自组装金刚石线锯切割材料配方工艺及其制备技术 金刚石颗粒出刃高度均匀,出刃率高,金刚石线线径小且均匀
【技术背景】
目前,用于硬脆材料切割加工的方法主要有游离磨粒线锯切割、固结磨粒线锯切割、外因切割和内因切割等。游离磨粒线锯切割过程为边切割
边向钢丝输送带有磨粒的浆料,因此该切割技术具有非常明显的缺点:切割效率低,锯口损耗大,表面粗糙度和精度难以控制,浆料回收困难,环境
污染严重等,而使用固结磨粒线锯切割则能很好的解决这些问题。
金刚石线锯是最有前景的硬脆材料切割技术的重要手段之一,特别是贵重的硬脆晶体材料,如晶体硅、蓝宝石、光学玻璃等。最初的内、外圆
切割技术难以保证锯切的直线度,并且切缝较宽,无法实现曲线切割:游离磨料线锯切割过程中磨料垂直于工件表面,加工时容易产生裂痕,对硅片
强度造成损害,且线锯使用寿命短,工作环境差。金刚石线锯技术具有线径小、加工精度好、切片厚度均匀、表面质量好、面型精度高、切割效率
和成材率高等优点,综合性能突出,同时金刚石磨粒对基体磨损小,能够大幅提高切片的耐用性和使用寿命。
现有技术中的金刚石线锯一般采用电镀的方法在金属丝上沉积一层金属(一般为保和保钻合金) ,并在金属内固结金刚石磨料制成的一种线性超
硬材料工具。金属镀层是结合剂,金刚石微粉用于切割加工。采用此工艺制备而成的金刚石线锯在使用前需要经过开刃处理后才可使用且金刚石微
粉容易脱落,处理工艺复杂。
【研制情况】
国内大学科研机构针对现有技术问题而研制出了一种自组装金刚石线锯切割材料及其制备方法,切割材料由依次层叠包覆于钢丝母线外的吸附
固化层、镀镍层和金刚石微粉组成,所述金刚石微粉中的金刚石颗粒的底部部分嵌入吸附固化层中,且金刚石颗粒的基底被镀镍层包裹。自组装金
刚石线锯切割材料及其制备方法中的吸附固化层均匀的浸润在钢丝表面对金刚石微粉具有良好的吸附性,从而大幅提高了单位面积钢丝表面的上砂
量和上砂稳定性;金刚石颗粒紧密排列在钢丝表面,排列紧密均匀,减少了上砂镀镍过程中团聚现象,能够有效减少硬脆材料切割时崩脆情况的发生;
无需开刃处理,钢丝表面金刚石颗粒出刃高度均主匀,出刃率高,金刚石线线径小且均匀。
【研制目的及优点】
生产的金刚石线锯与现有技术所生产的线锯相比,具有以下特点:
(1)其一、吸附固化层均匀的浸润在钢丝表面对金刚石微粉具有良好的吸附性,从而大幅提高了单位面积钢丝表面的上砂量和上砂稳定性:其二、
金刚石颗粒紧密排列在钢丝表面,排列紧密均匀,减少了上砂镀媒过程中团聚现象,能够有效减少硬脆材料切割时崩脆情况的发生:其兰、无需开刃
处理,钢丝表面金刚石颗粒出刃高度均匀,出刃率高,金刚石线线径小且均匀:
(2)一、在吸附剂作用下,金刚石微米颗粒紧密排列在钢丝表面,排列紧密均匀,整体覆盖率可达到95%以上:
二、无需开刃处理,钢丝表面金刚石颗粒出刃高度和出刃率高:
三、采用裸砂直接上砂,无需采用镀镍砂,大幅降低生产成本。
【重点工艺部分摘要】
一种自组装金刚石线锯切割材料,由依次层叠包覆于钢丝母线外的吸附固化层、镀媒层和金刚石微粉组成,所述金刚石微粉中的金刚石颗粒的
底部部分嵌入吸附固化层中,金刚石颗粒的基底被镀镍层包裹。钢丝母线的直径为40-150μm,吸附固化层的厚度为大于0且小于0.4μm,镀媒层的
厚度为2-12μm,金刚石微粉的粒径为6-16μm,其中的金刚石颗粒为多面体。
配置除油粉溶液,包含120g/L表面活性剂(三乙醇胺油酸皂、磷酸酯的重量比为3:1 的混合液),除油粉溶液中安装金属极辊,给予极辊正电、
负电。配置混合溶液A,使其包含5g/L的正电吸附剂(聚乙烯吡啶和聚乙烯亚胺体积比为2:1的混合液),10g/L的三乙烯四胺,0.08mo l/L的无机盐
(氯化钠和硫酸钠质量比1: 1);配置混合溶液B,使其包含5g/L的负电吸附剂(聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸体积比为3:1的混合液),10g/L的三乙烯四胺
0.08mol/L的无机盐(氧化纳和硫酸纳质量比1:1)。加入的10-15μm金刚石微粉至混合液b中,金刚石微粉含量为12g/L,进行充分稀释,充分搅拌
分散,循环冲击。直径为80μm钢丝经过除油溶液后,经水洗后,经过混合溶液A,经过时间15秒钟,再经过混合溶液B,经过时间15秒钟。进入
烘干箱体,烘干温度为150 ℃,直接进入预镀操、镀操、固化、逆流水洗,最后卷绕成型。
经扫描电子显微镜观察,钢丝表面镀媒厚度为5μm,钢丝表面单位长度(mm) 金刚石颗粒平均数量为186,金刚石颗粒平均出刃高度7.1μm,
钢丝破断力为22.3N 。经测试,金刚石线锯切割线的破断力、出刃率明显升高,无颗粒团聚现象产生。
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