树脂结合剂金刚石线锯的研究

发布时间：2017-04-15 11:00

  本文关键词：树脂结合剂金刚石线锯的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：树脂结合剂金刚石线锯主要用来切割硬脆材料的。随着市场对于LED芯片衬底的大量需求,蓝宝石凭借着自身优良的性能被广泛应用于衬底行业;随着太阳能电池以及集成电路的快速发展,对于单晶硅片的需求越来越大,对单晶硅片、蓝宝石片的尺寸和表面质量的要求越来越严格。硅片的尺寸越大,表面质量要求越高,在切割的时候对于切割工具的要求就越严格。金刚石线锯作为切割单晶硅片和蓝宝石片等的切割工具,市场的需求量越来越大。树脂结合剂金刚石线锯就是用树脂结合剂把金刚石磨料固结在锯丝基体上,然后通过热固化或者是光固化的方式固化得到的一种线切割工具。目前,实际生产中存在的问题是金刚石线锯所用的结合剂的韧性、耐热性能和粘结性不好。本实验通过选取邻甲酚和一缩二乙二醇两种改性剂对酚醛树脂的韧性、耐热性能以及粘结性能进行改性,通过对其性能的测定,确定综合性能最优的改性酚醛树脂作为金刚石线锯的结合剂;通过对比两种锯丝基体的拉伸性能,确定金刚石线锯的基体;根据线锯基体的直径以及结合基层的厚度来确定磨料金刚石的粒径。本课题所做的研究如下:(1)树脂结合剂金刚石线锯锯丝基体的确定:通过直径为0.12mm的316L不锈钢钢丝和直径为0.15mm的琴钢丝做拉伸试验,对比各自拉伸强度,最终选择拉伸强度为2800MPa的0.12mm的316L不锈钢钢丝作为金刚石线锯的基体。(2)树脂结合剂金刚石线锯磨料的选择:选择400目的金刚石作为树脂结合剂金刚石线锯的磨料,对表面杂质处理。(3)邻甲酚改性酚醛树脂:邻甲酚可以显著提高酚醛树脂的耐热性能。实验得出,当邻甲酚含量为10wt%时,其性能最优;此时邻甲酚改性酚醛的黏度为1312.5mPa·s,固含量为76.2%,抗折强度为40.24MPa,抗冲击强度为2.7KJ/m2,邵氏硬度为85.4HD,抗剪切粘结强度为19.56MPa,摩擦系数最0.239,初始分解温度为314℃,10%和20%的质量保持率对应的温度为468℃和529℃,在600℃的时候,质量保持率高达50.27%。(4)邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂:一缩二乙二醇的加入,可以显著改善酚醛树脂的抗冲击韧性和抗剪切粘结强度。研究得出,当邻甲酚含量为10wt%,一缩二乙二醇的含量为15wt%的时候,邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的性能最优,适合用于制备金刚石线锯。其粘度为10500mPa·s,固含量为74.06%,抗折强度为50.91MPa,抗冲击强度为6.3KJ/m2,硬度为80.2HD,抗剪切粘结强度为32.81MPa,摩擦系数为0.216,在600℃的时候,质量保持率为39.8%。(5)对比纯酚醛树脂、邻甲酚改性酚醛树脂和邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂三种树脂,可以得出,邻甲酚改性酚醛树脂的耐热性能最好,在600℃的时候,质量保持率高达50.27%,但是其韧性和粘结强度过低,不适用于金刚石线锯的制备;但邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的韧性和粘结强度最好,耐热性能较邻甲酚改性酚醛树脂有少许的下降。综合各种性能,得出当邻甲酚含量为10wt%,一缩二乙二醇含量为15wt%的时候,邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的性能最优,适用于金刚石线锯的制备。(6)树脂结合剂金刚石线锯的涂覆:利用合成的邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂结合剂,选择合适的涂覆工具。并讨论了线锯对折前后的电镜对比图。根据实验中的经验,对树脂结合剂金刚石线锯在实际生产中可能遇到的问题进行了解答。
【关键词】：树脂结合剂金刚石线锯 改性酚醛树脂 邻甲酚 一缩二乙二醇
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ163;TG717
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景研究11-12
• 1.2 砂轮切片技术的研究现状12
• 1.3 线锯切割技术的研究现状12
• 1.4 固结磨粒金刚石线锯的研究现状12-18
• 1.4.1 电镀金刚石线锯的研究现状12-15
• 1.4.2 树脂结合剂合剂金刚石线锯的研究现状15-18
• 1.5 本课题研究的目的及意义18-21
• 1.5.1 课题研究的目的及意义18-19
• 1.5.2 课题的主要研究内容19-21
• 2 实验原料及工艺21-24
• 2.1 实验原材料21
• 2.2 实验仪器21-22
• 2.3 树脂结合剂金刚石线锯的制备工艺流程22-24
• 3 树脂结合剂金刚石线锯原材料的选择24-33
• 3.1 锯丝基体的选择及处理24-26
• 3.1.1 树脂结合剂金刚石线锯基体的选择24-25
• 3.1.2 树脂结合剂金刚石线锯基体的处理25-26
• 3.2 金刚石磨料的选择26-28
• 3.2.1 金刚石的形貌及性质26-27
• 3.2.2 金刚石磨料的选择和处理27-28
• 3.3 树脂结合剂的选择及性能测试方法28-32
• 3.3.1 金刚石线锯所用的树脂结合剂的选择28
• 3.3.2 改性酚醛树脂结合剂的性能检测方法28-32
• 3.4 小结32-33
• 4 改性酚醛树脂原料选择及合成工艺33-38
• 4.1 改性酚醛树脂结合剂的原料的选择33-35
• 4.1.1 苯酚33
• 4.1.2 甲醛33
• 4.1.3 催化剂33-34
• 4.1.4 改性剂34-35
• 4.2 改性酚醛树脂的合成反应机理35-37
• 4.2.1 甲醛和苯酚的加成反应35-36
• 4.2.2 缩聚反应36-37
• 4.3 改性酚醛树脂的合成工艺37-38
• 5 邻甲酚改性酚醛树脂的合成及性能分析38-53
• 5.1 邻甲酚改性酚醛树脂配方设计38-39
• 5.2 邻甲酚改性酚醛树脂的合成机理39-40
• 5.3 邻甲酚改性酚醛树脂的合成及性能分析40-50
• 5.3.1 邻甲酚改性酚醛树脂的合成40
• 5.3.2 邻甲酚改性酚醛树脂的固化40-43
• 5.3.3 邻甲酚改性酚醛树脂的性能分析43-50
• 5.4 小结50-53
• 6 邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的合成及性能分析53-69
• 6.1 邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的配方设计53-54
• 6.2 邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的合成机理54-55
• 6.3 邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的合成及性能分析55-66
• 6.3.1 邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的合成55
• 6.3.2 邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的固化55-57
• 6.3.3 邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的性能分析57-66
• 6.4 小结66-69
• 7 树脂结合剂金刚石线锯的制备69-74
• 7.1 树脂结合剂金刚石线锯涂覆装置的设计69
• 7.2 树脂结合剂金刚石线锯的涂覆工具的选择69-71
• 7.3 树脂结合剂金刚石线锯的涂覆及表面形貌的分析71-72
• 7.4 小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 作者简介、攻读硕士学位期间取得的学术成果82

【参考文献】

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本文编号：308227