电火花沉积金刚石线锯丝制作装置研制
发布时间：2021-10-13 08:33
随着半导体产业的发展,碳化硅（SiC）单晶材料因为其带隙宽、热导率高、化学稳定性好等优点,被广泛应用与航空航天、原油勘探等及其重要的领域,从而对SiC基片的制作提出了更高的要求。电镀金刚石线锯丝因为其切缝窄、切片质量好、切割环境清洁等优势被广泛应用于Si等晶体切片加工,但在SiC等超硬晶体材料切片加工中线锯丝寿命短,切片效率低。电火花沉积技术因其工艺简单、对环境污染小、沉积层与基体结合强度高等优点,被应用于金刚石线锯丝制作,电火花沉积金刚石线锯丝在超硬晶体切片加工领域具有广阔应用前景。本文利用电火花沉积技术,对电火花沉积金刚石线锯丝制作工艺及其设备进行了研究;通过分析硬质合金特性,提出了压缩粉体电极的制作配方;结合正交实验,对电火花沉积过程中各项电参数对线锯丝制作的影响进行了研究,并验证了所研制装置的可行性。本文主要研究工作总结如下:（1）确定了电火花沉积金刚石线锯丝制作装置设计方案。通过分析电火花沉积技术的基本原理,结合金刚石线锯丝制作技术,确定采用旋转电极在空气介质中进行电火花沉积;采用四个旋转电极,对边分别沉积顺序,对线锯丝基体四个侧面进行依次沉积;基体选用横式布置方案,利于多台...
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１金刚石线锯丝截面图［Ｍ］??
为改善线锯丝综合性能，提高基体与树脂的结合强度，毛炜等学者，特殊的??基体处理液对基体进行了预处理，使基体表面出现凹凸不平的情况，使结合剂能??更好的与基体结合，提高了结合剂与基体的结合强度［２３］。同时还设计了如图１－４??所示的紫外光固化涂附树脂结合剂固结金刚石磨粒线锯丝制作装置，实现了线锯??丝的连续生产，且最大制作速度可达到２０ｍ／ｍｉｎ。通过该装置制作了直径为０．３３ｍｍ??的金刚石锯丝，使用以该工艺所生产的的金刚石锯丝进行切割实验，发现与传统??的树脂结合剂金刚石线锯丝相比，该线锯丝切割性能更为优异。??、Ｆ??三三，５??１放线轮；２聚乙烯线；３树脂磨粒混合物；４涂覆杯；５ＵＶ固化炉；６线锯丝；７收线轮??图１－４紫外光固化涂覆工艺原理图［２３］??树脂结合剂金刚石线锯丝制作工艺简单，固结速度快，制作成本低，但还存??在磨粒把持强度低、结合层与基体结合强度不足等问题，使得线锯丝寿命较短［２４］。??４??
山东大学硕士学位论文??础上提出了一种如图１－６所示的利用环形毛带制备电镀金刚石线锯丝的方法，其与??上述方法最大不同点为在加厚镀过程中，使用环形毛带与基体直接接触，且同步??移动［２６］。在电镀过程中，悬浮在电镀液中的金刚石磨粒吸附在环形毛带上，包覆??在基体周围随毛带一同运动，保持基体周围金刚石磨粒浓度，同时加快电镀线锯??丝制作速度。??Ｉ?來?＾－ｎ??１?２?３??１镍阳极；２带轮；３环形毛带；４电镀槽；５搅拌器；６基体??图１－６环形毛带法原理图［２６］??电镀法制造锯丝对比树脂结合剂金刚石线锯丝，提升了磨粒的把持力，但对??于ＳｉＣ等超硬晶体仍然存在把持力小、磨粒易脱落的问题［３Ｇ］。同时电镀金刚石线??锯丝在制作过程中还存在制作工艺复杂、环境友好型差、降低机体抗强度致使切??割过程中容易断丝等问题［３１］。??１．３线锯丝的失效形式分析??锯丝失效分为锯丝断裂和锯丝磨损。锯丝的断裂主要体现在疲劳断裂和锯丝??的拉断，锯丝磨损主要体现在磨粒磨损、磨粒脱落及结合层磨损这几个方面［３２］。??１．３．１线锯丝磨损分析??线锯丝加工过程线锯丝磨损严重，由于ＳｉＣ材料的高硬度，加工过程线锯丝??磨损现象更为明显，大大缩短线锯丝寿命。金刚石颗粒的磨损经历抛光磨损、局??部破碎、整体破碎；脱落主要是较大冲击下金刚石内部缺陷产生主裂纹扩展
【参考文献】：
期刊论文
[1]钎焊金刚石线锯的失效模式研究[J]. 张国青,黄辉,徐西鹏. 硅酸盐通报. 2015(08)
[2]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)
[3]基于Arduino的智能环境监控系统设计[J]. 渠淼,牛国锋,冒张霄,孙丹丹. 微型机与应用. 2014(20)
[4]双层紫外光固化树脂金刚石锯丝研究[J]. 裘腾威,许雪峰,姚春燕,彭伟,顾冬. 机械设计与制造工程. 2013(07)
[5]金刚石线锯切割单晶硅表面缺陷与锯丝磨损分析[J]. 黄波,高玉飞,葛培琪. 金刚石与磨料磨具工程. 2011(01)
[6]基于放电沉积的金刚石磨粒层制备实验研究[J]. 余剑武,廖玉山,尚振涛,盛晓敏,万隆,刘小磐. 湖南大学学报(自然科学版). 2010(11)
[7]不同介质中电火花修整金属基金刚石砂轮的研究[J]. 洪建军,蔡兰蓉,胡德金. 电加工与模具. 2008(06)
[8]汽中电火花加工技术研究[J]. 高清,张勤河,苏树朋,张建华. 中国机械工程. 2008(21)
[9]固结磨料金刚石线锯制造方法和切割形式的研究进展[J]. 高伟,窦百香,刘伟. 金刚石与磨料磨具工程. 2008(05)
[10]环形电镀金刚石线锯断裂失效分析[J]. 高伟,窦百香. 工具技术. 2008(09)
博士论文
[1]微细电火花沉积与去除可逆加工关键技术研究[D]. 彭子龙.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]SiC晶片精密研磨工艺及其表面损伤研究[D]. 李伟.广东工业大学 2013
[2]金刚石磨粒层的电火花沉积制备工艺实验研究[D]. 廖玉山.湖南大学 2011
[3]超音速火焰喷涂WC-Co涂层性能研究[D]. 李南翔.大连海事大学 2010
[4]感应钎焊制作金刚石线锯的基础研究[D]. 王波.南京航空航天大学 2010
[5]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
[6]树脂结合剂金刚石锯丝的研制[D]. 李绍杰.山东大学 2008
本文编号：3434313
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１金刚石线锯丝截面图［Ｍ］??
为改善线锯丝综合性能，提高基体与树脂的结合强度，毛炜等学者，特殊的??基体处理液对基体进行了预处理，使基体表面出现凹凸不平的情况，使结合剂能??更好的与基体结合，提高了结合剂与基体的结合强度［２３］。同时还设计了如图１－４??所示的紫外光固化涂附树脂结合剂固结金刚石磨粒线锯丝制作装置，实现了线锯??丝的连续生产，且最大制作速度可达到２０ｍ／ｍｉｎ。通过该装置制作了直径为０．３３ｍｍ??的金刚石锯丝，使用以该工艺所生产的的金刚石锯丝进行切割实验，发现与传统??的树脂结合剂金刚石线锯丝相比，该线锯丝切割性能更为优异。??、Ｆ??三三，５??１放线轮；２聚乙烯线；３树脂磨粒混合物；４涂覆杯；５ＵＶ固化炉；６线锯丝；７收线轮??图１－４紫外光固化涂覆工艺原理图［２３］??树脂结合剂金刚石线锯丝制作工艺简单，固结速度快，制作成本低，但还存??在磨粒把持强度低、结合层与基体结合强度不足等问题，使得线锯丝寿命较短［２４］。??４??
山东大学硕士学位论文??础上提出了一种如图１－６所示的利用环形毛带制备电镀金刚石线锯丝的方法，其与??上述方法最大不同点为在加厚镀过程中，使用环形毛带与基体直接接触，且同步??移动［２６］。在电镀过程中，悬浮在电镀液中的金刚石磨粒吸附在环形毛带上，包覆??在基体周围随毛带一同运动，保持基体周围金刚石磨粒浓度，同时加快电镀线锯??丝制作速度。??Ｉ?來?＾－ｎ??１?２?３??１镍阳极；２带轮；３环形毛带；４电镀槽；５搅拌器；６基体??图１－６环形毛带法原理图［２６］??电镀法制造锯丝对比树脂结合剂金刚石线锯丝，提升了磨粒的把持力，但对??于ＳｉＣ等超硬晶体仍然存在把持力小、磨粒易脱落的问题［３Ｇ］。同时电镀金刚石线??锯丝在制作过程中还存在制作工艺复杂、环境友好型差、降低机体抗强度致使切??割过程中容易断丝等问题［３１］。??１．３线锯丝的失效形式分析??锯丝失效分为锯丝断裂和锯丝磨损。锯丝的断裂主要体现在疲劳断裂和锯丝??的拉断，锯丝磨损主要体现在磨粒磨损、磨粒脱落及结合层磨损这几个方面［３２］。??１．３．１线锯丝磨损分析??线锯丝加工过程线锯丝磨损严重，由于ＳｉＣ材料的高硬度，加工过程线锯丝??磨损现象更为明显，大大缩短线锯丝寿命。金刚石颗粒的磨损经历抛光磨损、局??部破碎、整体破碎；脱落主要是较大冲击下金刚石内部缺陷产生主裂纹扩展
【参考文献】：
期刊论文
[1]钎焊金刚石线锯的失效模式研究[J]. 张国青,黄辉,徐西鹏. 硅酸盐通报. 2015(08)
[2]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)
[3]基于Arduino的智能环境监控系统设计[J]. 渠淼,牛国锋,冒张霄,孙丹丹. 微型机与应用. 2014(20)
[4]双层紫外光固化树脂金刚石锯丝研究[J]. 裘腾威,许雪峰,姚春燕,彭伟,顾冬. 机械设计与制造工程. 2013(07)
[5]金刚石线锯切割单晶硅表面缺陷与锯丝磨损分析[J]. 黄波,高玉飞,葛培琪. 金刚石与磨料磨具工程. 2011(01)
[6]基于放电沉积的金刚石磨粒层制备实验研究[J]. 余剑武,廖玉山,尚振涛,盛晓敏,万隆,刘小磐. 湖南大学学报(自然科学版). 2010(11)
[7]不同介质中电火花修整金属基金刚石砂轮的研究[J]. 洪建军,蔡兰蓉,胡德金. 电加工与模具. 2008(06)
[8]汽中电火花加工技术研究[J]. 高清,张勤河,苏树朋,张建华. 中国机械工程. 2008(21)
[9]固结磨料金刚石线锯制造方法和切割形式的研究进展[J]. 高伟,窦百香,刘伟. 金刚石与磨料磨具工程. 2008(05)
[10]环形电镀金刚石线锯断裂失效分析[J]. 高伟,窦百香. 工具技术. 2008(09)
博士论文
[1]微细电火花沉积与去除可逆加工关键技术研究[D]. 彭子龙.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]SiC晶片精密研磨工艺及其表面损伤研究[D]. 李伟.广东工业大学 2013
[2]金刚石磨粒层的电火花沉积制备工艺实验研究[D]. 廖玉山.湖南大学 2011
[3]超音速火焰喷涂WC-Co涂层性能研究[D]. 李南翔.大连海事大学 2010
[4]感应钎焊制作金刚石线锯的基础研究[D]. 王波.南京航空航天大学 2010
[5]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
[6]树脂结合剂金刚石锯丝的研制[D]. 李绍杰.山东大学 2008
本文编号：3434313
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