电镀金刚石线锯的基线镀前脱除缺陷黄铜保护镀层技术的研究

以镀铜碳钢丝为基线,在其表面电镀镍与金刚石复合层制成金刚石线锯,用于高硬脆材料的切割。线锯高速切割时易发生扭转,若所镀复合层与基线结合力不佳则易分层导致线锯报废。现有技术制备的线锯存在复合层与基线结合力不适合高速切割的缺陷。在探讨其成因的基础上,设计了物理法基线镀前脱除缺陷黄铜保护镀层工艺和装置,可选择性脱除缺陷黄铜镀层,用于制备电镀金刚石线锯。结果表明:该技术可脱除基线表面的缺陷黄铜镀层,提高复合层与基线的结合力,制备的金刚石线锯可满足扭转、折断和破断试验的要求,适合高速切割。

超声辅助金刚石线锯复合切割技术的研究进展

硬脆材料与复合材料等高性能材料在多个领域广泛应用,其切割主要采用金刚石线锯加工技术。近年来,对切割加工质量和效率的要求不断提高,超声辅助金刚石线锯复合切割技术逐渐发展起来。超声辅助金刚石线锯复合切割技术提高了锯切效率和加工表面质量,延长了锯丝服役寿命,是未来的重要发展方向。文章从超声辅助金刚石线锯复合切割技术的加工原理、加工质量和影响因素等方面概述了该技术的研究现状,并对未来需进一步研究的问题和发展方向进行了展望。

金刚石线锯电火花复合切割硬脆半导体的研究进展

太阳能光伏产业和电子工业的迅速发展对使用的晶体硅等硬脆半导体材料的切割提出了更高的要求。为了进一步提高硬脆半导体的切割加工质量和生产效率、降低生产成本,金刚石线锯电火花复合切割技术开始被应用到硬脆半导体的切割中。文章从加工原理、工艺性能和影响因素等方面综述了金刚石线锯电火花复合切割硬脆半导体材料的研究现状,并对后续的发展和研究方向进行了展望。

电镀金刚石线锯的研究现状

电镀金刚石线锯是用电镀的方法在金属丝(线)上沉积一层金属,并在沉积的金属内固结金刚石磨料制成的一种线性超硬材料工具。综述了电镀金刚石线锯的原理、模型和特点,以及制备过程中使用的材料(基体材料、金刚石和电镀液)和工艺及其应用实例,并对电镀金刚石线锯的进一步发展进行了展望。为开展电镀金刚石线锯的研究和生产提供了一定的指导。

金刚石线锯横向超声振动切割SiC单晶表面粗糙度预测

把横向超声振动应用到金刚石线锯切割硬脆材料加工中,基于冲量原理分析了线锯横截面上不同位置处金刚石磨粒对工件的法向锯切力。应用压痕断裂力学理论,定量分析了在法向和切向载荷共同作用下磨粒下方中位/横向裂纹扩展的长度和深度。研究了振动磨粒在工件上间歇加载和卸载使横向裂纹优先扩展并抑制中位裂纹扩展的屏蔽效应。建立了横向振动线锯切割硬脆材料时线锯横截面不同位置处磨粒的材料去除模式模型,得到了横向振动线锯切割硬脆材料晶片表面粗糙度的预测公式。以Si C单晶为切割对象,进行普通线锯和横向超声振动线锯切割对比试验,测定线锯的锯切力和晶片表面粗糙度,并对表面形貌进行观察。结果表明,横向超声振动线锯切割Si C是以脆性去除为主塑性去除为辅的混合材料去除模式;同等试验条件下,超声振动线锯切割能使晶片表面粗糙度降低25.7%。表面粗糙度测试结果与理论预测具有较好的一致性。

切削液对金刚石线锯切割单晶硅片质量的影响

选择4种切削液进行了电镀金刚石线锯切割单晶硅片的试验,研究了不同种类切削液对硅片的表面形貌、表面粗糙度、翘曲度和总厚度偏差的影响,分析了切削液对线锯切片过程的作用机理。研究结果表明,合成液对提高硅片的表面形貌质量,降低硅片的表面粗糙度、翘曲度和总厚度偏差的综合效果最好。

超声横向激励下轴向运动金刚石线锯振动切割分析

金刚石线锯由于切缝窄、柔性好而广泛应用于Si、SiC等超硬脆材料的切割过程中,而超声振动在硬脆材料加工方面具有独特的优势。将超声振动应用于线锯切割过程中,在分析轴向运动弦线振动模型的基础上,利用变量分离求解出线锯在两种不同位置超声激励下横向受迫振动位移场的函数表达式以及线锯系统自然频率的函数表达式;研究讨论了线锯系统的参数对固有频率的影响;分析了线锯临界速度以及线锯往复切割时线锯中点振幅与超声激振线锯系统参数的关系;提出了工件进给速度是影响超声振动线锯切割模式的决定因素。用多普勒激光测振仪对线锯的固有频率、线锯超声激励频率和在振动切割SiC中线锯不同点处的频率进行测定,并对线锯施加超声和不施加超声切割SiC进行了对比实验。结果表明超声振动切割能减小23%～38%的切割力,能明显改善切割表面的质量。测定和实验结果与模型分析有较好的一致性。

金刚石线锯切割多晶硅片表面特性与酸刻蚀制绒问题

为解决金刚石切割多晶硅片与常规HF-HNO3-H2O混合酸湿法制绒技术不兼容的问题，对金刚石切割多晶硅片的表面特性和大幅度提高混合酸溶液中HF的比例进行了刻蚀制绒实验．结果表明，金刚石线切割多晶硅片表面存在约33％的光滑条带区域，其余为与砂浆切割硅片表面相近的粗糙崩坑区域；这些光滑区域使得金刚石切割多晶硅片表面光反射率比砂浆切割多晶硅片高3％～4％；而且光滑区域在富HN0。和富HF的HF—HNO3-H2O混合酸溶液中均较难于腐蚀，使其刻蚀制绒后反射率比砂浆切割多晶硅片低1％～2％，制绒后的金刚石切割多晶硅片反射率比制绒后的砂浆切割多晶硅片高4％～6％，不能满足太阳电池生产要求．富HNO3和富HF两种酸刻蚀体系，均不能解决金刚石切割多晶硅片的制绒问题．

往复式电镀金刚石线锯切割单晶硅片特性研究

通过往复式电镀金刚石线锯切割单晶硅片实验,分析了切片表面的微观形貌特点,研究了锯丝速度与进给速度对硅片的表面粗糙度、总厚度偏差(TTV)、翘曲度与亚表面损伤层厚度(SSD)的影响规律。结果表明:线锯锯切时材料以脆性模式去除,锯切表面的微观形貌呈现部分沟槽与断续划痕,并存在大量凹坑;锯丝速度增大,进给速度减小,表面粗糙度与SSD减小;锯丝速度增大,进给速度增大,硅片的翘曲度也随之增大;硅片TTV值与锯丝速度和进给速度的匹配关系相关。

金刚石线锯切割单晶硅表面缺陷与锯丝磨损分析

采用电镀金刚石线锯对单晶硅进行了锯切实验,使用扫描电子显微镜对单晶硅锯切的表面缺陷与锯丝失效机理进行了研究,分析了走丝速度和工件进给速度对锯切单晶硅表面缺陷特征的影响。分析发现:线锯锯切的硅片表面缺陷主要有较长较深的沟槽、较浅的断续划痕、材料脆性去除留下的表面破碎及个别较大较深的凹坑。走丝速度增大,工件进给速度降低,锯切材料的表面缺陷逐渐由以脆性破碎凹坑为主转,变为以材料微切削去除留下的塑性域剪切沟槽为主。锯丝的主要失效形式为金刚石磨粒的脱落,脱落的磨粒在锯切过程中被挤压嵌入加工表面造成较大尺寸较深的凹坑,对材料表面和亚表面质量的损害更为严重。

金刚石线锯的复合电镀工艺研究进展

金刚石线锯的复合电镀制备方法是通过金属电沉积的方式将金刚石磨料掺杂到金属镀层中,在锯丝表面形成复合镀层,最终制造出一种线性超硬工具的过程。本课题综述了金刚石线锯的复合电镀工艺的原理特点以及制备时的材料选取和制备工艺过程,并对其工艺方面做出总结和展望。

金刚石线锯超声切割二氧化锆陶瓷的实验研究

本文采用电镀金刚石锯超声振动切割加工方法研究了磨粒度、线往复运动频率、侧向压力等工艺参数对二氧化锆陶瓷材料去除率的影响及表面粗糙度的关系。实验结果表明该种加工方法与相同实验条件下的未施加超声振动相比当磨料粒度为180#、线锯往复运动频率450 Hz、侧向压力10 N时,其加工材料去除率为21.8 mm/min;而未施加超声振动,其加工材料去除率仅7.5 mm/min;提高了近3倍。表面粗糙度也由Ral.3-1.5μm降低到Ra0.7-0.8μm。从其加工表面的形貌特征可以清楚地看到,施加超声振动的切割表面与未施加超声振动的切割表面相比,其加工表面没有明显的切割条纹,是一种云雾状表面。这一点与测得的表面粗糙度的结果一致。

电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工方法

利用自制的实验设备研究电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工脆性材料。实验结果表明,该种加工方法与相同实验条件下的非施加超声振动相比,具有加工材料去除率高、表面质量好、破碎小等特点,为硬脆材料的切割提供一种新的有效加工方法。

金刚石线锯悬浮上砂法制作工艺的研究

悬浮上砂法的基本原理是将锯丝基体放置在上砂槽中,槽中的金刚石微粉通过搅拌悬浮在镀液中,通过金属的电沉积将悬浮在镀液中的金刚石微粉固结在芯线基体上。利用悬浮上砂法,以0.3 mm的高碳钢丝为基体,选取M20/30～M22/36的金刚石微粉为磨料,选用瓦特型镀液制造金刚石线锯。结果表明:随着上砂电流密度、上砂时间、搅拌速度和金刚石微粉浓度的增加,锯丝表面金刚石微粉的沉积量逐渐增加,当增加到一定值之后不再继续增加。实验得到的最佳的上砂工艺参数为:上砂电流密度5A/dm2,上砂时间4 min,搅拌速度200 r/min,金刚石微粉浓度30 g/L。

电镀金刚石线锯锯切轨迹的研究

基于冲量理论和振动加工理论,对电镀金刚石线锯锯切过程进行了分析,并对锯切过程中各个阶段的接触状态进行了有限元计算,得出在稳定接触状态下应力沿工件宽度方向分布均匀的结论。结合电镀金刚石锯切实验,采用叠加原理建立了锯切轨迹的数学方程,得到了轨迹计算曲线。通过与实际切割轨迹形貌的对比,计算曲线和实际轨迹曲线之间的误差小于15%,吻合程度较高,为金刚石线锯锯切工艺参数的优化提供了参考依据。

锯切力作用下电镀金刚石线锯随机振动研究

考虑锯切力的随机性,由模态分析法导出了线锯切割运动方程的传递函数。由于电镀金刚石线锯单位长度质量很小而张紧力较大,临界速度大大高于线锯速度,所以线锯加工一般不会发生失稳现象。在传递函数的基础上,分析了线锯速度和张紧力对振动的影响,由此得出,在一定范围内,可通过增加线锯张紧力来减小振动,当线锯速度小于一定值时,振动基本不随速度的增加而增大。

横向超声振动对金刚石线锯切割硬脆材料锯切力及临界切削深度的影响

硬脆晶体材料,如SiC、Ge和Si等,由于其临界切削深度极小,常规加工方法很难实现塑性模式加工,研究横向超声振动金刚石线锯对硬脆材料锯切力和临界切削深度的影响有重要意义。在研究线锯受迫振动的基础上,分析金刚石线锯在横向超声波激励下柔性旋转点切割硬脆材料的条件;用特征函数对超声激励下金刚石线锯的振动切割状态进行表征;应用磨削理论建立了单颗金刚石磨粒切割硬脆材料的力学模型;推导出超声振动激励下金刚石线锯锯切硬脆材料临界切削深度的计算公式。以单晶SiC为对象,进行了超声振动线锯切割和普通线锯切割对比试验。结果表明相同条件下,超声振动线锯切割SiC的锯切力比普通线锯的锯切力减少22.4%-64.2%,临界切削深度增加1倍,晶片表面粗糙度有明显的改善。试验结果与理论分析具有良好的一致性。

金刚石线锯切割设备现状分析

随着光伏、半导体等高精端产业的发展,硬脆性材料,如晶体硅、蓝宝石、特种陶瓷等材料的切割加工显得尤为重要。近年来,世界各国大力投入研究开发,新工艺,新设备不断涌现。金刚石线锯切割成为研究和发展的主流趋势,文章介绍国外切割设备研究的最新进展以及国内发展状况,分析其性能优势,展望金刚石线切割设备应用前景。

金刚石线锯的研究现状与进展

金刚石线锯能够对硬脆材料进行精密、窄锯缝切割 ,已逐渐取代内圆锯 ,广泛应用于半导体和光电池切片加工 ,并在陶瓷、石英、木材等加工中显示出独特优势。对国内、外金刚石线锯研究现状进行总结 。

电镀金刚石线锯的制造工艺研究

利用复合电镀法,以直径0.3mm的琴钢丝为基体,选取400#的金刚石作为磨料,选用瓦特型镀液,采用埋砂法制造金刚石线锯。利用显微镜测试了镀层厚度,利用体视显微镜观察了线锯形貌。结果表明,上砂电流密度在2.0A/dm2,上砂时间20min时能够获得金刚石磨粒分布均匀、与基体结合力好的金刚石线锯;给出了本实验条件下制造电镀金刚石线锯的最佳电镀工艺参数。