בעוד כימיה של פתרונות ובקרת טמפרטורה מניחים את הבסיס לליטוש כימי אחיד מסגסוגת טיטניום, הם רחוקים מלהיות הגורמים היחידים שקובעים את איכות פני השטח הסופית. בתרחישי ייצור רבים, אפילו אמבטיות מנוסחות היטב וטמפרטורות מבוקרות היטב אינן מצליחות לבטל את חוסר האחידות, מה שמעיד על כך שמשתנים נסתרים הקשורים לדינמיקה של נוזלים, טיפול בחומר, מצב טיפול מקדים ותחזוקת אמבטיה עדיין פועלים. אלמנטים אלו שלעתים קרובות מתעלמים מהם יכולים לשבש ישירות את עקביות התחריט, לגרום לשיפועים מקומיים של ריכוז, או ליצור מגע לא אחיד בין משטח העבודה לתמיסת הליטוש. בחלקים הקרובים של סדרה זו, נחקור עוד יותר את גורמי ההשפעה המשניים אך הקריטיים הללו, נספק שיטות מפורטות לפתרון בעיות, ונקים מסגרת אופטימיזציה מלאה ומכוונת ייצור להשגת תוצאות ליטוש כימי יציבות וניתנות לחזרה באמת.
4. יישון אמבט והצטברות יוני טיטניום
כאשר נעשה שימוש באמבט הליטוש, טיטניום מומס מצטבר בתמיסה. יוני Ti³⁺ ו-Ti⁴⁺ מגבירים את הצמיגות ומשנים את מאפייני הדיפוזיה של האמבטיה. הצטברות זו היא ערמומית מכיוון שה-pH לבדו אינו מעיד באופן אמין על מצב האמבטיה.
בריכוזי טיטניום נמוכים, האמבטיה מתנהגת באופן צפוי. כאשר טיטניום מצטבר, מתרחשים מספר שינויים: ריכוז ה-HF האפקטיבי יורד עקב יצירת מורכבות, שכבת גבול הדיפוזיה מתעבה וקצב הליטוש מואט באופן לא-אחיד. בריכוזים גבוהים, טיטניום מומס עלול להתחיל לצלוח בחזרה על משטחי העבודה, לעכב הסרת חומר אחידה ולהחדיר זיהום פני השטח.
חיי האמבט משתנים באופן משמעותי בהתאם לגיאומטריה של חלק העבודה, טמפרטורת העיבוד ושטח הפנים הכולל המטופל. לייצור-נפח גבוה, מומלץ ניתוח של ריכוז טיטניום (באמצעות טיטרציה או ICP), עם החלפת אמבטיה חלקית או התחדשות כאשר תכולת הטיטניום עולה על סף שבדרך כלל בין 15-25 גרם/ליטר. שיטות התחדשות כוללות משקעים סלקטיביים של מלחי טיטניום באמצעות קירור וסינון, או הוספת תרכיז HF/HNO₃ טרי לאיזון מחדש של הרכיבים הפעילים.
5. דינמיקת נוזלים: תסיסה, מיקום חלקי עבודה והובלת המונים
ליטוש אחיד דורש גישה אחידה של פתרון טרי לכל נקודה על משטח העבודה. באמבטיות עומדות או מעורערות בצורה גרועה, דלדול מקומי של מגיבים והצטברות תוצרי תגובה יוצרים שיפועים בריכוז המתורגמים ישירות לתוצאות ליטוש לא אחידות-.
קיימות מספר שיטות ערבול, שלכל אחת מהן מאפיינים שונים:
עבור חלקים גדולים או מורכבים מבחינה גיאומטרית, גישת שילוב עובדת לרוב בצורה הטובה ביותר: זרימה חוזרת לשמירה על אחידות הפתרון בתפזורת בתוספת ערבול מכני של חומר העבודה כדי לשבור שכבות גבול על פני השטח. גם אוריינטציה של חלקי העבודה חשובה. לוחות שטוחים צריכים להיות ממוקמים אנכית ולא אופקית כדי למנוע לכידת בועות גז על פני השטח. חלקים עם חורים עיוורים או חללים פנימיים דורשים חיבור מיוחד כדי להבטיח חילופי פתרונות בתוך תכונות אלו.
6. טרום-השפעות של טיפול ומצב פני השטח
ליטוש לא-אחיד מגיע לרוב לפני שחומר העבודה נכנס לאמבט הליטוש. משטחי טיטניום נושאים באופן טבעי סרט תחמוצת פסיבי המשתנה בעובי ובהרכב בהתאם להיסטוריה תרמית ומכאנית קודמת. אם סרט תחמוצת זה לא יוסר באופן אחיד לפני הליטוש, ההתקפה הראשונית תתנהל בקצבים שונים על פני השטח, ותפיק תוצאה לא- אחידה גם אם תהליך הליטוש שלאחר מכן נשלט בצורה מושלמת.
הפתרון הסטנדרטי הוא גישה דו--שלבית: ראשית, שלב טרום- ניקוי חמצון של פוליש תוך שימוש בתערובת חומצית עדינה יותר כדי להפשיט את התחמוצת המקומית באופן אחיד. רק אז חומר העבודה נכנס לאמבט ליטוש כימי בעוצמה מלאה-. הסרת שומנים אלקלית ואחריה שטיפה יסודית היא גם חיונית. כל שאריות שמן, שומן או אדמה בחנות חוסמים את הגישה לחומצה מקומית, ויוצרים כתמים או כתמים אופייניים לא חרוטים. מחקרים הראו כי זיהום במהלך עיבוד, אחסון והובלה הוא הגורם העיקרי לשינוי צבע מקומי על משטחי טיטניום.
איכות המים היא משתנה שמתעלמים ממנו לעתים קרובות. יש להשתמש במים מובטלים או מזוקקים הן לשלבי איפור האמבט והן לשלבי השטיפה. מי ברז מכניסים כלורידים, סולפטים ויוני מתכת שיכולים להפריע לכימיה של האמבט או להשאיר כתמי ייבוש על משטחים מלוטשים.
ממשיכים
