Forsknings- och tillämpningsstatus för ultratunna diamantskärskivor

Ultratunna diamantkapskivorhar gradvis fått folks uppmärksamhet på grund av deras fördelar som ultratunn skärspårbredd, jämn skärbrott, låg avvisningsfrekvens och hög skäreffektivitet.

 

Den här artikeln sammanfattar forskningens framsteg och tillämpningsstatus för de viktigaste produktionsmetoderna för ultratunna diamantskärskivor under de senaste 10 åren, och introducerar beredningsmetoderna för ultratunna diamantskärskivor, inklusive elektroplätering och härdningsmetoder. Elektropläteringsmetoden kännetecknas av sin enkla utrustning, grön. Fördelarna med miljöskydd och återvinningsbar produktion har blivit den mest troliga förberedelsemetoden för storskalig industriell tillämpning. Artikeln pekade slutligen ut dess utvecklingsriktning.

 

Tillverkning av ultratunna diamantkapskivor med hartsmetoden är en metod som kan erhålla god formhållning. I allmänhet används värmehärdande fenolharts som bindemedel. Dess metod är att blanda diamantslipkorn med harts och sedan använda varmpressning för att sintra och värme Slipning utförs efter härdning, en process som tar timmar och därför är dyr att tillverka. Med teknikens framsteg ersätts värmehärdbara hartser gradvis av ljushärdbara hartser, som huvudsakligen består av baspolymerer (fototvärbindbara polymerer), reaktiva utspädningsmedel (fotopolymeriserbara monomerer), fotoinitiatorer och tillsatser. sammansättning. Den viktigaste skillnaden mellan det och termiskt härdande harts är att dess härdningsprocess är en kemisk reaktionsprocess som orsakas av att ljus med lämplig våglängd absorberas, och dess omvandling från flytande till fast är resultatet av molekylviktsökning, inte orsakad av lösningsmedelsförångning, så det har snabbhärdande, föroreningsfria och energibesparande fördelar, men den begränsande faktorn är det höga priset på dess råvaror.

Genom att använda fotohärdbart harts för att tillverka ultratunna diamantskärskivor använde Peng Wei, Gu Taihong, etc. fotohärdbart harts som bindemedel för att framgångsrikt utveckla en ultratunn diamantskärskiva med en tjocklek på 0.15 mm, och avslutade skärprovet av ett enda stycke. Formen på slipskivan efter skärning är: 53mm×40mm×0,15mm. Skärningstester utfördes på proverna som framställts i experimentet. Genom analys av experimentella data visar det slutliga resultatet att tillsats av en lämplig mängd SiO2. Det kan förbättra skärskivans totala prestanda, och när det tillsatta partikelinnehållet är 48 är skäreffekten av skärskivan bäst och skärbrottet är jämnare. Enligt analysen är huvudorsaken till detta fenomen slipeffekten av SiO2-partiklar på ytan av spåret genom högdensitetsfördelningen av SiO2-partiklar på ytan av den ursprungliga kullen och slipskivan.

Under 2004, baserat på snabb prototypteknik, studerade Yao Chunyan, Peng Wei, etc. den snabba tillverkningstekniken för ultratunna diamantskärande slipskivor med ljuskänsligt harts som bindemedel, och lade till japanska REV-whiskers ( 13μm×70μm), för att förbättra de mekaniska egenskaperna hos diamantskärplåtbindningen. Knoop-hårdheten för ett enda stycke är cirka K1000, medan Knoop-hårdheten för diamant är så hög som K7000E. Blanda diamantmikropulver och morrhår i det förberedda ljuskänsliga hartset på ett kvantitativt sätt, rör om jämnt och vakuum för att avskumma, häll i den tunnskurna skärhjulsformen vid rumstemperatur och härda och forma den med ultraviolett strålning. Storleken på den formade ultratunna diamantskärskivan är: 52 mm×40 mm×0,15 mm. Skärtester av skärskivor med olika formuleringar visar att tillsats av REV-whiskers till ljuskänsliga hartskärskivor kan förbättra skärskivans slipprestanda och förbättra kvaliteten på det skurna materialet efter kapning.

Att lägga till SiO2 eller morrhår enbart till skärarket är begränsat för att förbättra skärarkets prestanda och kan inte uppfylla de faktiska behoven. År 2004 använde Li Chengfu och andra epoxihartset LC-2800 från Showa Polymer Company som bindemedel. Hartset härdas genom bestrålning av ultraviolett ljus för att producera ultratunna skurna ark, och dess hårdhet, styrka och slitstyrka förbättras genom att tillsätta SiO2-partiklar och fibrer som fyllmedel. Tillverkningsmetoden för tärningsarket är en höghastighetsbeläggningsmetod, det vill säga släpp först det flytande hartset på mitten av substratet och låt sedan substratet rotera med hög hastighet så att det flytande hartset diffunderar på substratet. substrat för att bilda en tunn film och bestrålas med ultraviolett ljus vid de övre 10 mm. För att göra det härdade hartset stelnat, för att producera ett ultratunt skärblad, är storleken på provbladet 54 mm × 40 mm × 0,05 mm. Skärjämförelseexperimenten av olika prover bevisar att spinnbeläggningsmetoden kan användas för att tillverka ultratunna diamantskärplåtar, och tillsatsen av granulära fyllmedel kan förbättra hårdheten och de fibrösa fyllmedlen kan öka styrkan. Kolfiber har bättre prestanda.

 

2.2 Galvaniseringsmetod

Elektropläteringsmetoden är processen att avsätta ett tunt lager av andra metaller eller legeringar på metallsubstratet genom att använda principen för elektrolys. Det är en process för att använda elektrolys för att fästa ett lager av metallfilm på ytan av metall eller andra materialdelar. Partiklarna kommer in i kompositbeläggningen genom elektrolysprocessen. Guglielmi tror att partiklarna som kommer in i kompositbeläggningen huvudsakligen är beroende av en tvåstegs adsorptionsmekanism: det första steget är att partiklarna som bär joner och lösningsmedelsmolekylära filmer adsorberas på elektrodens yta, vilket kallas svag adsorption. Det är i jämvikt med partiklarna suspenderade i badet. Partiklar i ett svagt adsorberat tillstånd tar bort sina adsorberade joner och solvatfilm och kommer direkt i kontakt med katodytan för att bilda irreversibel elektrokemisk adsorption, vilket blir ett starkt adsorptionssteg. Detta följs av inbäddning av starkt adsorberade partiklar i beläggningen under metallavsättningsprocessen.

År 2000 introducerade Liu Dingfu från South China University of Technology en metod för att använda kompositplätering, vilket är en process för tillverkning av diamantcirkelsågblad med nickel-koboltlegering som ett lim. Blad) Använd ett tunt sågblad var 6-7 mm för att såga ett 9 mm långt gap längs diameterriktningen, så att de efterföljande diamantpartiklarna och beläggningen som bindemedel har en liknande mekanisk mosaikeffekt, för att ytterligare stärka förbindelsen mellan kompositbeläggningen och substratet Force, förläng sågbladets livslängd. Slipmetoden använder slipmetoden, det vill säga använd en droppare för att absorbera de hydrofiliserade diamantpartiklarna och sprida dem jämnt på den uppåtriktade avsättningsytan, och sedan vibrera sågbladet lätt så att diamantpartiklarna kan vara i stabil kontakt med substratet . Efter förplätering, slipning, förtjockningsplätering och blank plätering erhålls slutligen en bra beläggning. Det är slutligen bevisat att nickel-koboltlegering kan användas som bindemedel för att få en bra beläggning vid tillverkning av diamantverktyg.

2002 föreslog Guo Tiefeng och Yang Yanjun att fosfat först skulle användas för att framställa kemiska omvandlingsbeläggningar. Formeln är (g/L): oxalsyra 5, fosforsyra 15, natriumoxalat 4, dinatriumfosfat 1O, natriumklorat 5; driftförhållanden För: temperatur 20 grader, tid 5min. Den förberedda kemiska omvandlingsbeläggningen är bäst med austenitiskt rostfritt stål, som har god elektrisk ledningsförmåga, kan göra elektrolytavsättningsprocessen smidigt och förhindra att elektrobeläggningsmaterialet blir starkt kombinerat med substratet, för att underlätta avskalningen av beläggningen.

För det elektrokemiska deponeringssteget används Ni-Co galvaniseringslösning. Formeln för pläteringslösningen är (g/L): nickelsulfat 220-240, koboltsulfat 15-30, borsyra 25-35, natriumklorid 10-20 och lämplig mängd patent tillsatser , Diamantpulver 5-10. Driftförhållandena för experimentet är: galvaniseringstemperatur 45 grader ~ 50 grader, pH-värde 4,1 ~ 4,5, Dk=2A/dm³, luftpumpens omrörning, intermittent tid 10 min. Kompositbeläggningen avlägsnas från substratet genom upphettning och stämplas på en kallpressningsmaskin. För den färdiga produkten som gjorts i experimentet visar skärplåtsjämförelseexperimentet att produkten kan uppfylla skärkraven och kostnaden reduceras med 1/3.

Zhou Linhua, Xu Jianhong, etc. från Shanghais åttonde forskningsinstitut för kärnkraftsindustrin, i ett patent inlämnat i 2003, beskrev i detalj metoden för tillverkning av ultratunna diamantskärskivor . Nickelplattan används som anod och det rostfria stålet används som katod. Elektropläteringslösningen erhålls genom att tillsätta diamantslipmedel, borsyra och tillsatser till den blandade lösningen av hydratiserat nickelmetallsalt eller hydratiserat nickelmetallsalt och andra hydratiserade metallsalter. Formeln är (g/L): svavelsyra Nickel 150-300, koboltsulfat 3-20, borsyra 25-40, nickelklorid 30-60, primärt vitmedel 0. 2-2, sekundärt vitmedel 0.2-2, smörjmedel 0.05-1. Parametrar för galvaniseringsprocessen är: Dk=2A/dm³, pH-värde 4,1~4,5, temperatur 45 grader ~50 grader, diamantdensitet 5~20g/L, tiden kan styra tjockleken på det sammansatta elektropläteringsskiktet. Sätt katoden och anoden i galvaniseringslösningen, och efter att strömmen har slagits på, under inverkan av elektroner, är diamantslipmedlet och metalljonerna likformigt eutektoida på katodsubstratet för att erhålla ett sammansatt elektropläteringsskikt. Böj försiktigt katodsubstratet som är elektropläterat med kompositskiktet till en bågform, kompositelektropläteringsskiktet separeras lätt från katodsubstratet, och slutligen erhålls den separerade diamant- och nickel-koboltkompositbeläggningen. Efter tre timmars galvanisering kan en kompositbeläggning på 20 μm erhållas.

Baserat på olika substrat och olika strippningsmetoder för kompositbeläggningar introducerade Liu Jinlong från Dalian University of Technology i detalj metoden att använda aluminiumlegering som substrat för diamant-nickel-kompositbeläggningar i artikeln "Experimental Research on Improving the Performance av sammansatta elektroavsatta diamantsågar". Förberedelse, aluminiumlegeringssubstratet sätts in i pläteringstanken som katod efter förpläteringsbehandling för samdeponering av diamantmetall, efter att ha erhållit den önskade tjockleken på beläggningen, tas den ut, elektrolyseras i den självtillverkade elektrolyttanken , och substratet korroderas med en lämplig elektrolyt droppad för att få diamantkompositbeläggning. Den erhållna kompositbeläggningen studerades på repor och bladslitage på kiselskivan och glaset. Efter kapning förblev bladet skarpt utan vridning och andra deformationer, och prestandan uppfyllde kraven. He Changyao introducerade en metod för att tillverka ultratunna diamantskärskivor med belagd plast som substrat i det patent som ansöktes om 2009.

Han väljer belagd plast som katodsubstrat, precipiterar ett lager av diamant på ytan och lägger i en elektrolyt blandad med 18-25 nickelsalt, 1-2 natriumsalt, 1-3 kobolt och 2-4 syralösning. Bland dem används nickelplattan med hög renhet som anodsubstrat, temperaturen är 30 grader ~ 40 grader och pH-värdet är 4.2-4.6. Diamanten avsätts på katodsubstratets diamantyta genom elektroavsättning för att konsolidera diamanten, varigenom en tjocklek av 0,5 erhålls. 02 ~ 1 mm galvaniseringsskikt. Lägg sedan katodsubstratet med elektropläteringsskiktet i den beredda kloroformlösningen tillsatt med 2 etanol, lös upp beläggningsplasten och erhåll diamant-nickel-kompositbeläggningen och skär den till önskad storlek genom efterbearbetningsbiten.