪。其中包括：1)用于表面、圓柱面、內(nèi)部和無心磨削的直輪。 砂輪根據(jù)它們的形狀和尺寸、磨料的類型、磨粒的大小、粘合劑、等級(硬度)和結(jié)構(gòu)組織來分類。這些孔隙同時還為產(chǎn)生的切屑提供空間以防砂輪堵塞。實際磨削作業(yè)由磨粒完成。時，即砂輪和調(diào)節(jié)輪軸線平行時，則工件沒有縱向進(jìn)給。這角度越大則縱向進(jìn)給也將越大。 調(diào)節(jié)輪的速度是可控的并被用于實現(xiàn)工件任意所需的轉(zhuǎn)動速度。因此調(diào)節(jié)輪的圓周速度可以分解為兩個分量，即工件回轉(zhuǎn)速度和縱向進(jìn)給。由于調(diào)節(jié)輪通常用橡膠粘結(jié)的磨料制成，其摩擦特性使這成為可能。 無心磨削：無心磨削用于加工圓柱形工件，工件由托板支撐，在兩輪即砂輪和調(diào)節(jié)或進(jìn)給輪之間通過去。這種方法的一個變體是行星式內(nèi)表面磨削，當(dāng)工件較重不能用卡盤固定時推薦使用。作業(yè)時砂輪和工件都回轉(zhuǎn)并且采用縱向進(jìn)給。 內(nèi)表面磨削：內(nèi)表面磨削用于相對較短的孔。(3) 全深度方法：這種方法除了一次加工就能去除磨削余量外其它與橫向方法相同。(2) 插入切削方法：這種方法通過砂輪的橫向進(jìn)給完成磨削而不采用軸向進(jìn)給。實際上，圓柱面磨削能通過采用下列任意方法來實現(xiàn)：橫向方法：這種方法中砂輪與工件均旋轉(zhuǎn)且采用線性縱向進(jìn)給以保證能磨削整個長度。在平面磨削時，重的工件用夾具固定或用壓板等夾緊在磨床工作臺上，而小的工件則通常是用電磁卡盤固定的。而且在這種情況下，磨削動作是通過砂輪端面完成的()，這與通過砂輪周邊磨削工件的臥式主軸磨床正好相反。在第一種情況(臥式主軸)，臥式磨床通常具有安裝工件的刨床式往復(fù)工作臺。? 磨削作業(yè)的類型1. 表面磨削：就像其名稱暗示的那樣，表面磨削和平面磨削直接有關(guān)。顯然，磨床根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的不同有所區(qū)別，使用何種形式的磨床主要取決于被磨削表面的幾何形狀和物理性質(zhì)。一般而言，磨削被認(rèn)為是一種通常用于獲得高尺寸精度和較好表面光潔度的精加工作業(yè)。UNIT 8 磨削是通過采用旋轉(zhuǎn)磨輪去除金屬的制造工藝。但如何在采用單尖刀具連續(xù)車削的場合尤其是切屑刀具接觸壓力高達(dá)70MPa時實現(xiàn)并非易事。 潤滑作用：切削作業(yè)的最大改善可通過潤滑作用來達(dá)到，由于它減少了熱量的產(chǎn)生因而減少了金屬切削作業(yè)的能量輸入。可是工件溫度的降低在特定條件下會增加工件的剪切流動應(yīng)力，從而降低刀具壽命。這也是它曾被稱為冷卻液的原因。切削液實現(xiàn)這些功能的機(jī)理是：冷卻作用和潤滑作用。? Cutting Fluids 切削液 切削液(經(jīng)常誤稱為冷卻液)的功能如下：? 冷卻刀具和工件 減少摩擦 保護(hù)工件不生銹 改善表面光潔度 防止切屑瘤的形成 從切削區(qū)沖掉切屑 然而，在金屬切削作業(yè)中切削液的主要功能是控制總熱量。同樣隨著切削速度的增大，能得到較好表面光潔度。而實際獲得的表面光潔度很大程度上還取決于下列一些因素：(1)切削工藝參數(shù)、速度、進(jìn)給和切削深度(2)切削刀具的幾何形狀(3)切削液的運用(4)工件和刀具的材料特性(5)機(jī)床的剛度及其伴隨發(fā)生的振動 對表面光潔度產(chǎn)生主要影響的是進(jìn)給率和切削速度。如果進(jìn)給率很小，象精車中很正常的那樣，工件表面則完全是由刀尖半徑單獨產(chǎn)生的。給定機(jī)加工作業(yè)中的表面光潔度是兩個因素共同作用的結(jié)果：(1) 理想的表面光潔度，是通過考慮機(jī)加工作業(yè)的幾何體系所決定的制造工藝幾何學(xué)的結(jié)果，和(2) 自然要素，即在機(jī)加工中一些難以預(yù)測的不可控因素作用的結(jié)果。? Surface Finish 表面光潔度 由于機(jī)加工能獲得比其它制造作業(yè)更好的表面光潔度，所以機(jī)加工作業(yè)具有實用價值。 所有這些特性不可能存在于單一刀具材料中。這會使磨損率較小及切屑流動更好。這個要求對如銑削之類的間斷切削更有用。因此切削刀具材料應(yīng)具有高耐磨性以提高刀具的有效壽命。 2. 熱硬度，即材料由于存在于切削區(qū)的高溫而升溫時仍能保持其硬度的能力。討論這些材料性能之前，先看一下作為切削刀具材料應(yīng)具備哪些重要特性。在最近的百年里產(chǎn)生了許多進(jìn)展。可以看到較大的前角能增大剪切角。 由剪切面和切削速度矢量形成的角度Φ在金屬切削中是一個十分重要的參數(shù)。同樣在實際運用中越過剪切面的應(yīng)力梯度必須很大才行。 雖然第一種模型()從分析的角度看是方便的，但實際上是不可能存在的。實際上，對顯微照片的分析顯示這種切屑瘤受到靜摩擦力抑制直至它變得大到作用在它上面的外力使其移動，一些留在機(jī)加工表面上而另一些延伸到切屑的背面。連續(xù)切屑通常具有良好的切削率和趨向于產(chǎn)生最適宜的表面光潔度，但可能成為操作的危險之源。這種切屑形成于用較高切削速度機(jī)加工有延展性的材料時。 連續(xù)切屑：連續(xù)的切屑一般具有分離金屬沿刀具面流動的特征。最后，橫過切屑的剪切應(yīng)力與材料的剪切強度相等，造成斷裂和分離。 金屬切削中的切屑形成可以寬泛地分成三個類型()： (1)間斷切屑 (2)連續(xù)切屑 (3)帶切屑瘤的連續(xù)切屑 間斷切屑：分段的切屑分散成小碎片，既可能相互附著也可能不相互附著。對切屑的研究是金屬切削最重要的事情之一。 屈服能導(dǎo)致塑性變形，在這種情況下材料變形層沿著與最大剪應(yīng)力方向一致的滑移面被其它層所取代。如果刀具前傾面與切屑(變形金屬)底面之間的摩擦相當(dāng)大，那么切屑進(jìn)一步變形，這也叫做二次變形。金屬的實際分離始于屈服或斷裂(視切削條件而定)，從切削刀尖開始。在刀具前傾面前的金屬直接受到壓縮，首先彈性變形然后塑性變形。 切削深度d是未加工面與已加工面之間的垂直距離。通常用米每秒 (ms1)表示。 對金屬切削有重要影響的條件有工件材料、刀具材料、刀具幾何形狀、切削速度、進(jìn)給率、切削深度和所用的切削液。很大的后角會削弱刀尖的強度，因此一般采用5~6176。 2. 后角：這是機(jī)加工面與被稱為后側(cè)面的刀具底面夾角。因此前角有一最大限制，用高速鋼刀具切削低碳鋼通常為15176。前角越大，則切削越好且切削力越小，增加前角可以減少刀具前傾面上產(chǎn)生的金屬阻塞。要注意的重要特征如下。在了解金屬切削過程并運用這些知識幫助改善與金屬切削有關(guān)的制造作業(yè)方面已經(jīng)做了許多努力。 這些事實說明了金屬切削在常規(guī)制造中的重要性。 (2) 用于制造業(yè)的全部機(jī)床中的大多數(shù)(多于80%)都經(jīng)歷過金屬切削。UNIT 7 機(jī)加工過程的重要性可通過日常生活使用的每件產(chǎn)品都直接或間接經(jīng)歷這一過程的事實來強調(diào)。 5. 零件設(shè)計有時不能很好地適應(yīng)有效率的成型。例如，成型后的翹曲會導(dǎo)致零件不能用，因為在成型后幾星期甚至幾個月尺寸變化都不能完成。 2. 缺少專門技術(shù)和良好的預(yù)防性維修會導(dǎo)致較高的啟動和運行成本。 8. 充分利用聚合物諸如流動能力、重量輕、透明和耐腐蝕等獨特屬性：從日常使用成型塑料產(chǎn)品的數(shù)量和種類就能明顯看到。循環(huán)熱塑性塑料可以注塑成型。熱硬化性塑料和纖維加強形狀都可以注塑成型。 5. 設(shè)計的靈活性(光潔度、顏色、插入物、材料)：通過復(fù)合注塑可以成型多于一種材料。 3. 零件幾乎不需要修整：例如，飛邊可以最小化并且模具能被設(shè)計成自動將澆道和閘道從零件本身分離。? Advantages 優(yōu)點 1. 高生產(chǎn)率：例如，一張CD盤在高融體流動指數(shù)生產(chǎn)控制中只需10~12s一個循環(huán)就能生產(chǎn)出來。拉伸強度和硬度隨外殼厚度比增加而增加。在熱塑性塑料中較小的分子量以及較寬泛的分子量分布促成方向性減少同時降低注塑件中的內(nèi)應(yīng)力。較厚零件也有助于減少翹曲。這些危害性要與上述方向性的反向效應(yīng)相權(quán)衡。如果閘道不適當(dāng)，這也很可能發(fā)生在接近填充結(jié)束階段。 在填充模腔時流動受到阻礙會極大地增加方向性。例如，要電鍍的注塑件在電鍍時會經(jīng)受酸溶液，必須采用很低的注塑速度制造以使表面方向性最小化。? 減小閘道尺寸：閘道越大則固化時間越長并會使方向性增加。? 較高的融化和成型溫度：融化粘性較低，更容易填充，較大松弛作用促成方向性減少。主要效果是閘道將較快固化。下面是可以用于減少方向性的若干措施。然而通過本介紹，了解這種工藝的優(yōu)缺點仍是可能的。當(dāng)模腔內(nèi)的零件充分冷卻，剖分模在模具分模面處打開，推出系統(tǒng)將零件推出落入下面的接收容器內(nèi)。注塑端包含壓出機(jī)，它接受小球或粒狀的固體樹脂，然后將其轉(zhuǎn)化為粘性液體或稱為融化，再強迫其通過連接噴嘴、中心和澆道到閘道進(jìn)入模具腔。其溫度值明顯取決于試驗條件和允許偏差，因此對比較不同的聚合物而言只有試驗數(shù)據(jù)是真正有用的。熱塑性塑料帶載運行溫度可從質(zhì)量上定義為熱偏差溫度。 注塑成型零件的主要缺點或許是它們能承受的工作溫度相對較低。這種加強的負(fù)作用通常是抗沖擊強度降低及磨損性增加。常用幾毫米長的短碎纖維隨機(jī)地與熱塑性樹脂混合。其中主要例外是聚碳酸酯，它是可選用做高質(zhì)量透明注塑件的非結(jié)晶質(zhì)聚合物，并具有卓越的機(jī)械性能。結(jié)晶質(zhì)聚合物通常多能抵御有機(jī)溶劑并具有良好的抗疲勞和磨損特性。由于規(guī)則的分子排列，結(jié)晶質(zhì)聚合物能反射大多數(shù)特定光線并一般表現(xiàn)為不透明的。熱塑性塑料通常分為兩類：即結(jié)晶質(zhì)的和非結(jié)晶質(zhì)的。在此情況下作為交聯(lián)的化學(xué)連結(jié)是硬化機(jī)制。這個特性將熱塑性材料與熱硬化性材料區(qū)分開。這是由于這類材料的長鏈分子總是保持分離的實體并不相互形成化學(xué)連結(jié)。 注塑成型的絕大多數(shù)都用于熱塑性聚合物。其它聚合物，例如樹脂和編織的或墊子形的玻璃纖維的混合物，由于它們的物理性質(zhì)不適合使用此工藝。? Injection Molding Materials注塑成型材料 要注塑成型所有聚合物是不可能的。傳統(tǒng)的注塑成型機(jī)利潤盈余據(jù)說一般是不足的；為了更多需求及更高盈余工作需要選擇一種改善利潤的確定方法，它要求最高水平的效率和能力。 注塑成型對深入研究很有價值，因為它結(jié)合了許多重要領(lǐng)域，如擠壓、模具設(shè)計、流變學(xué)、完備的液壓和電子控制、機(jī)器人配件、復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計，當(dāng)然還有材料科學(xué)與加工工程的綜合。(一臺能力為10,000噸用于成型264加侖高密度聚乙烯垃圾箱的機(jī)械也已制成)。1956年，Ankerwerk Nuremberg使用于熱塑性塑料的現(xiàn)代往復(fù)螺旋注塑