金刚石微粉表面镀覆对线锯的关键作用分析

在分析电镀金刚石线锯工艺流程的基础上,指出了金刚石上砂是电镀线锯最关键的工艺环节.探讨了各种上砂方法及特点,分析了镀覆金刚石微粉对上砂的作用.指出,采用与金刚石形成化合物结合的镀覆金刚石,如镀钛、镀钨、镀钼、镀铬和复合镀的金刚石,有利于高质量金刚石线锯的生产;避免了采用单一镍镀层产生“双极性”效应,导致镍涂层脱落的问题;具有上砂速度快,上砂容易的特点;镍镀层对镀覆金刚石颗粒迅速整体覆盖,镍镀层生长迅速,与镀覆金刚石结合牢固,出刃高;解决了无镀层金刚石以及单一镀镍金刚石与基体结合力差的问题.因此,镀覆金刚石为生产高质量金刚石线锯提供了有力的技术支持.     

金刚石框架锯锯切研究(V)--金刚石结块磨损特征

在对金刚石框架锯锯切加工动力学、锯切破碎机理模型和金刚石框架锯锯切加工石材时的切削力研究的基础上,通过金刚石锯条锯切石材的实验,测量并分析了金刚石结块磨损特征及其分类、金刚石结块磨损机理、金刚石结块磨损与加工时间、进给速度、石材种类、金刚石结块性能和锯条张紧力等因素的关系,提出了加工参数和金刚石结块的优选原则.研究结果为系统开发和改进金刚石工具提供了一个良好的基础,基于这些结果,可改进结合剂、金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度、结块尺寸和结块间隔.     

预合金粉在金刚石工具烧结中的钎焊作用

通过增加钴、镍、铬、钛的比例可以提高胎体对金刚石的把持力,从而达到提高金刚石工具寿命的目的,但是过硬的胎体降低工具的切削效率.为解决寿命和效率的矛盾,采用预合金粉末替代单质金属粉加入胎体粉中热压烧结,使得胎体粉和金刚石颗粒之间形成钎焊连接.简述了金刚石工具中人造金刚石的存在状态,分析了金刚石从出刃、刻划、切削、磨损、暴露、破碎到脱落的使用寿命过程,指出工具使用中大量的金刚石并非磨损失效,而是以破碎、脱落形式流失.分析了金刚石脱落、流失的主要原因是金刚石把持力不够导致了金刚石早期脱落.研究结果表明:预合金粉末法可以实现胎体与金刚石的钎焊连接,预合金粉末的成分和热压烧结工艺决定了对金刚石的钎焊连接的效果.应用结果显示:预合金粉末中含有强碳化物形成元素,预合金粉与金刚石的亲和力强,在烧结过程中可以实现胎体与金刚石的钎接,使金刚石的出刃高度大大提高;预合金粉的熔化温度区间与烧结温度相匹配,避免了刀头的毛刺、飞边,减小裂纹发生倾向.     

钎焊法制造金刚石单层工具的研究

含强碳化物形成元素合金对金刚石表面浸润的机理与金刚石表面金属化技术是钎焊制造单层金刚石工具的技术基础。由于金刚石颗粒被强力焊接及其出刃突出,并可有序排布决定了钎焊单层金刚石工具具有磨削效率高、工具寿命长的基本特点。本文以三种金刚石工具为例,详细介绍了钎焊法制造金刚石工具的工艺。并与电镀金刚石工具进行了对比。     

金刚石框架锯锯切研究(VII)━计算机模拟框架锯锯切过程基础

基于框架锯锯切加工运动学分析、单颗粒和单结块切削力试验结果 ,讨论了采用计算机模拟框架锯锯切过程中所需的运动学、金刚石结块磨损和金刚石颗粒切削力模型 ,以及模拟过程图。采用简化方法计算了金刚石结块表面的理论金刚石颗粒数 ;结合对金刚石结块磨损的研究结果 ,用MontoCarlo方法生成了结块表面的金刚石颗粒的出刃高度、分布位置和磨损形态 ,生成了数字化的金刚石锯条 ,为计算机模拟框架锯锯切加工过程 ,提供了基础数据。     

金刚石框架锯锯切研究(Ⅶ)--计算机模拟框架锯锯切过程基础

基于框架锯锯切加工运动学分析、单颗粒和单结块切削力试验结果,讨论了采用计算机模拟框架锯锯切过程中所需的运动学、金刚石结块磨损和金刚石颗粒切削力模型,以及模拟过程图.采用简化方法计算了金刚石结块表面的理论金刚石颗粒数;结合对金刚石结块磨损的研究结果,用Monto Carlo方法生成了结块表面的金刚石颗粒的出刃高度、分布位置和磨损形态,生成了数字化的金刚石锯条,为计算机模拟框架锯锯切加工过程,提供了基础数据.     

直流电弧等离子体喷射法制备金刚石自支撑膜研究新进展

文章综述了以直流电弧等离子体喷射法制备自支撑金刚石膜的研究新进展,对电弧特性、金刚石晶体质量、力学性能、光学性能及热学性能进行了介绍。研究表明:不同电弧区域的金刚石膜结晶质量及应力状态有所差异,钛过渡层可以降低金刚石的残余应力;采用四点弯曲测得金刚石的断裂韧性为10.99 MPa·m1/2;一定温度范围内,金刚石吸收系数与温度的关系基本不受金刚石质量和厚度的影响;金刚石的光学性能越好,其热导率越高,且金刚石形核面热导率略高于生长面,500 K以上时多晶金刚石膜的热导率近似于单晶水平。      

Ag-Cu-Ti钎料钎焊金刚石的界面微观组织分析

在真空炉中采用Ag-Cu-Ti钎料对金刚石磨粒进行了真空钎焊试验,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.采用SEM对金刚石与钎料界面、金刚石表面碳化物形貌进行了观察分析,采用EDS分析了金刚石与钎料界面的成分变化,采用Raman对焊后的金刚石结构进行了分析.结果表明,Ag-Cu-Ti钎料中的Ti元素在界面处发生偏析,并在金刚石表面生成尺寸小于1 μm块状TiC,金刚石在焊接过程的高温中没有发生石墨化,最后在界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.     

高频感应钎焊金刚石界面特征

讨论了在相同高频感应钎焊工艺条件下用两种不同成分的NiCr钎料钎焊镀Ti金刚石和无镀层金刚石的界面特征。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射研究了深腐蚀处理后的钎焊金刚石颗粒。结果表明,钎料成分不同、金刚石镀Ti与否,金刚石表面生成的碳化物成分和形态各异。钎焊镀Ti金刚石表面的碳化物致密且呈法向生长,而钎焊无镀层金刚石表面的碳化物疏松且切向生长。钎焊金刚石颗粒的研磨试验证实,界面碳化物成分和形态的不同决定了它们同金刚石结合强度的高低。     

电镀金刚石工具的改进研究

电镀金刚石工具中存在的把持力不足、颗粒脱落等问题,严重影响了工具的使用寿命和效率.文章综述了国内外近年来发展起来的改进电镀金刚石工具性能的方法,归纳成以下三大类:1、改进镀层胎体材料性能,提高镀层对金刚石的支撑和结合作用;2、通过提高金刚石与胎体的接触面积,消除金刚石与镀层之间的空隙;3、对金刚石颗粒表面处理,使金刚石与镀层间形成化学键结合.文中对各种方法进行了详细的描述,对一些有潜能的方法进行了推荐,以期读者对电镀金刚石工具的改进方法有一个全面系统的认识.     

金刚石压入岩石全过程研究

为了探究金刚石与岩石之间的相互作用过程和现象，在微机控制的电子万能试验机WDW-100上，进行金刚石全过程压入岩石表面的试验研究，通过其试验力-变形曲线总结出金刚石压入岩石后的破碎规律。试验结果表明:金刚石在压入较硬岩石时，宜选择小粒径的金刚石；而在压入较软岩石时，宜选用大粒径的金刚石。金刚石压入试验可为其钻头优化设计提供参考。      

铜基预钎焊金刚石锯片的界面分析及其性能研究

采用Cu-Sn-Ti钎料利用氩气保护高频感应钎焊对金刚石磨粒进行预钎焊处理。采用热压烧结工艺制作常规金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和磨粒预钎焊金刚石锯片,并进行对比切割实验。通过三点抗弯实验测试上述三种节块的强度,并使用扫描电镜分析预钎焊金刚石磨粒界面和锯片节块断口的微观组织结构。结果表明:预钎焊金刚石磨料界面处存在元素的扩散现象并形成化学结合,且Cu-Sn-Ti钎料对金刚石磨粒的热损伤小;预钎焊金刚石节块的抗弯强度高于镀钛金刚石节块和常规金刚石节块;钎焊金刚石锯片刀头中金刚石与胎体之间同样存在元素的扩散现象,胎体与金刚石磨粒形成化学冶金结合;相同加工条件下,预钎焊金刚石锯片的切削效率相比于镀钛金刚石锯片和常规金刚石锯片分别提高7%和18%。     

Ni-P金刚石化学复合镀层制备及摩擦磨损性能分析

目的研究不同粒径微米金刚石对Ni-P金刚石化学复合镀层摩擦磨损性能的影响。方法选择出一组优良的Ni-P化学镀工艺参数,在镀液中分别加入不同粒径的金刚石微粒,制备含不同粒径微米级金刚石颗粒的化学复合镀层。用SEM和XRD,观察并分析了不同粒径金刚石对热处理前后Ni-P金刚石化学复合镀层微观形貌和组织结构的影响;通过硬度和摩擦磨损实验,研究了不同粒径金刚石颗粒对复合镀层硬度及摩擦磨损性能的影响。结果制备的复合镀层厚度为30μm左右,金刚石质量分数达到21%~25%,且金刚石均匀分散在Ni-P镀层中。热处理前镀层为非晶结构,经过400℃×2 h的热处理后,镀层晶化为硬度更高的Ni3P。金刚石能提高镀层硬度,其中粒径为9μm的复合镀层硬度最高,达到1261HV。Ni-P金刚石复合镀层的摩擦系数为0.4~0.52,随着金刚石粒径的增大,摩擦系数不断减小。金刚石使镀层的磨损机制发生了变化,随着金刚石粒径的增大,硬质合金球的磨损加剧。结论随着金刚石粒径的增大,镀层硬度增加,摩擦系数减小,耐磨性增大。     

加工氧化锆陶瓷的金刚石涂层刀具的制备及切削试验研究

使用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在硬质合金片以及球头铣刀表面沉积了微米金刚石薄膜(MCD),纳米金刚石薄膜(NCD)以及微米纳米复合金刚石薄膜(MNCD),通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对其进行表征,结果呈现出典型的金刚石薄膜的性质,沉积质量高。金刚石薄膜与氧化锆陶瓷的摩擦磨损实验表明:金刚石薄膜能有效地降低对磨时的摩擦系数以及磨损率。使用三种金刚石薄膜涂层铣刀对氧化锆陶瓷进行铣削加工试验,结果显示:金刚石涂层刀具磨损率大幅度降低,刀具寿命显著增强。     

金刚石表面镀Ti对金刚石制品性能的影响

用真空喷镀的方法，使金刚石表面镀上一层金属钛，然后再用粉末冶金方法制得金刚石的金属材料制品，结果表明，金刚石表面喷镀钛改善了其浸润性，并活化了金刚石表面，最终提高了金刚石金属材料制品的抗弯强度和耐磨性能，从而延长了制品的使用寿命。     

Polycrystalline diamond shaving conditioner for CMP pad conditioning

This paper investigates a new design of diamond conditioner that is made by shaping a sintered matrix of polycrystalline diamond (PCD) to form serrated blades. These blades are arranged and embedded in a predetermined groove on a substrate surface of cylinder. This newly designed diamond conditioner is referred to here as a blade diamond disk. The dressing characteristics of pad surface textures are studied by comparing them with traditional diamond conditioners, and the polishing rates of silicon dioxide are also studied. It is found that serrated blades made of polycrystalline diamond enable the manufacturer to tightly control the diamond leveling, cutter's shape and penetration angle. The height variations of the diamond tips of the blade diamond disk are significantly smaller than that of the traditional diamond disk. Experimental results reveal that the pad dressing rate of a blade diamond disk is lower than that of a conventional diamond disk. The lifetime of the pad is expected to have been prolonged, consequently lowering the cost of the CMP process. The removal rate of the oxide film is higher for the blade diamond disk than for the traditional diamond disk, and hence wafer productivity is somewhat increased.     

结合剂强度和不同镀层对金刚石工具出刃高度的影响

采用L₉(34)正交试验研究未镀金刚石、表面镀Ti和镀Ni金刚石在不同强度结合剂下对金刚石工具出刃高度的影响,并使用SEM 3D重构法测量金刚石的出刃高度,对比分析不同状态下的金刚石出刃高度变化。结果表明:使用SEM 3D重构法能够方便、快速和准确地测量金刚石的出刃高度,高度值为221.26～321.68 μm;金刚石表面镀层和基体强度对金刚石出刃高度有明显影响,镀Ti金刚石的出刃高度大于镀Ni金刚石的,且二者均大于未镀金刚石的。      

3D打印金属基金刚石复合材料的试验研究

传统方法制造金属基金刚石复合材料工具时,存在胎体对金刚石包镶强度不够、金刚石有效出刃高度小和难以制造具有特殊复杂结构的金刚石工具等问题,而3D打印技术为金属基金刚石复合材料的设计与制造提供了新的发展契机。本研究从金属材料、激光选区熔化（selective laser melting,SLM）成型工艺参数和金刚石参数3方面进行优选,开展SLM成型金属基复合材料的可行性试验,并进一步开展金属基金刚石复合材料的SLM成型试验。结果表明:采用SLM成型技术可提高金属基金刚石复合材料的性能。但同时,新技术的应用也还存在一些不足之处,需要针对性的深入研究。      

Structure and characteristics of Si-coated diamond grits

IntroductionThe properties of diamond tools are determined bythe quality of diamond abrasive and the adhesion betweenthe diamond grits and the bond[1-3].However,duringsintering process,metal bond containing graphitizing ele-ments seriously erodes diamond grits,which reduces thestrength of the diamond grits.Furthermore,diamondstend to be oxidated when the temperature reaches as highas 700℃.Therefore,sintering process of diamond toolsleads the diamond grits to oxidization,significantly de-creas…