电镀金刚石线锯出刃率与锯切性能研究
发布时间：2021-08-31 21:25
世界上约80%的光伏电池是由硅晶体制造,但硅晶片的高成本制约了光伏电池的广泛应用。光伏行业通过降低硅片非硅成本,追求平价上网,加快光伏清洁能源的推广应用。光伏硅切片加工是重要的机械加工工序,切片加工质量和效率对太阳能光伏电池的制造成本有重要影响。电镀金刚石线锯已广泛应用于光伏硅切片中,为降低光伏硅片的非硅成本,迫切需要高性能的电镀金刚石线锯和相应高效高质量切片加工技术。本文针对电镀金刚石线锯的形貌和切片加工性能开展研究,以电镀金刚石线锯表面上的镀镍层和磨粒的出刃率为主要分析对象,通过研究电镀金刚石线锯表面上磨粒出刃率、镀镍层对切片性能的影响、切片的材料去除率等问题,提出满足切片加工性能要求的电镀金刚石线锯表面磨粒出刃率的确定方法。研究工作对完善电镀金刚石线锯的质量检测手段、提高制造质量具有重要意义。本文的主要研究工作归纳如下:（1）根据电镀金刚石线锯的实际形貌,考虑磨粒真实形状及其在金刚石线锯表面上的分布情况,建立了电镀金刚石线锯的三维模型。基于电镀金刚石线锯三维模型,提出了磨粒出刃率检测标准参数和磨粒出刃率的计算方法,并利用电镀金刚石线锯三维模型对磨粒出刃率的检测方法进行了验证。（2...
【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线径发展趋势Ｐ５??
?山东大学硕士学位论文???研宄脆塑性转变机理。??＼?ＩＤＣ＝Ｃ＞??＜?２５０?ｒｎｎ?，???、、?Ｊ??＼?、一－乂??｛３＞??）ｈＴａ?卜ｕｎ??ｆｂ）??Ｉ?Ａｂｒａｓｉｖｅ?ａｒａｉｎ．?２?Ｄｕｃ（ｉｋ?ｃｈｉｐ?ｒｅｍｏｖａｌ；?３?Ｍｃｉａｌｌｉｃ?ｐｈａｓｅ：??４?Ｍａｃｈｉｎｅｄ?ｌａｙｅｒ：?５■?ｌｉｒｉｔｔｌｅ?ｃｈｉｐ?ｒｅｍｍ．ａｌ；?６－Ｍｋｒｏｃｒａｄ??图１－２脆性材料两种去除方式示意图ＰＩ??Ｔ．Ｇ．Ｂｉｆａｎ〇［２４］从材料去除能量的角度来看脆塑性转变，该理论的核心思想是脆??性模态材料去除的能量与加工尺寸的二次幂成正比，而材料因塑性变形而生成的??能量与加工尺度的三次幂成按比例成正相关关系，这意味着当加工尺寸足够小时，??材料的主要去除方式是塑性去除。该理论被广泛用于指导脆性材料的超精密加工，??基于该理论的建模方法又提出了预测临界未变形切屑厚度的方法。??为了更好地理解初性模态切削，许多学者进行压痕模型的研宄，该模型为塑性??与脆性之间的过渡提供了判据。在压痕试验中观察到，如果压痕的深度足够小，尖??锐的金刚石压头即使在最脆的材料，如玻璃中也会留下不可逆的变形区［２５］??Ｔ．Ｇ．ＢｉｆａｎｏＰＩ对玻璃进行临界切削深度的相关研究，利用金刚石压头对其施加??一定的载荷，进行了压痕实验。并且建立了静态条件下玻璃材料的临界切削深度公??式。根据Ｇｒｉｆｆｉｔｈ断裂裂纹扩展准则，玻璃材料的临界压痕深度４为：??ｆ?Ｋ??Ｊ?＝０．１５?—?（１－１）??式中，＆为断裂韧性，ＭＰａ?ｍ４；?／／为硬度，ＧＰａ；?￡为弹性模量，ＧＰａ。??根据众学者
、、。艺过程可知，对电镀金刚石线锯表面形貌起关键性作用的是上砂步骤。现在工业生??产中主要使用悬浮上砂法将金刚石磨粒固结在基体上。悬浮上砂法是指上砂槽镀??液中的金刚石磨粒因为搅拌而悬浮，并且当电镀金刚石线锯基体经过上砂槽时，因??电沉积作用而固结在基体上［５１］。显然这种上砂方式并不能控制金刚石磨粒固结在??电镀金刚石线锯基体的位置，由于上砂过程决定了电镀金刚石线锯的表面形貌，因??此实际中电镀金刚石线锯上的金刚石磨粒随机分布在其表面。如图２－１所示，为电??镀金刚石线锯的形貌电镜图，该图中的电镀金刚石线锯基体直径为７〇ｎｍ，可看出??金刚石磨粒在表面的位置分布较为随机。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响[J]. 郭俊文,苏宇飞. 工具技术. 2019(11)
[2]中国光伏产业现状与发展策略研究[J]. 刘方旭. 科技经济导刊. 2019(30)
[3]金刚线在硅晶体切割领域的应用研究[J]. 赵雷,李欢,胡孝伟. 电子工业专用设备. 2019(03)
[4]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)
[5]太阳能硅片切割用金刚线发展评述[J]. 孟雪,李和胜. 超硬材料工程. 2019(01)
[6]DW技术全面替换传统砂浆切割工艺研究和展望[J]. 赵雷,吴学宾. 电子工业专用设备. 2018(03)
[7]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)
[8]线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响[J]. 李宏达,秦军存,邢旭,明兆坤. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(05)
[9]金刚石线锯质量检验[J]. 周波,毛剑波. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(02)
[10]电镀金刚石线锯研究进展[J]. 代晓南,何伟春,栗正新. 超硬材料工程. 2017(01)
博士论文
[1]基于断裂强度的树脂金刚石线锯锯切单晶硅切片厚度研究[D]. 刘腾云.山东大学 2018
[2]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
[3]电镀金刚石线锯超声波切割实验装置的研制和加工机理的研究[D]. 张辽远.长春理工大学 2007
[4]环形电镀金刚石线锯加工技术及加工质量研究[D]. 孟剑峰.山东大学 2006
硕士论文
[1]树脂金刚石切割线对硅晶体切割机理的研究[D]. 董夫宁.青岛科技大学 2018
[2]金刚石砂轮三维形貌建模及磨削工程陶瓷的数值仿真与实验研究[D]. 赵小雨.湖南科技大学 2015
[3]KDP晶体固结磨粒线锯锯切应力场耦合分析[D]. 焦扬.山东大学 2014
[4]光伏硅片金刚石线多线切割机切割参数优化研究[D]. 范维.武汉理工大学 2013
[5]晶体硅的金刚石线锯切割性能研究[D]. 蔡二辉.南昌大学 2011
[6]线锯切割单晶硅的应力场及损伤层研究[D]. 刘加富.山东大学 2006
[7]高频感应钎焊法制备金刚石磨削工具及其性能评价[D]. 张国青.华侨大学 2005
本文编号：3375639
【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线径发展趋势Ｐ５??
?山东大学硕士学位论文???研宄脆塑性转变机理。??＼?ＩＤＣ＝Ｃ＞??＜?２５０?ｒｎｎ?，???、、?Ｊ??＼?、一－乂??｛３＞??）ｈＴａ?卜ｕｎ??ｆｂ）??Ｉ?Ａｂｒａｓｉｖｅ?ａｒａｉｎ．?２?Ｄｕｃ（ｉｋ?ｃｈｉｐ?ｒｅｍｏｖａｌ；?３?Ｍｃｉａｌｌｉｃ?ｐｈａｓｅ：??４?Ｍａｃｈｉｎｅｄ?ｌａｙｅｒ：?５■?ｌｉｒｉｔｔｌｅ?ｃｈｉｐ?ｒｅｍｍ．ａｌ；?６－Ｍｋｒｏｃｒａｄ??图１－２脆性材料两种去除方式示意图ＰＩ??Ｔ．Ｇ．Ｂｉｆａｎ〇［２４］从材料去除能量的角度来看脆塑性转变，该理论的核心思想是脆??性模态材料去除的能量与加工尺寸的二次幂成正比，而材料因塑性变形而生成的??能量与加工尺度的三次幂成按比例成正相关关系，这意味着当加工尺寸足够小时，??材料的主要去除方式是塑性去除。该理论被广泛用于指导脆性材料的超精密加工，??基于该理论的建模方法又提出了预测临界未变形切屑厚度的方法。??为了更好地理解初性模态切削，许多学者进行压痕模型的研宄，该模型为塑性??与脆性之间的过渡提供了判据。在压痕试验中观察到，如果压痕的深度足够小，尖??锐的金刚石压头即使在最脆的材料，如玻璃中也会留下不可逆的变形区［２５］??Ｔ．Ｇ．ＢｉｆａｎｏＰＩ对玻璃进行临界切削深度的相关研究，利用金刚石压头对其施加??一定的载荷，进行了压痕实验。并且建立了静态条件下玻璃材料的临界切削深度公??式。根据Ｇｒｉｆｆｉｔｈ断裂裂纹扩展准则，玻璃材料的临界压痕深度４为：??ｆ?Ｋ??Ｊ?＝０．１５?—?（１－１）??式中，＆为断裂韧性，ＭＰａ?ｍ４；?／／为硬度，ＧＰａ；?￡为弹性模量，ＧＰａ。??根据众学者
、、。艺过程可知，对电镀金刚石线锯表面形貌起关键性作用的是上砂步骤。现在工业生??产中主要使用悬浮上砂法将金刚石磨粒固结在基体上。悬浮上砂法是指上砂槽镀??液中的金刚石磨粒因为搅拌而悬浮，并且当电镀金刚石线锯基体经过上砂槽时，因??电沉积作用而固结在基体上［５１］。显然这种上砂方式并不能控制金刚石磨粒固结在??电镀金刚石线锯基体的位置，由于上砂过程决定了电镀金刚石线锯的表面形貌，因??此实际中电镀金刚石线锯上的金刚石磨粒随机分布在其表面。如图２－１所示，为电??镀金刚石线锯的形貌电镜图，该图中的电镀金刚石线锯基体直径为７〇ｎｍ，可看出??金刚石磨粒在表面的位置分布较为随机。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响[J]. 郭俊文,苏宇飞. 工具技术. 2019(11)
[2]中国光伏产业现状与发展策略研究[J]. 刘方旭. 科技经济导刊. 2019(30)
[3]金刚线在硅晶体切割领域的应用研究[J]. 赵雷,李欢,胡孝伟. 电子工业专用设备. 2019(03)
[4]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)
[5]太阳能硅片切割用金刚线发展评述[J]. 孟雪,李和胜. 超硬材料工程. 2019(01)
[6]DW技术全面替换传统砂浆切割工艺研究和展望[J]. 赵雷,吴学宾. 电子工业专用设备. 2018(03)
[7]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)
[8]线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响[J]. 李宏达,秦军存,邢旭,明兆坤. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(05)
[9]金刚石线锯质量检验[J]. 周波,毛剑波. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(02)
[10]电镀金刚石线锯研究进展[J]. 代晓南,何伟春,栗正新. 超硬材料工程. 2017(01)
博士论文
[1]基于断裂强度的树脂金刚石线锯锯切单晶硅切片厚度研究[D]. 刘腾云.山东大学 2018
[2]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
[3]电镀金刚石线锯超声波切割实验装置的研制和加工机理的研究[D]. 张辽远.长春理工大学 2007
[4]环形电镀金刚石线锯加工技术及加工质量研究[D]. 孟剑峰.山东大学 2006
硕士论文
[1]树脂金刚石切割线对硅晶体切割机理的研究[D]. 董夫宁.青岛科技大学 2018
[2]金刚石砂轮三维形貌建模及磨削工程陶瓷的数值仿真与实验研究[D]. 赵小雨.湖南科技大学 2015
[3]KDP晶体固结磨粒线锯锯切应力场耦合分析[D]. 焦扬.山东大学 2014
[4]光伏硅片金刚石线多线切割机切割参数优化研究[D]. 范维.武汉理工大学 2013
[5]晶体硅的金刚石线锯切割性能研究[D]. 蔡二辉.南昌大学 2011
[6]线锯切割单晶硅的应力场及损伤层研究[D]. 刘加富.山东大学 2006
[7]高频感应钎焊法制备金刚石磨削工具及其性能评价[D]. 张国青.华侨大学 2005
本文编号：3375639
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