电镀金刚石线锯制造工艺及其性能的研究

摘要

随着高新科学技术的生产与发展，微电子、光电子、传感器技术和材料技术的日益进步，硅晶体、硬质合金、光学玻璃、陶瓷、半导体材料以及花岗岩等硬脆材料应用的日益广泛，对其加工要求也越来越高。电镀金刚石线锯切割具有锯切力小、锯缝整齐、切面光整、出材率高、噪音低、对环境污染小、切割效率高等优点，在最近十几年中得到了快速的发展，并且在硅晶体、宝石等领域的应用越来越广发。但是目前制造电镀金刚石线锯存在着制备周期长、电镀效率低、制造成本高等，阻碍了电镀金刚石线锯的应用。
　　电镀金刚石线锯的制造方法主要有埋砂法和悬浮法。由于埋砂法具有制造效率低、制备周期长、制造设备复杂等缺点，因此在实际生产中很少使用。目前制造电镀金刚石线锯主要使用悬浮法，但是悬浮法制造电镀金刚石线锯影响因素多，工艺参数复杂，因此，对于悬浮法制作电镀金刚石线锯的工艺进行研究是十分重要的。
　　本文以复合电镀的基本理论为基础，研究了影响上砂的工艺参数。实验中锯丝采用直径Φ0.18mm的镀铜高碳钢丝，镀液采用瓦特型镀液，金刚石磨料分别采用表面不带金属衣的W30-40金刚石颗粒和表面经过处理镀一层镍衣的W30-40金刚石颗粒进行电镀金刚石线锯制作的实验。实验发现，在其余条件完全一致的情况下，只需要将普通的金刚石颗粒替换为表面经过处理镀一层镍衣的金刚石颗粒，上砂速度可以提高一倍以上，极大的提高了电镀金刚石线锯的生产效率，适合大批量生产。
　　对电镀金刚石线锯的上砂机理进行了简要分析，分析了使用表面镀一层镍衣的金刚石颗粒替换普通的金刚石颗粒可以提高上砂效率以及产生“团聚”的原因。经过分析可知:由于金刚石颗粒表面带有一层镍衣，使金刚石颗粒由不导电颗粒变为导电颗粒,当金刚石颗粒加入到镀液中之后改变了镀液中的电场分布，并用有限元方法模拟了镀液中电场的分布情况。
　　最后将使用悬浮法制作的电镀金刚石线锯进行外观质量检测并在自制的切割设备上对玻璃进行了切割实验。结果表明:锯缝锯口平整，无毛刺和微裂纹，说明采用悬浮法制造的金刚石线锯能满足硬脆材料的切割要求。

目录

摘要

1 绪论

1．1 本课题的研究背景和目的

1．2 金刚石线锯切割形式的研究近况

1．3 电镀金刚石线锯的研究近况

1．4 复合电沉积技术及其发展过程

1．4．1 复合电沉积的发展状况

1．4．2 复合电沉积机理的研究

1．4．3 描述复合电沉积的吸附模型

1．5 本课题研究的主要内容

2 金刚石线锯的制造原理及方法简介

2．1 复合电镀原理

2．2 电镀金刚石线锯上砂原理

2．3 小结

3 悬浮法制作电镀金刚石线锯

3．1 引言

3．2 实验材料的选择

3．2．1 金刚石颗粒种类的选择

3．2．2 锯丝基体材料的选择

3．2．3 镀液的选择

3．3 实验材料的预处理

3．3．1 材料预处理的意义

3．3．2 锯丝基体的预处理

3．3．3 金刚石磨料预处理

3．4 悬浮法电镀设备

3．5 电镀工艺参数对对镀层质量的影响

3．6 预镀电流密度及时间的确定

3．7 上砂工艺参数的研究

3．7．1 普通金石刚颗粒制造线锯的工艺参数

3．7．2 表面带镍衣的金刚石颗粒制造线锯的工艺参数

3．8 加厚电流密度及时间的确定

3．9 后处理

3．10 小结

4 金刚石线锯制造过程上砂机理的研究

4．1 引言

4．2 电镀金刚石线锯上砂原理

4．3 金刚石颗粒周围电场的有限元分析

4．3．1 有限元分析简介及步骤

4．3．2 有限元分析结果

4．4 小结

5 锯丝质量综合评价

5．1 锯丝外观质量的检验

5．2 镀层性能的检验

5．3 金刚石线锯切割性能的测试

5．3．1 切割装置与切割方法

5．3．2 切片形貌

5．3．3 金刚石线锯的磨损状况

5．4 小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

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