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。     

不同晶型金刚石树脂砂轮磨削性能研究

通过磨削试验,从主轴电流、齿高磨损、磨削工件表面质量等方面,研究了单晶、自锐1#、自锐2#金刚石对工件磨削性能的影响。研究结果表明:在各磨削参数相同的条件下,自锐2#金刚石树脂砂轮的工作电流最稳定且最小,砂轮齿高磨损最少,硅片磨削表面质量与另外两种金刚石砂轮相差不大。自锐2#金刚石树脂砂轮总体磨削性能最佳。     

CSD金刚石磨料的研制

用于制造树脂结合剂磨具的金刚石磨料，传统产品为单晶颗粒，大多数(70％以上)为针片状，表面光滑，与结合剂结合不牢，磨削过程中过早脱落，使用效果不理想。本文目的就是为了解决这一问题。本项目以粉状石墨为原料，以铁基合金粉末为触媒，对原料的成份和配比、合成块的组装结构、合成工艺参数及调控方式，进行了系统的试验研究，在六面顶压机上，研制出了一种金刚石磨料新产品——CSD(Crumb Structure Diamond)磨料。合成压力和电功率与合成单晶金刚石的工艺参数基本相同，而合成时间较短，不超过5min，石墨转化率达到80％左右。得到的新产品不是针片状单晶颗粒，而是团粒结构的颗粒，颗粒形状为等积形，表面粗糙，凹凸不平。经制作成砂轮使用证明，金刚石与结合剂结合牢固，在磨削过程中呈微刃破碎，自锐性好，磨削锋利，寿命比传统产品成倍提高。CSD磨料可作为RVD金刚石磨料的更新换代产品使用。     

金刚石磨料表面多孔结构的制备

采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDS）对高温高压（HPHT）合成的一种金刚石磨料的成分与结构进行分析。结果表明:微米尺寸的Ti的化合物颗粒分散在金刚石颗粒表面与内部;金刚石颗粒表面的颗粒夹杂物经过氧化处理与酸处理后被去除,形成了金刚石表面的多孔结构;表面多孔结构的金刚石磨料被推荐用于对砂轮锋利性要求较高的磨削过程,以保持砂轮的自锐性并提高磨削效率。      

钎焊金刚石砂轮打磨钢轨的性能试验研究

针对树脂砂轮打磨钢轨时存在的火花大、粉尘污染等缺点,设计并制作钢轨打磨用单层钎焊金刚石砂轮。通过钎焊金刚石砂轮和树脂砂轮的钢轨打磨试验对比,对钎焊金刚石砂轮的综合性能进行评价。试验结果表明:在稳定打磨阶段,相比树脂砂轮,钎焊金刚石砂轮的磨削效率高、磨削电流小、磨削火花小,打磨后的工件表面粗糙度好;钎焊金刚石砂轮的主要失效原因是磨屑黏附。      

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%。     

工程陶瓷磨削的微观研究

为了深入认识工程陶瓷的磨削过程，提高磨削质量，利用扫描电镜对工程陶瓷磨削表面及砂轮表面进行了微观研究。结果表明，经金刚石砂轮磨削过的工程陶瓷表面存在着致密的微裂纹及凹坑；树脂结合剂金刚石砂轮修锐后，磨粒与结合剂间有微细缝隙，因而磨削中磨粒脱落，使砂表面形成孔穴。     

工程陶瓷磨削的微观研究

为了深入认识工程陶瓷的磨削过程,提高磨削质量,利用扫描电镜对工程陶瓷磨削表面及砂轮表面进行了微观研究。结果表明,经金刚石砂轮磨削过的工程陶瓷表面存在着致密的微裂纹及凹坑;树脂结合剂金刚石砂轮修锐后,磨粒与结合剂间有微细缝隙,因而磨削中磨粒易脱落,使砂轮表面形成孔穴。     

钢轨材料高速进给干磨砂轮性能研究

钢轨修磨是修复钢轨损伤的主要方式。相比于普通磨削,钢轨修磨对砂轮的磨削加工性能提出了特殊的要求。依据钢轨铣磨车作业工况,设定磨削参数,对不同砂轮进行试验研究,优选符合作业要求的砂轮。试验结果表明:树脂结合剂混合刚玉磨料砂轮耐磨性较好,砂轮的表面有轻微黏附型堵塞;陶瓷结合剂白刚玉大气孔砂轮的磨削效率和耐磨性综合性能较好,砂轮的表面有轻微黏附型堵塞;陶瓷结合剂微晶刚玉砂轮的自锐性好,干磨削效率高,但耐用度极低。      

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。      

树脂结合剂金刚石堆积磨料砂轮磨削YG8硬质合金

为探究金刚石堆积磨料在树脂结合剂砂轮中的磨削性能,采用ZLB-60旋转式制粒机制备了金刚石浓度为150%、200%、250%的陶瓷结合剂金刚石堆积磨料,其单颗粒静压强度分别为61 N、65 N、36 N。选用金刚石浓度为200%的金刚石堆积磨料与相同原始粒度的单颗粒金刚石配比制备金刚石浓度为100%的树脂结合剂金刚石砂轮,在自制磨削平台上对YG8硬质合金进行磨削性能测试。磨削结果显示:当金刚石堆积磨料体积分数为30%时,树脂结合剂金刚石砂轮的磨削性能最佳,磨削比为145.11,磨削效率为13.64 g/h,较相同原始粒度单颗粒金刚石砂轮的分别提高了152%和40%。      

不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷工艺实验研究

本文利用树脂、青铜、铸铁三种结合剂金刚石砂轮,以氧化铝陶瓷为加工对象,通过研究各自的磨削比、磨削力、磨削表面粗糙度等指标,进行了三种结合剂砂轮的磨削性能比较,发现铸铁结合剂金刚石砂轮和ＥＬＩＤ（在线电解修整）磨削方法比较适合氧化铝陶瓷等硬脆材料的磨削（尤其是精密磨削）。     

合成自锐性金刚石用低成本触媒研究

本文利用气雾化方法制备了Fe100-Χ-Y1MnY1NiΧ,Fe100-Χ-Y2MnY2NiΧ,Fe100-Χ-Y3MnY3NiΧ(Y1Y2Y3)三种触媒,利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对粉末的性能进行了检测,分析表明:制备的粉末均为面心立方结构单相固溶体,点阵常数约为0.36nm,接近于金刚石的晶格常数。与石墨不同配比的合成实验表明:Mn含量为Y3时,合成的金刚石呈团粒状结构(CSD),石墨转化率达到70%以上;此种金刚石堆积密度、静压强度、冲击强度和形貌与元素六的PDA产品相当;制备的树脂砂轮磨削效率比普通金刚石磨料砂轮提高了80%,表面粗糙度Ra为0.34μm以下;与现在合成CSD磨料常用的Ni基触媒相比,该触媒成本较低,有较好的应用前景。     

特种陶瓷端面磨削的实验研究

本文采用不同粒度、不同浓度的树脂结合剂金刚石砂轮,对两种典型的特种陶瓷材料ZrO2与Si3N4进行了端面磨削实验研究;通过在线监测磨削力和功率消耗,并结合加表面的SEM微观分析,探讨了ZrO2与Si3N4陶瓷表面的形成特征及材料的去除机理。     

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.     

聚酰亚胺树脂金刚石砂轮的特点和应用

本文介绍了用聚酰亚胺树脂粉、９３９Ｐ树脂粉、酚醛树脂粉,分别制造三种金刚石砂轮,并对其进行磨削试验,测得其砂轮磨削比和磨削效率。结果表明,聚酰亚胺树脂砂轮的耐磨性能最好。通过扫描电镜观察砂轮的显微结构,分析了三种树脂金刚石砂轮耐磨性不同的原因,用聚酰亚胺树脂粉制造包括金刚石,ＣＢＮ等各类超硬磨具,均取得了满意的实际应用效果。     

改性酚醛树脂金刚石砂轮磨削性能的研究

本文通过对比磨削试验,研究了普通酚醛树脂和两种改性酚醛树脂制作的金刚石砂轮的磨削性能.试验结果表明,通过改性提高树脂的力学性能可以增强结合剂对磨料的把持力,从而提高砂轮的磨削比;通过改性提高树脂的耐热性,防止磨削区域过热引起的树脂降解,从而保证了结合剂对磨料的把持力不降低,对砂轮的磨削比提高效果更为显著.同时通过对树脂...