轴承作为各种设备的关键部件，广泛应用于航空、航天、海洋、能源、制造等领域。它们的寿命、精度和可靠性对设备的运行至关重要[[1], [2], [3]]。随着制造技术的快速发展，各种先进设备对所使用的轴承提出了更高的要求[4,5]。以航空航天微轴承为例，其工作环境面临着巨大的离心力、剧烈的温度波动、真空环境以及严重的振动[6,7]。这些恶劣条件对航空航天微轴承的启动扭矩控制提出了严格的要求。轴承垫片的表面粗糙度决定了轴承的摩擦和润滑性能，从而影响微轴承的启动扭矩[8]。过高的粗糙度会导致接触界面处的摩擦系数增加，加剧摩擦并进一步提高启动扭矩[9]。因此，为了满足航空航天微轴承对低启动扭矩的要求，减少启动过程中的能耗，并确保轴承的可靠性和寿命，轴承垫片必须具有超低的表面粗糙度[[10], [11], [12], [13], [14]]。
目前，轴承垫片的抛光方法主要包括电解抛光[15]、激光抛光[16]、手工抛光[17]和CMP[18]。然而，由于这些方法的固有局限性，在轴承垫片上实现原子级表面仍然是一个挑战。电解抛光由于电场分布不均匀和电解质浓度梯度会导致微孔形成[15]；激光抛光虽然具有非接触式的优点，但仍会产生热缺陷（热影响区和微裂纹）和飞溅[16],[19],[20],[21]；手工抛光虽然操作灵活，但表面质量不稳定，无法满足严格的轴承规格[17]。作为一种超精密表面处理技术，CMP已在全球范围内实现了金属、半导体和精密零件的原子级表面[22]。CMP抛光液在获得原子级表面方面起着关键作用，但不同抛光液在材料去除效率、均匀性以及抛光后的表面形态和精度方面存在显著差异[23],[24],[25]。此外，传统的轴承钢CMP抛光液通常含有有毒和腐蚀性成分。因此，需要开发一种新的绿色CMP抛光液，以实现微轴承垫片的原子级表面，满足低启动扭矩的要求[26]。
为了实现轴承钢材料的原子级表面抛光，研究人员对CMP抛光液进行了系列研究：刘等人[27]研究了草酸和H?O?的协同作用，在氧化过程中形成了Fe-草酸酯化合物，将表面粗糙度（Ra）降低到2.1纳米；潘等人[28]利用EDDS与1,2,4-三唑的络合作用将Ra降低到1.8纳米；赵等人[29]在弱碱性条件下使用过硫酸钾作为氧化剂与EDTA结合，将Ra降低到1.7纳米。然而，上述关于轴承钢材料的CMP抛光液研究尚未实现接近原子级的表面抛光效果。此外，一些化学试剂具有很强的腐蚀性，可能对设备、操作人员和环境造成伤害。现有的轴承钢CMP研究主要从表面粗糙度（Sa）和材料去除率的角度评估抛光性能，而对表面损伤演变的系统研究较少。缺乏综合考虑表面完整性、亚表面变形和物理化学机制的多维度分析，限制了对CMP在精密轴承部件中行为的全面理解。
在这项研究中，开发了一种新的绿色CMP抛光液，用于实现航空航天微轴承垫片的原子级表面抛光。该抛光液以去离子水为溶剂，二氧化硅溶胶和CeO?为磨料，过氧化氢为氧化剂，无水Na?CO?为pH调节剂，EDTA-2Na和甘氨酸为络合剂。通过单因素实验优化了抛光液配方，使用原子力显微镜（AFM）测得的表面粗糙度为0.173纳米，材料去除率为210纳米/分钟。分子动力学模拟阐明了亚表面损伤的形成机制，协调TEM观察了CMP前后亚表面层的厚度变化。电化学测试、XPS和FTIR光谱用于研究CMP机制，扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）验证了抛光浆料的化学稳定性和环保性。
