【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及磨拋氣浮主軸的，具體涉及一種多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸以及應用在該磨拋氣浮主軸的多孔質金屬基材料的制備方法。
技術介紹
1、磨拋氣浮主軸是一種涉及到高速精密加工領域的先進技術，磨拋氣浮主軸主要由電機、氣浮軸承、磨輪連接件等部分組成。電機轉子與氣浮軸承通過螺釘連接，將其一體化設計，增加兩者穩定性。由于氣體運動粘度低，主軸高速旋轉時，壓縮氣體在軸承上下止推以及石墨材料之間形成一定厚度的氣膜，摩擦系數低，使其具有高精度、低發熱、無磨損、無污染等優勢。
2、減薄機是一種常用于超高精度半導體材料研磨減薄的設備。在半導體集成電路封裝之前，晶圓減薄機負責去除晶圓背后多余的基體材料，達到工作條件下所需厚度。此步驟有助于接下來后續封裝難度、提高芯片散熱效率、減少內部應力、提高電氣性能。氣浮主軸作為晶圓減薄機的核心零部件，由水冷電機和氣浮軸承組成，通過電機帶動氣浮軸承旋轉，在晶圓減薄工藝中起著至關重要的作用。
3、當前磨拋氣浮軸承止推墊設計和選材是主軸穩定的重要環節，如果設計和選材不合理，容易出現氣孔堵塞、氣膜厚薄不均、主軸抱死等情況，影響主軸穩定性。現存磨拋氣浮主軸主要運用石墨小孔節流、石墨開環槽等方式給內部結構通氣，結構復雜，工藝要求高，尤其供氣氣孔大小、石墨環槽深度等對主軸影響極高。如果設計不合理或工藝加工存在疏忽，主軸極其容易出現氣孔堵塞、抱死等情況。
技術實現思路
1、本專利技術旨在提供一種多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸及多孔質金屬基材料的制備方法，采用
2、為了實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，所述多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸包括主軸旋轉體和主軸固定件，所述主軸旋轉體至少包括止推盤和支撐軸；
3、所述主軸固定件至少包括電機冷卻套、定子外軸套、止推軸承墊、徑向軸承和止推軸承座；所述電機冷卻套外表面套設有定子外軸套，所述電機冷卻套與定子外軸套之間還設置有水道；
4、所述徑向軸承夾設在支撐軸和止推軸承座之間，所述徑向軸承與支撐軸之間有徑向軸承間隙；所述止推軸承墊設置在止推軸承座的凹槽內，且與止推盤之間有止推盤間隙；其中，所述止推軸承墊和徑向軸承為多孔質金屬基材料。
5、本專利技術的結構與現有小孔節流氣浮軸承結構相比，取締了加工小孔、軸承墊開槽等加工工藝，由于多孔質金屬基材料全面透氣特性，軸承間隙中的氣膜更加均勻穩定，降低了因止推軸承墊顆粒脫落堆積使其與上下止推盤互研以及主軸自激振動所引起的抱死的可能性。
6、在一個實施例中，所述定子外軸套上分別設置有進水口和出水口，所述出水口位于定子外軸套的上方，所述進水口位于定子外軸套的下方；設置在所述電機冷卻套與定子外軸套之間的水道為螺旋水道，所述螺旋水道分別與進水口和出水口連通。
7、在一個實施例中，所述止推盤包括上止推盤和下止推盤，所述止推軸承座的上下表面分別設置一凹槽，兩個所述止推軸承墊分別安裝在止推軸承座的兩個凹槽內，兩個所述止推軸承墊分別與上止推盤和下止推盤之間有止推盤間隙。
8、在一個實施例中，所述止推軸承座開設有進氣孔，所述進氣孔安裝有進氣管接頭，所述止推軸承座內部還設置多條氣路孔道，所述多條氣路孔道至少包括兩條軸向供氣環路和一條徑向供氣環路，所述軸向供氣環路分別向兩個所述止推軸承墊供氣，所述徑向供氣環路向徑向軸承供氣。
9、在一個實施例中，所述止推軸承座上還設置有排氣孔，氣體經排氣孔和止推盤間隙排出所述磨拋氣浮主軸。
10、在一個實施例中，所述主軸固定件還包括固定在所述電機冷卻套和定子外軸套端部的電機端蓋、固定在電機端蓋上的電機頂部蓋片和電機蓋環，以及設置在電機冷卻套內腔的電機定子。
11、在一個實施例中，所述主軸旋轉體還包括與上止推盤固定連接的電機轉子、設置在所述電機轉子中心的電機轉子軸、放置在電機轉子頂部的傳感器擋光片、設置在下止推盤底部的磨輪連接盤，以及與所述磨輪連接盤固定連接的前端蓋，所述前端蓋上還安裝有前端堵頭。
12、在一個實施例中，所述多孔質金屬基材料為石墨烯/青銅復合材料。
13、在一個實施例中，所述石墨烯/青銅復合材料由青銅粉和乙炔氣體經化學氣相沉積法制備。
14、本專利技術還提供了一種應用于上述多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸的多孔質金屬基材料制備方法，所述制備方法包括：
15、將高純且粒徑為5-8μm的青銅粉均勻裝填于圓柱形模具；
16、將青銅粉置于150mpa±2mpa下保壓10min，冷等靜壓成型，得到三維的多孔青銅坯料；
17、向高溫管式爐中通入一定流量的c2h2作為碳源，通過兩步化學氣相沉積法在多孔青銅的骨架表面獲得三維連續的石墨烯。
18、優選地，以流量4ml/min向高溫管式爐中通入c2h2氣體。
19、具體地，先在低溫200℃下經化學氣相沉積10min得到氫化石墨；再將所得到的氫化石墨置于650-680℃環境中進行高溫裂解3-5小時轉變為石墨烯，例如660℃下高溫裂解。
20、氫化石墨高溫裂解轉變為石墨烯的同時，青銅粉體發生燒結現象形成連續骨架，多孔青銅的骨架表面形成三維連續的石墨烯，從而獲得具有一定強度的石墨烯/青銅基多孔復合材料，完成石墨烯/青銅復合材料制備。
21、本專利技術的有益效果：
22、本專利技術采用多孔質金屬基材料作為止推軸承墊，氣浮軸承透氣面積更廣，避免了小孔堵塞導致主軸抱死情況；多孔質材料相比于小孔節流石墨，取消了表面開槽加工工藝，避免壓縮空氣在槽內氣旋以及排氣不暢導致的自激振動。多孔質金屬基材料相比于石墨強度更高，防止軸承墊表面顆粒脫落造成上下止推面劃傷甚至抱死。
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1.一種多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸包括主軸旋轉體和主軸固定件，所述主軸旋轉體至少包括止推盤和支撐軸(19)；
2.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述多孔質金屬基材料為石墨烯/青銅復合材料。
3.根據權利要求2所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述石墨烯/青銅復合材料由青銅粉和乙炔氣體經化學氣相沉積法制備。
4.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述定子外軸套(10)上分別設置有進水口和出水口，所述出水口位于定子外軸套(10)的上方，所述進水口位于定子外軸套(10)的下方；設置在所述電機冷卻套(1)與定子外軸套(10)之間的水道為螺旋水道，所述螺旋水道分別與進水口和出水口連通。
5.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述止推盤包括上止推盤(11)和下止推盤(13)，所述止推軸承座(20)的上下表面分別設置一凹槽，兩個所述止推軸承墊(17)分別安裝在止推軸承座(20)的兩個凹槽內，兩個所述
6.根據權利要求5所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述止推軸承座(20)開設有進氣孔，所述進氣孔安裝有進氣管接頭(12)，所述止推軸承座(20)內部還設置多條氣路孔道，所述多條氣路孔道至少包括兩條軸向供氣環路和一條徑向供氣環路，所述軸向供氣環路分別向兩個所述止推軸承墊(17)供氣，所述徑向供氣環路向徑向軸承(18)供氣。
7.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述止推軸承座(20)上還設置有排氣孔，氣體經排氣孔和止推盤間隙排出所述磨拋氣浮主軸。
8.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述主軸固定件還包括固定在所述電機冷卻套(1)和定子外軸套(10)端部的電機端蓋(2)、固定在所述電機端蓋(2)上的電機頂部蓋片(4)和電機蓋環(5)，以及設置在電機冷卻套(1)內腔的電機定子(9)。
9.根據權利要求5所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述主軸旋轉體還包括與上止推盤(11)固定連接的電機轉子(8)、設置在所述電機轉子(8)中心的電機轉子軸(7)、放置在電機轉子(8)頂部的傳感器擋光片(6)、設置在下止推盤(13)底部的磨輪連接盤(16)，以及與所述磨輪連接盤(16)固定連接的前端蓋(14)，所述前端蓋(14)上還安裝有前端堵頭(15)。
10.一種應用于權利要求1-9任一項所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸的多孔質金屬基材料制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸包括主軸旋轉體和主軸固定件，所述主軸旋轉體至少包括止推盤和支撐軸(19)；
2.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述多孔質金屬基材料為石墨烯/青銅復合材料。
3.根據權利要求2所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述石墨烯/青銅復合材料由青銅粉和乙炔氣體經化學氣相沉積法制備。
4.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述定子外軸套(10)上分別設置有進水口和出水口，所述出水口位于定子外軸套(10)的上方，所述進水口位于定子外軸套(10)的下方；設置在所述電機冷卻套(1)與定子外軸套(10)之間的水道為螺旋水道，所述螺旋水道分別與進水口和出水口連通。
5.根據權利要求1所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述止推盤包括上止推盤(11)和下止推盤(13)，所述止推軸承座(20)的上下表面分別設置一凹槽，兩個所述止推軸承墊(17)分別安裝在止推軸承座(20)的兩個凹槽內，兩個所述止推軸承墊(17)分別與上止推盤(11)和下止推盤(13)之間有止推盤間隙。
6.根據權利要求5所述的多孔質金屬基材料磨拋氣浮主軸，其特征在于，所述止推軸承座(20)開設有進氣孔，所述進氣孔安...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉鑄，郭東，徐品烈，劉國敬，李戰偉，李罡，蘇紅偉，
申請(專利權)人：北京中電科電子裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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