CSD金刚石树脂结合剂砂轮的研制与应用

CSD是一种金刚石磨料的新品种。它是由多个细小金刚石颗粒构成的磨料，这些小颗粒的粒径尺寸在数微米及数十微米之间，与一般的RVD金刚石磨料的晶体结构不同，近似于DEBEERS公司的CDA金刚石。在磨削过程中呈微刃状破碎，而不是象RVD那样大片的破碎。本文研制的CSD磨料树脂结合剂砂轮．与RVD树脂结合剂砂轮相比．有许多磨削性能的优点，值得推广应用。     

基于钎焊涂覆的树脂结合剂金刚石砂轮及性能研究

利用钎焊方法对单晶RVD和多晶PDGF1 2种金刚石磨料表面进行涂覆,制备涂覆前后4种磨料的树脂结合剂金刚石砂轮。研究钎焊过程对金刚石磨粒表面形貌和力学性能的影响,并测试不同砂轮加工硬质合金时的磨削性能。结果表明:钎焊涂覆方法可以在金刚石磨料表面有效包覆一层钎料合金涂层,涂层与金刚石磨粒间形成TiC界面结合。与涂覆前磨粒相比,涂覆后RVD磨粒的冲击韧性(TI)值减小了6%,PDGF1磨粒的TI值增大了42%。用钎焊涂覆PDGF1磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮拥有更低的磨削力和更高的磨削比, 但用钎焊涂覆RVD磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮的结果则相反。在相同加工参数下,4种砂轮磨削硬质合金的表面形貌相似,其表面粗糙度在0.50～0.68 μm。      

磨料质量分数对磨硅片用金刚石砂轮磨削性能的影响

采用改进的凝胶注模技术制备多孔陶瓷结合剂超细金刚石砂轮,研究6种不同质量分数磨料(质量分数分别为27%、30%、33%、36%、39%、42%)的多孔金刚石砂轮的显微结构和磨削性能。结果表明:磨料的质量分数直接影响砂轮磨削时的磨削电流、砂轮磨损速率,进而影响硅片磨削后的表面一致性。使用磨料质量分数为39%的砂轮时,硅片磨削后可获得粗糙度为4.8 nm的光滑表面。      

偶联剂处理对金刚石树脂砂轮磨削性能的影响

本实验采用NaOH溶液对金刚石磨料进行了预处理,并用硅烷偶联剂进行表面改性,对改性后的金刚石磨料制造的树脂砂轮的磨削比和磨削效率进行了研究。结果表明,在干磨的条件下,改性后的金刚石磨料对砂轮磨削比的提高显著,磨削效率基本不变。通过显微镜观察磨削后的砂轮表面形貌,发现树脂对改性后的金刚石颗粒把持力增大,磨粒脱落减少,与仅用硅烷偶联剂处理的金刚石砂轮相比,其磨削比提高了50%。     

金刚石砂轮磨削Si_3N_4陶瓷的磨损特性

本文采用单颗粒磨削试验法分析了不同品级金刚石磨削反应烧结热等静压Si_3N_4陶瓷的磨损特性,测量了四种金刚石砂轮在一定磨削条件下磨削Si_3N_4陶瓷的磨耗比,探讨了金刚石砂轮的结合剂、磨料品级和粒度对砂轮磨损性能的影响。研究结果表明,金刚石砂轮的结合强度、磨料品级和粒度对砂轮的磨损性能有不同程度的影响,其中结合强度的影响最为显著。磨削Si_3N_4陶瓷时,选用青铜结合剂、JR_3级和较细粒度的金刚石砂轮有利于提高加工效率,降低砂轮的消耗。     

金刚石砂轮树脂结合剂的性能分析

金刚石树脂砂轮的磨削性能在很大程度上取决于结合剂的性能。目前,金刚石树脂砂轮普遍采用溶液聚合热塑性酚醛树脂作结合剂,此结合剂存在着易吸潮结团、混料困难、不易长期存放,需加固化剂才能固化,且固化过程中有大量的有害气体溢出,使用时需要加工成粉末等缺点。为克服以上不足,采用悬浮聚合热固性酚醛树脂作金刚石树脂砂轮的结合剂,可较好的解决以上问题。本文通过采用粒度分析、红外光谱分析、差热分析、失重分析及色泽对比等分析手段对悬浮聚合热固性酚醛树脂的理化性能进行了分析比较,并对该树脂结合剂在金刚石砂轮上的应用进行了磨削对比试验。由于热固性酚醛树脂结合剂具有强度高、耐热性好、颗粒粉末细、分散流动性好及使用方便等特点,试验结果表明．用悬浮聚合热固性酚醛树脂结合剂研制的金刚石砂轮其综合性能及磨削效果均优于溶液聚合热塑性酚醛树脂结合剂金刚石砂轮。     

陶瓷金刚石砂轮在YG10X顶锤磨削加工中的应用

采用自行设计的陶瓷结合剂金刚石砂轮加工硬质合金顶锤,用低浓度金刚石砂轮加工其平面,用高浓度金刚石砂轮加工其外圆,并与树脂金刚石砂轮的磨削加工进行对比。实验结果表明:同等条件下陶瓷金刚石砂轮的锋利度要高于树脂金刚石砂轮的锋利度,其加工速度更快,且磨削产生的热要远低于树脂砂轮的;平面磨削中,陶瓷金刚石砂轮通过调整工艺参数或调细金刚石粒度能够获得更好的表面粗糙度;外圆磨削中,陶瓷砂轮较树脂砂轮加工效率提升约50%,当陶瓷金刚石砂轮浓度达到200%时,砂轮性价比最高。      

树脂金刚石砂轮加工氧化铝陶瓷的磨削工艺试验研究

为改善氧化铝陶瓷的磨削效果,分别使用粒度尺寸125~150 μm和38~45 μm的金刚石制备树脂结合剂砂轮,并进行磨削实验,研究表面粗糙度、材料去除方式和材料去除比例随磨削参数的变化规律,观察并分析氧化铝陶瓷磨削后的表面微观形貌。结果表明:氧化铝陶瓷的表面粗糙度可以达到R_a 0.418 μm,材料去除比例可达到95%;用粒度尺寸38~45 μm的金刚石制备的树脂结合剂砂轮在切深≤ 2 μm,工件移动速度为0.15 m/min加工时,材料由延性域的塑性去除转变为脆性去除。优化后的加工工艺为先以磨料粒度尺寸125~150 μm的树脂金刚石砂轮在切深为4 μm时进行初步加工,再用磨料粒度尺寸38~45 μm的树脂金刚石砂轮进行光磨,可以兼顾高效与精密两方面的要求。      

多孔CBN/Cu-Sn-Zn堆积磨料在钢轨打磨砂轮中的应用

为提高钢轨打磨砂轮的磨削效率和使用寿命,制备一种表面多孔但内部紧实的CBN/Cu-Sn-Zn堆积磨料。讨论Cu-Sn-Zn结合剂的性能、孔隙结构对CBN堆积磨料的影响以及堆积磨料对砂轮结构强度的影响,并通过钢轨被动打磨试验,对堆积磨料添加前后砂轮的磨削效果进行评价。试验结果表明:最佳的多孔CBN堆积磨料试样弯曲强度为78.5?MPa,抗冲击强度为5.5?kJ/m2,表面孔隙率在30%～40%。磨料的复合使用可以有效地结合CBN高硬度与锆刚玉良好的冲击韧性的特点,添加体积分数为20%的堆积磨料提高钢轨打磨砂轮的打磨效率及打磨质量。      

金刚石改性处理对不同树脂砂轮磨削性能的影响

采用NaOH溶液预处理,硅烷偶联剂改性的方法对金刚石表面进行处理,并研究了该处理过程对三种树脂（聚酰亚胺、耐热酚醛和改性酚醛）基砂轮磨削性能的影响。实验结果表明,该处理过程可以有效改善金刚石与树脂的结合状态,增加树脂基对金刚石磨粒的把持力,从而提高砂轮的磨削比,其中对聚酰亚胺树脂基砂轮磨削性能的提升最为显著,其磨削比提高达109.9%。     

不同镀覆工艺金刚石磨料对树脂砂轮磨削性能的影响

在不同条件下镀覆金刚石并以其为磨料制备树脂砂轮,研究镀覆工艺及条件对镀覆金刚石性能的影响,并检测砂轮的平行度、硬度、耐磨性。实验结果表明:以镀覆金刚石为磨料制备的砂轮,与用未镀覆金刚石的砂轮相比,磨损程度最大可降低45.31%。在电镀镍工艺和镀层增重率相近时,用经过真空蒸发镀钛的镀覆磨料制备的砂轮耐磨性更好,磨损程度降低29.77%;使用高电流短时间的电镀工艺制备的镀覆金刚石作为磨料制备的砂轮,其磨损程度下降29.43%。镀层增重率影响镀覆金刚石表面镍刺的生长状态,用镀层增重率过大的镀覆金刚制备的砂轮耐磨性降低。砂轮的平行度、硬度受砂轮磨料镀覆工艺的影响很小。      

超精密晶圆减薄砂轮及减薄磨削装备研究进展

在芯片制程的后道阶段,通过超精密晶圆减薄工艺可以有效减小芯片封装体积,导通电阻,改善芯片的热扩散效率,提高其电气性能、力学性能。目前的主流工艺通过超细粒度金刚石砂轮和高稳定性超精密减薄设备对晶圆进行减薄,可实现大尺寸晶圆的高精度、高效率、高稳定性无损伤表面加工。重点综述了目前超精密晶圆减薄砂轮的研究进展,在磨料方面综述了机械磨削用硬磨料和化学机械磨削用软磨料的研究现状,包括泡沫化金刚石、金刚石团聚磨料、表面微刃金刚石的制备方法及磨削性能,同时归纳总结了软磨料砂轮的化学机械磨削机理及材料去除模型。在结合剂研究方面,综述了金属、树脂和陶瓷3种结合剂的优缺点,以及在晶圆减薄砂轮上的应用,重点综述了目前在改善陶瓷结合剂的本征力学强度及与金刚石之间的界面润湿性方面的研究进展。在晶圆减薄超细粒度金刚石砂轮制备方面,由于微纳金刚石的表面能较大,采用传统工艺制备砂轮会导致磨料发生团聚,影响加工质量。在此基础上,总结论述了溶胶–凝胶法、高分子网络凝胶法、电泳沉积法、凝胶注模法、结构化砂轮等新型工艺方法在超细粒度砂轮制备方面的应用研究,同时还综述了目前不同的晶圆减薄工艺及超精密减薄设备的研究进展,并指出未来半导体加工工具及装备的发展方向。     

Comparison between vitrified bond and resin bond diamond grinding wheel in grinding PDC

In this research, the advantages and disadvantages of the cylindrical grinding process of Polycrystalline Diamond Compacts (short for PDC) with vitrified and resin bond diamond grinding wheel are compared. The research results show that the vitrified bond diamond grinding wheels, which use Ti-coated diamond grains as abrasive and glass ceramic as bond, have many advantages in grinding PDC . Compared with resin diamond grinding wheel,vitrified bond wheels lead to 35% grinding cost reduced, 40% grinding time of each PDC saved, and the size precision of PDC improved (from ±0.03mm to ±0.01mm). When grinding feed is ＜0.10 mm, the grinding ratio increases with increased grinding feed. However, when the grinding feed exceeds 0.10 mm, the grinding radio decreases rapidly with the increasing of grinding feed. The disadvantage of this kind of grinding wheel is that the brightness of the ground PDC cylinder is not as shining as that processed by resin bond diamond grinding wheel.     

自锐性金刚石树脂砂轮磨削性能的研究

本文通过对比磨削试验，研究了自锐性金刚石(CSD)树脂砂轮的磨削性能。试验结果表明，由于CSD形状小规则，有许多凹入角和粗糙表面，树脂结合剂对CSD的把持力较普通金刚石强，所以在磨削各参数相同的条件下，自锐性金刚石砂轮与普通金刚石砂轮相比，其磨削比提高60％以上。且由于CSD的内部为许多单个亚晶粒所组成的镶嵌的颗粒，因此在应力作用下，只有很小的不规则的碎片崩掉，从而在每个颗粒的表面上留下许多新的小切削刃，故其加工工件的表面粗糙度值较低。     

Stochastic simulation approach to modelling diamond wheel topography

The paper presents a stochastic simulation of the structure of metal/resin bonded diamond grinding wheels. Various topographic indices, i.e. the protrusion height distribution, the static planar grain density, the distribution of inter-grain spacing and the percentage projected area due to exposed abrasives, are derived therefrom with reference to abrasive grit size and concentration. The simulation indicates that: (i) the protrusion height distribution of a freshly dressed wheel is uniform, and is independent of abrasive concentration, (ii) the inter-grain spacing conforms to a gamma distribution, and (iii) the percentage projected area due to exposed abrasives is independent of abrasive grit size. The results are validated by experimental data available in the literature.     

金刚石/氧化铈复合磨料的制备及性能测定

为提高金刚石树脂磨具的使用寿命和工作效率,采用真空法制备金刚石/氧化铈复合磨料。通过亲水性测定仪、单颗粒抗压测定仪、万能材料试验机、立式万能摩擦磨损试验机等设备对材料性能进行测试,并利用X射线衍射仪对其进行表征。实验结果表明:镀覆后,金刚石/氧化铈亲水性大大提高;当氧化铈质量分数为15%时,其亲水性和单颗粒抗压强度最大;当氧化铈质量分数为5%时,所制得的树脂磨具具有最大的抗折强度;当氧化铈质量分数为10%时,所制得的树脂磨具具有最大的磨削比。综合考虑,当氧化铈质量分数为10%时,利用金刚石/氧化铈复合磨料制备的树脂磨具具有较好的综合性能。