一、產(chǎn)品介紹與優(yōu)點
電鍍金剛石線鋸是用電鍍的方法在金屬絲(線)(基體)上 沉積一層金屬(一般為鎳及鎳鈷合金)并在沉積的金屬內(nèi)固結(jié)金剛石磨料制成的一種線性超硬材料工具。金屬鍍層是結(jié)合劑,金剛石磨料用于切削加工。電鍍金剛石線鋸根據(jù)需要可制成不同的直徑和長度;線鋸可以裝在不同設備上形成不同的加工方式,如往復循環(huán)(鋸架)式、高速帶鋸式、線切割式等。對硬脆材料的加工,線鋸不僅可以切割薄片,也可加工曲面,更可以用于小孔的研修,其應用前景十分廣闊。
與其它加工技術相比,電鍍金剛石線鋸具有其獨特的優(yōu)點:
1. 與游離磨料線鋸相比,其加工效率更高,能耗更低。
2.可避免燒結(jié)金剛石工具制造過程中的混料、制粒、燒結(jié)、焊接(或注 塑)等繁瑣工序
3.可用于對電子放電加工EDM無法加工的 非導體進行加工。
4.金剛石線鋸纏繞在滾筒周圍,可以同時對 加工件(如硅棒)進行多次切割,并且可以同時對多個加工件進 行加工;
5.由于燒結(jié)金剛石線鋸串珠之間存在間距,間距部分 可能過早地磨損導致鋼絲(線)的斷裂[w],而電鍍金剛石線鋸 中金剛石的連續(xù)分布,可避免線鋸的過早斷裂;
6.與圓鋸和帶 鋸相比,線鋸能靈活地改變切割方向,可以用于加工復雜的幾何 形狀;
7.由于線鋸直徑小(一般<1_),加工時切口損失小,這對于成本昂貴的半導體和寶石的加工具有重要的意義。
二.電鍍金剛石線鋸的基本材料
1基體材料
電鍍金剛石線鋸的基體材料為金屬絲(線)。金屬絲(線)可以是鋼絲(線)、不銹鋼絲(線)、鎢鉬絲(線)、鉬絲(線)和黃銅絲 (線)。為適應加工,基體材料應選用抗拉強度高且韌性較好 的材料;為便于電鍍,其電極電位應低于沉積金屬(如鎳及鎳合 金)的電位。金屬絲(線)的直徑與長度的確定應根據(jù)被加工材 料、加工方式及設備條件而定。一般情況下,為節(jié)省被加工材 料,提高線柔性應盡量選用小直徑的金屬絲(線)。目前,人們研 究較多的是采用鋼絲作為基體材料。
2.金剛石
為了便于電鍍,并且使線鋸的直徑控制在一定的范圍內(nèi),電鍍金剛石線鋸一般采用顆粒比較細小的金剛石。對于復合電鍍,第二相粒子金剛石的顆粒越小,越有利于復合電鍍,在金屬 絲(線)的表面沉積的越多。金剛石的顆粒越小,在 鋼絲(線)的表面沉積的越多。研究表明:微米金剛石復合鍍層具有較好的耐 磨性,納米金剛石復合鍍層耐磨性受熱處理溫度的影響十分顯著,而微米金剛石復合鍍層的耐磨性隨熱處理溫度的變化并不明顯。納米金剛石復合鍍層的耐磨性主要由基質(zhì)決定,納米金剛石的加人并沒有明顯改變鍍層的耐磨性及其磨損機制,而微米金剛石復合鍍層的耐磨性并不主要取決于基質(zhì),更主要的作用因素是復合粒子,即微米金剛石改變了鍍層的磨損機制,使復合鍍層具有更好的耐磨性。因此,從耐磨性角度來說,金剛石顆粒并不是越小越好,需要具有一定的粒徑。
3.電鍍液
電鍍金剛石線鋸一般采用復合電鍍鎳(或鎳合金)的方法制造。復合電鍍鎳(或鎳合金)令剛石用的電鍍液配方有多種,常見的是以硫酸鎳為主鹽。但對于有彎曲運動的電 鍍金剛石線鋸的最佳選擇則是以氨基磺酸鎳為主鹽的鍍液,其具有鎳沉積速度快、內(nèi)應力小和適宜等時性等優(yōu)點,因此特別適合電鍍金剛石線鋸。
三.電鍍金剛石線鋸的制備工藝
1.預處理
基體材料預處理:為了增強鍍層與基體的結(jié)合力,電鍍前需要對基體進行預處理。電鍍金剛石線鋸的預處理工序與普通電鍍的預處理工序基本相同,一般包括:打磨、堿洗除油和酸 洗活化。采用砂紙和氧化鋁粉進行打磨除掉基體表面的毛刺和 銹;堿洗除油和酸洗活化的目的是去除基體表面的附著物,露出金屬晶格,在電鍍時得到與基體結(jié)合良好的金屬鍍層。堿洗 除油和酸洗活化在超聲波中進行效果更好。
金剛石預處理:電鍍前對金剛石進行預處理。首先將金剛石在NaOH溶液中煮沸十分鐘,去除表面油污。再在HNOj 中煮沸二十分鐘,去除表面雜質(zhì),同時使金剛石表面粗糙和達到親水的目的,以加強金剛石表面與鍍層的結(jié)合能力。酸煮冷卻后 反復水洗至中性,用鍍液浸泡備用。
2. 電鍍
復合電鍍工序一般包括預鍍、上砂和加厚鍍。
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預鍍:預鍍是為了在基體與金剛石之間鍍上一層過渡層。過渡層不含金剛石,有兩個作用:一方面可以阻止基體“氫 脆”發(fā)生,另一方面可以確保鍍層(結(jié)合劑)與基體具有足夠的結(jié)合力。預鍍初期采用沖擊電流可以提高鎳的覆蓋能力,增加底層與基體的結(jié)合面積,有利于得到平整光滑的鍍層。預鍍液配方較多,大部分采用以硫酸鎳為主鹽的預鍍液配方。
(2)上砂:上砂是把金剛石作為第二相粒子復合電鍍到基體 上的工序,是復合電鍍的最關鍵部分。工業(yè)用人造金剛石磨料分為磨粒(平均粒徑41. 5?109(
Vm)和微粉兩種。
(3)加厚鍍:上砂時,與金剛石同時沉積到基體上的金屬鍍層一般比較薄,為提高結(jié)合劑(金屬鍍層)對金剛石磨料的把持 力,上砂后,需要將鋸絲移人加厚鍍槽中進行加厚處理。加厚鍍 鍍液中一般不含金剛石,并且加厚鍍鍍覆時間較長,鍍層較厚。
(4)后鱗處理
電鍍時,在陰極上析出金屬的同時,往往還有氫離子在陰極 上還原,其中一部分形成氫氣放出,另一部分則以氫原子的形態(tài) 滲人基體金屬及鍍層的晶格點陣中,使基體金屬及鍍層軔性下 降而變脆,發(fā)生“氫脆”現(xiàn)象。因此,為了防止“氫脆”現(xiàn)象的發(fā)生 和減少鍍層殘余應力,增加金屬結(jié)合劑的硬度和耐磨性,電鍍完成后需要進行除氫和后續(xù)處理。具體方法是電鍍后將線鋸置于 一定的加熱裝置中,并保溫一段時間。將2 種不同的線鋸分別在150?200°C和350T:進行后續(xù)處理。將線鋸置于200?250T:的烘箱中,保溫2h進行除氫處理。
四.電鍍金剛石線鋸的未來研究方向
1.電鍍金剛石線鋸在非金屬材料和非導電體材料的加工方面 得到了廣泛的應用,已成為研究的熱點。目前,研究電鍍金剛石線鋸用的基體,主要是鋼絲基體,對其它基體的研究比較少,基體材料比較單一,因此進一步拓展電鍍金剛石線鋸用的基體將成為研究方向之一。
2.電鍍金剛石線鋸對于泡沫陶瓷具有很好的切割效果,而對于木材的加工,電鍍金剛石線鋸的金剛石易于脫落,壽命較短。進一步增強結(jié)合劑對金剛石的把持力,開發(fā)更加持久、耐用的電鍍金剛石線鋸將成為研究方向之一。
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我公司生產(chǎn)的金剛石線鋸專用粉
產(chǎn)品特征:原料采用MBD系列優(yōu)質(zhì)金剛石,經(jīng)特殊的整形、分級工藝、粒度分布集中、顆粒形狀呈等積塊狀。
產(chǎn)品用途:適用于線鋸等切割工具的制造,單晶硅、多晶硅、寶石、石英、液晶玻璃、半導體等硬脆新材料的磨削。