金刚石钎焊（下）

金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属（烧结或电镀）胎体中。由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出。此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制。而且,金属胎体和工作对象（被切割岩石）相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加。金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂。因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高。当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物。这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降。此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应。当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚。这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率。一种金刚石矩阵有序排列设计（grid）是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度。因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度。这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低。     

晶圆化学机械研磨（CMP）用CVD金刚石修整碟制造要点

在半导体晶片的制造过程中,化学机械研磨（以下简称CMP）是一道必不可少的工序,随着特征线宽10 nm以下的时代到来,CMP制程要求具备更高的稳定性和良率,这就促使CMP工序除了要求制造设备本身的高品质,其三大耗材研磨液（slurry）、研磨垫（pad）和金刚石修整碟（diamond disk）也必须不断提升品质稳定性,以适应不断提高的品质需求。基于此,文章以佳品公司研发的CVD金刚石修整碟为例,主要探讨了金刚石修整碟发展现状和该公司研制产品的优势,并分析了金刚石修整碟的制造要点,以期制造出能满足10 nm级别晶圆的稳定生产的修整碟。     

化学机械抛光用抛光垫的修整对修整效果的影响因素

抛光垫修整是化学机械抛光的重要过程之一。合理的修整可以改善修整效果,提高抛光质量。抛光垫的修整效果可以通过修整器的设计和修整工艺参数进行调整。文章通过对CMP用抛光垫修整现状的阐述,分析了对其修整效果的影响因素。金刚石颗粒的排列方式会影响修整效果,颗粒尺寸的增大会促进修整效率的提高．修整效率随着修整压力的增大而增大,修整时间和转速对修整效率有影响。温度的升高,可以改善修整质量,修整密度越大,抛光垫的磨损率越高。     

钎焊单层金刚石工具现状评述

钎焊金刚石工具因具有容屑空间大、结合强度高、使用寿命长等其它电镀和烧结金刚石产品无可比拟的优势而越来越受国内外研究者的重视。文章从钎料、加热方式和工具产品三个方面介绍了当前国内外钎焊单层金刚石工具的研究成果,分析了大规模生产应用钎焊金刚石工具存在的问题,并在此基础上指出工艺发展方向。     

钎焊金刚石工具制备的研究现状和进展

钎焊技术是近几年发展起来的一项金刚石制品制作新技术。文章综述了该项技术的优越性以及金刚石钎焊料、专用设备、工艺、工具的研究和现状;并对该项技术的前景进行了展望。     

Ni-Cr合金钎焊金刚石磨粒的试验研究

通过两种N i-C r合金在石墨表面润湿性实验,观察合金对石墨润湿过程,考察作为钎焊单层金刚石工具用合金钎料对金刚石的浸润性能。针对钎料对金刚石的浸润特点,采用恰当的加热方式和工艺来完成这种单层金刚石工具的钎焊,并利用扫描电镜和能谱仪分析钎焊后钎料与金刚石的过渡层特征,显示了这种紧密的化学冶金结合。观察样品经重负荷磨削后的工作面,发现金刚石正常损耗,无脱落。最后,考察钎焊后金刚石冲击强度下降的程度并分析其原因,说明了采用合理的工艺来减小这种高温钎焊对金刚石所造成的热损伤的必要性。     

超声波冲击破碎钎焊金刚石磨粒的实验研究

采用楔形刃口工具对钎焊金刚石进行超声波冲击破碎,观察同一破碎参数下冲击破碎钎焊金刚石不同位置的金刚石形貌和同一的破碎位置不同破碎参数下超声波冲击破碎钎焊金刚石的金刚石形貌,同时研究了破碎参数对破碎形貌的影响。实验表明：超声波冲击破碎位置不同,金刚石的破碎形式也不同;超声波冲击破碎金刚石出现微刃后,破碎时间对金刚石的破碎程度影响不大;在超声波振动系统谐振状态下,随着工具进给量的增加,金刚石的破碎程度加深;超声波系统的输出电流对金刚石的破碎形貌影响很大。     

Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的分析

采用Ni-Cr合金在保护气氛炉中进行了钎焊单晶金刚石磨粒的试验,使用SEM对Ni-Cr合金钎焊金刚石的碳化物形貌和钎料组织进行了观察分析。结果表明：在保护气氛炉中,Ni-Cr合金可以实现金刚石的高强度连接,焊后金刚石棱角清晰、形貌完好,并在金刚石的表面生成排列较整齐的一层Cr3C2,Cr3C2的生长方向与金刚石的外露（111）和（100）晶面有一定的位向关系,在（111）晶面的碳化物形成了互成60°的关系,在（100）晶面的碳化物主要是互成90°和45°的关系。钎料组织主要是γ-Ni基体上分布有Cr7C3,其显微硬度最高达到900HV。     

钎焊多层金刚石薄壁钻的性能研究

采用钎焊法制备多层金刚石薄壁钻,并对空白胎体及孕镶胎体的密度、抗弯强度等机械性能和钻头的使用性能在相同的工艺条件下与烧结钻头进行对比。结果表明：钎焊空白胎体和孕镶胎体的密度高,抗弯强度较大。钎焊钻头金刚石的出刃高度比烧结钻头提高了12.5%。钎焊钻头比烧结钻头的使用寿命提高了17.75%,但效率降低了4.63%。     

钎焊金刚石取孔钻的制备及其钻削性能研究

由于金刚石与钎料合金之间高的结合强度以及高的金刚石出刃,钎焊金刚石工具比电镀和烧结金刚石工具拥有更优异的加工性能。使用钎焊法分别制备了单层和多层金刚石取孔钻,通过对硅酸盐玻璃的钻孔实验,对比了单层金刚石取孔钻和多层金刚石取孔钻的使用寿命及加工效率。结果表明：钎焊多层金刚石取孔钻的寿命是单层取孔钻的3倍,但其加工效率比单层取孔钻略低。通过扫描电镜（SEM）对两种取孔钻失效后的表面微观形貌进行观察,发现金刚石与钎料之间具有很高的结合强度,钎焊多层金刚石取孔钻在加工过程中能够实现金刚石的连续出刃。     

金刚石工具制造技术的发展与热点问题（上）

文章就金刚石工具制造技术的发展历史,着重讨论了金刚石锯片的制造技术发展。并就金刚石表面镀覆、结合剂的预合金化和刀头制造技术等热点问题进行了较为深入的分析和具体技术介绍。在镀覆技术方面讨论了镀覆对金刚石工具质量的贡献和存在的问题及解决问题的方法;在结合剂的预合金化方面介绍了雾化法、共沉积法和机械合金化方法等,并对几种方法进行了比较,介绍了部分合金化粉末产品;在刀头制造技术方面介绍了金刚石有序排列、钎焊技术、轧制法制造刀头技术等。     

金刚石修整滚轮技术(上)

上世纪60年代,由于金刚石修整滚轮的出现,为磨加工业的高速、高效、高精度和降低制造成本提供了条件。随着各工业领域的技术进步,金刚石修整滚轮技术也相应获得了发展和完善。文章着重介绍了金刚石修整滚轮的制造和应用技术,并例举了国产人造金刚石修整滚轮在气轮发动机叶片之叶根榫槽加工中的应用实例。     

钎焊金刚石微观形貌与磨粒磨损状态关系研究

采用两种不同镍基钎料，适当控制钎焊工艺，制备出Ⅰ、Ⅱ两个钎焊样品。试样深腐蚀后对单颗金刚石表面和磨削后的金刚石磨粒微观形貌进行了分析。金刚石表面碳化物形貌为颗粒状物质的试样Ⅰ中金刚石的磨损过程为原始形貌-微破碎-大块破碎-断裂；而金刚石表面碳化物形貌为针柱状物质的试样Ⅱ中金刚石的磨损过程为原始形貌-断裂。     

钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻及其性能研究

采用钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻,观察了金刚石的出刃高度以及胎体与金刚石的微观形貌,并对多层均布钻头进行钻进实验。结果表明：钎焊金刚石的出刃高度可达70％。在钎焊过程中,Ni--Cr合金钎料中的活性元素Cr向金刚石表面富集,Ni--Cr合金钎料中的Ni、Cr原子和胎体中的Co原子相互扩散使得胎体与金刚石结合牢固。钎焊多层均布钻头在工作中能够实现金刚石的自锐．具备连续加工能力。     

加快金刚石钎焊工艺及其制品的发展与产业化

文章指出发展金刚石钎焊工艺的重要性,介绍了该钎焊工艺在我国的研究与发展,提出进一步发展金刚石钎焊工艺必须解决的关键技术问题,包括生产高质量的热稳定性好的金刚石、钎焊合金、专用焊接设备,发展金刚石规则有序排列钎焊工艺与多层金刚石钎焊制品等。在产品方面,要逐步取代电镀制品,发展金刚石钎焊绳锯与线锯,将钎焊工艺用于机械加工工具、矿山、煤田、油田钻具的焊接,以及用于切割铸铁、半导体工业的晶圆加工工具。     

机械法抛光加工金刚石膜研究

在平面研磨机上使用金刚石抛光盘对金刚石膜进行了抛光实验。通过观察金刚石膜机械抛光过程中表面形貌的变化,并结合拉曼光谱分析,提出了金刚石抛光盘抛光金刚石膜的抛光机理主要是微切削和压力破碎作用,同时还可能有少量金刚石转变为非晶碳的作用。通过单因素实验研究,发现金刚石盘的粒度对抛光金刚石膜材料去除率的影响最为显著。转速越高,表面粗糙度越小,压力和粒度存在最优值,超过该值后,表面粗糙度并不会随之降低。     

CVD金刚石薄膜技术发展现状及展望（上）

简要描述了CVD金刚石薄膜技术的发展历程。介绍了纳米特别是超纳米金刚石膜、CVD金刚石大单晶的技术特点及其应用。超纳米金刚石膜在MEMS（微机电系统）、电化学和生物医学上的应用和CVD金刚石大单晶是当前的研究热点。简言之,金刚石的发展向着更大或者更小的方向深入进行,即＂非大即小＂。     

Cr与金刚石界面碳化物形成机理研究

选用含Cr活性钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与基体的高强度连接。采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）及X射线衍射结构（XRD）分析了真空加热条件下,含铬活性钎料与金刚石之间的界面反应以及界面反应产物,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理。分析结果表明,活性钎料中的Cr在金刚石表面富集并与金刚石中的C生成枝状的碳化物,既实现了化学冶金结合,生成的碳化物呈枝状,也进一步加强了对金刚石的把持作用。     

金刚石（二） 前生·今世·未来

20世纪50年代人工合成金刚石成功之后,金刚石家族就出现了天然金刚石和人造金刚石两大分支。文章全面系统综合地介绍了它们的发展历程和未来。     

CVD金刚石技术和应用（下）

通过大量文献资料和有关网页,叙述了近年来国内外化学气相沉积金刚石的制备、加工和应用技术研究的进展、商业化现状等。文章列举了大量图片和数据,试图展示近几年CVD金刚石有关方面的信息。文章显示,CVD金刚石技术研究和商业开发虽然都取得了长足的进步,但仍然有巨大的发展空间,特别是在传统的金刚石无法涉足的一些高技术应用领域。