电镀金刚石线锯六线悬浮上砂槽流场分析
发布时间：2021-02-17 09:34
电镀金刚石线锯具有优异的锯切加工性能,在光伏硅晶体切片加工和集成电路的衬底切片加工领域得到广泛应用。为降低微电子和光电子产品成本,提高晶体材料的利用率,金刚石线锯的基体直径越来越小,但对金刚石线锯的质量要求越来越高。在电镀金刚石线锯的一机多线制造工艺中,金刚石线锯表面易出现磨粒团聚、磨粒分布不均匀和一机多线之间质量差异较大等问题,制约了电镀金刚石线锯的质量提升和成本降低。本文针对电镀金刚石线锯六线悬浮上砂生产线上砂工艺存在的问题,改进设计了上砂槽内扫砂管结构,对扫砂管和上砂槽进行了流场分析,搭建了扫砂管喷砂口流速测试实验台,并对扫砂管喷砂口流速进行了实验测试。通过研究,确定六线悬浮上砂工艺参数,研究工作对提高电镀金刚石线锯六线悬浮上砂制造质量具有重要意义。本文的主要研究工作归纳如下:（1）分析了电镀金刚石线锯六线悬浮上砂系统的上砂槽及扫砂管结构,发现上砂槽内两扫砂管间距不合理、扫砂管端部进液、上砂槽池底液流死区等问题,提出了扫砂管结构改进设计方案,设计了中间进液扫砂管结构。（2）建立了一端进液结构和中间进液a、b结构扫砂管内流场仿真分析模型,分析了扫砂管不同入口流速和喷砂口位置对喷砂口...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电镀线锯丝截面图［１２］??
?第１章绪论???大规模连续化生产电镀金刚石线锯，上砂镀是其中最关键的步骤，上砂后的线??锯表面形貌及磨粒分布情况对线锯的切割性能起决定性作用。上砂主要是指将金??刚石微粒与镀液内基质金属离子通过共沉积作用将微粒均匀固结在线锯基体表面。??磨粒上砂的方法有埋砂法、刷镀法和悬浮上砂法等。??１．埋砂法制造金刚石线锯的方法是将线锯基体放置于上砂槽内，用磨粒将??线锯基体掩埋，镀液内的金属离子被还原的基质金属层沉积在线锯表面，将线锯基??体表面的金刚石磨料埋覆，从而完成上砂。??吴海洋通过研宄阴阳极排布方式对线锯表面复合镀层的影响同时，利用埋??砂法制作了电镀金刚石线锯。其基本方法是将金刚石微粒输送到基体表面，使线锯??基体被完全掩埋，将三个阳极围绕基体均匀排布，金刚石在线锯表面覆盖率达到了??５０％，且金刚石微粒在线锯表面分布均匀。??孙建章等设计了一种上砂槽，上砂槽材料为聚氯乙烯，上砂槽侧壁和底端??开有长孔。在上砂槽内壁上粘贴一层可以阻止金刚石通过但金属离子可以自由通??行的原子膜，在上砂槽内壁的四周均匀放置多个镍阳极，可以保证线锯均匀上砂。??高玉飞在厚的尼龙板材表面铣出一个Ｖ型槽，将线锯基体拉直埋入上砂槽，??在上砂槽内将线锯基体用金刚石微粒全部掩埋。在钢丝基体下方每间隔ｌ〇ｃｍ放置??尼龙块进行支撑，以避免钢丝基体下表面接触上砂槽，实现线锯基体表面金刚石磨??粒均匀排布［３１］，上砂槽结构如图１－２所示。??七?Ｉ?十??ｉｔ?７?？一…??４?１??１、固定钢丝压板；２、上砂槽；３、金刚石磨粒；４、尼龙板；５、琴钢丝；??图１－２上砂槽的结构示意图口］??５??
旋转的毡刷，包裹住线锯基体并在其表面摩擦经过，便于施??镀，同时利用磁力搅拌装置使磨粒稳定悬浮于电镀液中［３５］。??南京航空航天大学的颜小童［３６］研制了一种电刷镀金刚石线锯装置。控制装置??控制离心泵从母槽内吸取电镀液，由镀液喷嘴输送到上砂区，线锯基体在两个同时??反向对滚的圆柱形刷镀阳极毛毡轮之间被撵滚挤压，完成上砂过程。此方法提升了??金刚石磨粒与线锯基体表面金属层的结合强度。??青岛科技大学窦百香［３７］等人提出一种利用旋转运动的环形毛带来制备电镀金??刚石线锯的方法。如图１－３所示，经过预镀之后的线锯基体１和环形毛带６接触，??环形毛带和线锯基体以相同的速度移动，金刚石微粒在搅拌机２的作用下在电镀??液内稳定悬浮，电镀液内金刚石磨粒在重力的作用下逐渐下降到毛带上，并附着在??环形毛带上。毛带、毛带上的金刚石微粒和线锯基体以相同的速度运动，形成相对??静止状态，增加了金刚石磨粒与线锯基体接触的时间，增强了金刚石磨粒与基质金??属镀层的结合强度，提高了上砂效率。该方法同样存在上砂不均、与环形毛带接触??的一面磨粒较少等问题。??｜?￣ｒ｜ｂ?＠?１??ｖ＆．?ｗａ?‘??１、锯丝：２、搅拌机：３、金刚石磨粒；４、镀液：５、电镀槽：??６、环形毛带；７、带轮；８、阳极；??图１－３环形毛带法原理图??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电镀制备金刚石线锯时扫砂管喷砂口流速的仿真分析与实验研究[J]. 马晓宾,葛培琪,毕文波,孟剑峰. 电镀与涂饰. 2020(03)
[2]悬浮上砂金刚石线锯的锯切性能试验分析[J]. 郑楚夕,马晓宾,谢乾,毕文波,葛培琪,龚洋,柳廷全. 金刚石与磨料磨具工程. 2019(01)
[3]工艺参数对悬砂法复合电镀制备金刚线的影响[J]. 李升,高玉飞,李新颖. 电镀与涂饰. 2018(15)
[4]金刚石锯线与电镀的关系[J]. 王宗雄. 表面工程与再制造. 2018(02)
[5]超声辅助金刚石线锯切割硬脆材料的研究[J]. 袁日灿,单翔,金亦富. 机械工程与自动化. 2018(01)
[6]超硬材料行业技术发展现状与展望[J]. 吕智,谢志刚,林峰,苏钰,谢德龙,陈超,潘晓毅,肖乐银,彭少波,陈家荣,秦建新. 超硬材料工程. 2017(05)
[7]电镀金刚石线锯制备及应用的研究现状[J]. 王蕊,刘新宽,徐斌,刘平,陈晓红,盛荣生,詹宝华,雷雪松. 电镀与涂饰. 2017(12)
[8]复合电刷镀金刚石线锯的制备工艺研究[J]. 颜小童,左敦稳,孙玉利,李瑞,徐洋. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(01)
[9]复合电镀机制的研究进展[J]. 李家明,徐淑庆,梁铭忠. 电镀与环保. 2016(02)
[10]电镀金刚石线锯的研究现状与发展[J]. 刘永奇. 超硬材料工程. 2015(01)
博士论文
[1]电镀金刚石线锯切割单晶硅技术及机理研究[D]. 高玉飞.山东大学 2009
[2]侧壁喷液的旋流吸收器内吸收过程的研究[D]. 曹仲文.江南大学 2008
[3]Ni-Al2O3纳米复合镀层制备及性能研究[D]. 冯秋元.大连理工大学 2008
[4]电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层工艺、机理及应用研究[D]. 范云鹰.昆明理工大学 2005
硕士论文
[1]电镀金刚石线锯切割光伏多晶硅表面/亚表面特性研究[D]. 李新颖.山东大学 2019
[2]金刚石表面化学镀Ni-W-P镀层及其在线锯中的应用[D]. 赵月民.青岛科技大学 2016
[3]复合电刷镀金刚石线锯的制备及其性能研究[D]. 李瑞.南京航空航天大学 2016
[4]电镀金刚石线锯制造工艺及其性能的研究[D]. 张景涛.青岛科技大学 2013
[5]镍—磷—金刚石化学复合镀两相流仿真与复合镀工艺研究[D]. 陈拥军.南京航空航天大学 2010
[6]电镀金刚石线锯快速制造工艺及设备的研究[D]. 窦百香.青岛科技大学 2009
[7]Ni-SiC复合沉积电极过程动力学及镀层电化学腐蚀行为研究[D]. 赵旭山.中南大学 2008
[8]固结金刚石线锯的复合电镀工艺研究[D]. 吴海洋.大连理工大学 2006
本文编号：3037794
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电镀线锯丝截面图［１２］??
?第１章绪论???大规模连续化生产电镀金刚石线锯，上砂镀是其中最关键的步骤，上砂后的线??锯表面形貌及磨粒分布情况对线锯的切割性能起决定性作用。上砂主要是指将金??刚石微粒与镀液内基质金属离子通过共沉积作用将微粒均匀固结在线锯基体表面。??磨粒上砂的方法有埋砂法、刷镀法和悬浮上砂法等。??１．埋砂法制造金刚石线锯的方法是将线锯基体放置于上砂槽内，用磨粒将??线锯基体掩埋，镀液内的金属离子被还原的基质金属层沉积在线锯表面，将线锯基??体表面的金刚石磨料埋覆，从而完成上砂。??吴海洋通过研宄阴阳极排布方式对线锯表面复合镀层的影响同时，利用埋??砂法制作了电镀金刚石线锯。其基本方法是将金刚石微粒输送到基体表面，使线锯??基体被完全掩埋，将三个阳极围绕基体均匀排布，金刚石在线锯表面覆盖率达到了??５０％，且金刚石微粒在线锯表面分布均匀。??孙建章等设计了一种上砂槽，上砂槽材料为聚氯乙烯，上砂槽侧壁和底端??开有长孔。在上砂槽内壁上粘贴一层可以阻止金刚石通过但金属离子可以自由通??行的原子膜，在上砂槽内壁的四周均匀放置多个镍阳极，可以保证线锯均匀上砂。??高玉飞在厚的尼龙板材表面铣出一个Ｖ型槽，将线锯基体拉直埋入上砂槽，??在上砂槽内将线锯基体用金刚石微粒全部掩埋。在钢丝基体下方每间隔ｌ〇ｃｍ放置??尼龙块进行支撑，以避免钢丝基体下表面接触上砂槽，实现线锯基体表面金刚石磨??粒均匀排布［３１］，上砂槽结构如图１－２所示。??七?Ｉ?十??ｉｔ?７?？一…??４?１??１、固定钢丝压板；２、上砂槽；３、金刚石磨粒；４、尼龙板；５、琴钢丝；??图１－２上砂槽的结构示意图口］??５??
旋转的毡刷，包裹住线锯基体并在其表面摩擦经过，便于施??镀，同时利用磁力搅拌装置使磨粒稳定悬浮于电镀液中［３５］。??南京航空航天大学的颜小童［３６］研制了一种电刷镀金刚石线锯装置。控制装置??控制离心泵从母槽内吸取电镀液，由镀液喷嘴输送到上砂区，线锯基体在两个同时??反向对滚的圆柱形刷镀阳极毛毡轮之间被撵滚挤压，完成上砂过程。此方法提升了??金刚石磨粒与线锯基体表面金属层的结合强度。??青岛科技大学窦百香［３７］等人提出一种利用旋转运动的环形毛带来制备电镀金??刚石线锯的方法。如图１－３所示，经过预镀之后的线锯基体１和环形毛带６接触，??环形毛带和线锯基体以相同的速度移动，金刚石微粒在搅拌机２的作用下在电镀??液内稳定悬浮，电镀液内金刚石磨粒在重力的作用下逐渐下降到毛带上，并附着在??环形毛带上。毛带、毛带上的金刚石微粒和线锯基体以相同的速度运动，形成相对??静止状态，增加了金刚石磨粒与线锯基体接触的时间，增强了金刚石磨粒与基质金??属镀层的结合强度，提高了上砂效率。该方法同样存在上砂不均、与环形毛带接触??的一面磨粒较少等问题。??｜?￣ｒ｜ｂ?＠?１??ｖ＆．?ｗａ?‘??１、锯丝：２、搅拌机：３、金刚石磨粒；４、镀液：５、电镀槽：??６、环形毛带；７、带轮；８、阳极；??图１－３环形毛带法原理图??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电镀制备金刚石线锯时扫砂管喷砂口流速的仿真分析与实验研究[J]. 马晓宾,葛培琪,毕文波,孟剑峰. 电镀与涂饰. 2020(03)
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[8]复合电刷镀金刚石线锯的制备工艺研究[J]. 颜小童,左敦稳,孙玉利,李瑞,徐洋. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(01)
[9]复合电镀机制的研究进展[J]. 李家明,徐淑庆,梁铭忠. 电镀与环保. 2016(02)
[10]电镀金刚石线锯的研究现状与发展[J]. 刘永奇. 超硬材料工程. 2015(01)
博士论文
[1]电镀金刚石线锯切割单晶硅技术及机理研究[D]. 高玉飞.山东大学 2009
[2]侧壁喷液的旋流吸收器内吸收过程的研究[D]. 曹仲文.江南大学 2008
[3]Ni-Al2O3纳米复合镀层制备及性能研究[D]. 冯秋元.大连理工大学 2008
[4]电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层工艺、机理及应用研究[D]. 范云鹰.昆明理工大学 2005
硕士论文
[1]电镀金刚石线锯切割光伏多晶硅表面/亚表面特性研究[D]. 李新颖.山东大学 2019
[2]金刚石表面化学镀Ni-W-P镀层及其在线锯中的应用[D]. 赵月民.青岛科技大学 2016
[3]复合电刷镀金刚石线锯的制备及其性能研究[D]. 李瑞.南京航空航天大学 2016
[4]电镀金刚石线锯制造工艺及其性能的研究[D]. 张景涛.青岛科技大学 2013
[5]镍—磷—金刚石化学复合镀两相流仿真与复合镀工艺研究[D]. 陈拥军.南京航空航天大学 2010
[6]电镀金刚石线锯快速制造工艺及设备的研究[D]. 窦百香.青岛科技大学 2009
[7]Ni-SiC复合沉积电极过程动力学及镀层电化学腐蚀行为研究[D]. 赵旭山.中南大学 2008
[8]固结金刚石线锯的复合电镀工艺研究[D]. 吴海洋.大连理工大学 2006
本文编号：3037794
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