金刚石工具胎体材料机械性能的概述

金刚石具有高硬度、高强度、高耐磨性等一系列优异特性,被广泛地用来制备金刚石工具.金刚石工具工作寿命和性能的一个重要指标就是金刚石在金刚石工具中的把持强度,其在实际工作中的使用效果在很大程度上取决于胎体材料的性能.文章从固结温度、掺杂、金刚石表面涂层等几个方面对胎体材料机械性能的影响进行了概述,其中包括硬度,屈服强度,弯曲强度和冲击强度.最后指出了金刚石工具胎体材料性能研究存在的问题,并提出了解决对策,为胎体材料的设计提供了理论指导.     

新一代金刚石工具及其性能分析

新一代金刚石工具以金刚石颗粒有序排列为主要特征,其性能比金刚石颗粒随意分布的传统金刚石工具优越.ARIX工艺制造的金刚石有序排列的锯片消除了传统金刚石锯片使用中提高锯切速率而导致寿命降低的问题.钎焊单层金刚石磨具由于其中的金刚石颗粒以一定间距有序排列成一定形式而且金刚石出刃较高,与其它结合剂金刚石磨具相比,可达到较高的加工效率和表面光洁度.     

使用光刻法在金刚石台面制备金属薄膜电极

金刚石对顶砧是实验室常用的产生流体静力学压力的装置,其核心部件是两颗对顶的金刚石.金刚石具有其它材料难以比拟的超高硬度和对电磁波的高透过率,所以金刚石压砧在高压研究中扮演着重要的角色.文章介绍一种光刻法在金刚石台面上制备金属薄膜电极用以测量材料电阻率的工艺.     

电沉积纳米晶镍制备金刚石工具

介绍了纳米晶镍作为新型胎体材料制备电镀金刚石工具的方法及其特点.纳米晶镍是在瓦特型槽液中通过调整方波电流而得到的,脉冲参数为:电流导通时间3 ms,关断时间45 ms,峰值电流密度100 A·dm-2.其显微硬度达到595 MPa,没有气孔之类缺陷,表面较平整,晶粒尺寸在50 nm左右.工具平均寿命要比常用的Ni-Co胎体材料工具高15.8%.新工艺还有其它诸多优点,如生产周期短、所用试剂的成本低、电解液成分简单等.电镀纳米晶体材料作为金刚石工具的胎体材料是较为理想的.     

金刚石热管理材料的研究进展

金刚石热管理材料已成为目前电子工业理想的散热材料之一。文章综述了金刚石热管理材料的研究现状和发展趋势,分析了影响金刚石热管理材料热导率的相关因素。结合复合材料热导率模型和实验研究,探讨金刚石-金属界面导热机制,提出了形成粘结强度高、界面热阻低的金刚石-金刚石有效导热通道有助于获得高导热封装材料。金刚石热管理材料在电子领域的应用前景广阔。     

钎焊金刚石微刃砂轮的制备及其磨削AlSiC的性能研究

钎焊金刚石砂轮具有磨粒结合强度高、出刃高、不易堵塞等优点。但细粒度钎焊金刚石砂轮的制备还存在难点。文章提出了一种钎焊金刚石微刃砂轮的制备方法:使用脉冲激光在有序排列钎焊金刚石砂轮表面加工出微刃结构,并研究了钎焊微刃砂轮加工70%SiC体积分数的AlSiC复合材料的磨削性能,对比了钎焊金刚石微刃砂轮和普通钎焊金刚石砂轮在不同磨削参数下的磨削力。研究发现,钎焊金刚石微刃砂轮的磨削力比普通钎焊金刚石砂轮的小;通过观察被加工材料的表面微观形貌,相比普通钎焊砂轮,钎焊金刚石微刃砂轮可以获得更好的AlSiC复合材料磨削表面质量。     

西安交大王宏兴教授团队在金刚石表面终端研究方面取得重要进展

金刚石具有优异的物理、化学性质,比如大的载流子迁移率、高的热导率、良好的生物兼容性和化学稳定性、表面终端可修饰性等,这使其在生物电子学领域具有巨大应用前景.未来,生物功能化表面与微电子技术的结合将是新科技的发展趋势.金刚石表面经过修饰可形成稳定的表面终端,如氢终端、氟终端等.刚生长结束的金刚石表面一般呈现氢终端,其表面...     

惯性元件用高纯氧化铝陶瓷

高纯氧化铝陶瓷具有硬度高、耐磨性好、弹性模量高和抗压强度高、绝缘性好、材料性能稳定性好的特点,因而成为惯性仪表中部分关键零部件的基体材料.本文结合某惯性元件的技术要求,讨论了高纯氧化铝陶瓷的性能、制备工艺和表面改性技术.     

新材料类金刚石膜

类金刚石膜是一种人造的新物质新材料 ,碳原子是该物质的主要成分。以原子键构成的正四面体原子晶体结构为存在形式。其工艺是采用奇特的碳原子晶体沉积法 ,能在常温常压下于玻璃、金属、塑料等材料表面生成致密、牢固而且光滑的类金刚石膜 ,其结构和性能与金刚石相似 ,具有硬度高、耐腐蚀性强、电绝缘性能好 ,导热性能与透光性能优良 ,生物亲和性好 ,表面粗糙度低等特点 ,已获中国发明专利 ,具有广泛的应用前景和很大的经济效益与社会效益。新材料类金刚石膜     

在金刚石薄膜上生长微米／纳米结构氧化锌

金刚石是非常重要的宽禁带半导体材料,n-型氧化锌与p-型金刚石的结合成为半导体研究的热点.该研究实现了金刚石薄膜上生长六角纤锌矿结构氧化锌(ZnO)微米/纳米结构.生长初期或ZnO饱和蒸气压较低时,ZnO晶粒多沉积在金刚石薄膜的晶界和棱边处,随着沉积时间的增加或反应气氛中气态ZnO浓度的增加,会有大量微米/纳米结构的ZnO生成,并覆盖整个金刚石薄膜表面.对ZnO在金刚石薄膜表面生长机制及反应气氛对金刚石的钝化作用进行了分析.     

单晶硅棒切方专用金刚石外圆切割片技术要求及制造工艺探讨

文章对单晶硅棒切方专用金刚石外圆切割片的技术要求及制造工艺进行了探讨.在金刚石外圆切割片制造工艺中,采用双层电沉积法制造金刚石外圆切割片,对基体材料、刃口厚度、偏摆度、工艺规范及金刚石的选用处理都有严格的要求:选用高性能工具钢为基体材料,进行尺寸、偏摆度及应力控制;合理的工艺规范使制造出的切割片具有足够高的韧性和抗冲击能力,使金刚石发挥出最佳的磨削效果;选用适宜金刚石,并对金刚石粒度及表面进行处理,使金刚石出刃均匀,且与电沉积层紧密结合,提高使用寿命.     

金刚石表面镀覆技术的发展及应用

介绍了金刚石的表面镀覆技术及其发展.由于表面镀覆层能提高金刚石颗粒的强度、抑制在高温条件下金刚石颗粒的石墨化与氧化腐蚀,从根本上实现金刚石磨粒与结合剂胎体的化学冶金结合,因此,增强了结合剂对磨粒的把持力,有效地防止金刚石脱落,提高了工具的使用寿命和加工效率.     

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.     

影响高温高压法制备铜基金刚石复合材料因素研究

电子元器件的集成密度越高,发热量也就越大,对封装散热材料的要求也就越高。目前,国内外竞相研发各种新型的封装材料,新型微电子封装材料要求有良好的散热性能。为了研制出散热性更好的材料,文章对高温高压法制备的铜基金刚石复合材料的热性质进行了研究。研究结果表明,采用高温高压制备铜基金刚石复合材料,会使样品的致密度更高,结合更加紧密,导热性能明显优于用纯铜粉末烧结的样品。在高压下烧结温度由800℃增加到1000℃时,热导率有下降的趋势;使用的金刚石表面镀铜镀铬处理后样品的热导率会进一步提高;金刚石与铜粉体积比增加则热导率也会提高。本实验中,当烧结温度800℃、金刚石与铜粉体积比为4∶6、金刚石表面镀铬镀铜、粒度为140/170的工艺条件下,样品的热导率最高。通过金相显微镜观察到,高温高压法制备的铜基-金刚石复合材料与热压烧结工艺相比,界面结合更紧密、致密度更高。     

金刚石丸片与固结磨料抛光垫研磨硅片的比较研究

采用金刚石丸片和固结磨料抛光垫两种方式研磨加工硅片,以硅片的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)为指标对金刚石丸片和固结磨料抛光垫的研磨性能进行了评价.结果表明:固结磨料抛光垫研磨硅片的材料去除率高于金刚石丸片;研磨后硅片的表面粗糙度也优于金刚石丸片,且表面粗糙度(Sa)在中部和边缘相差不大.最后分析了研磨硅片的产物-磨屑的形状特征,得出固结磨料抛光垫研磨硅片时的塑性去除量远高于金刚石丸片.     

金刚石刀具化学磨损的预防

单晶金刚石刀具因其化学磨损严重,不适用于微切削加工铁基材料.为了保护金刚石刀具免受化学磨损,可将切削刀具沉积硬质涂层,以防止金刚石与工件材料直接接触.本研究则利用磁控溅射工艺在金刚石刀具上沉积TiN、TiAlN和AlN涂层.经过优化工艺参数,所沉积涂层的化学成分接近化学计量,表面非常光滑,晶粒很细,硬度高且附着强度大.虽然刃口半径因涂层略有增加,但对微切削加工来说仍可容忍.在试验切削条件下,与参比未涂层金刚石刀具相比,TiAlN涂层金刚石刀具磨损的减少高达50%.     

新型碳化硅基体单层CVD金刚石磨盘的制备

金刚石磨盘被广泛应用在脆硬材料加工领域。文章将机械粉碎法加工而成的金刚石磨料混入光刻胶溶液中,通过甩胶机将光刻胶均匀地甩在碳化硅基体表面以使磨料均匀分布在基体表面。再利用热丝化学气相沉积法(Hot filament chemical vapor deposition,HFCVD)在金刚石磨粒与碳化硅磨盘基体之间沉积一层金刚石薄膜并将其连结起来,制造出碳化硅基体单层CVD金刚石磨盘。由于生长的金刚石涂层与磨粒和基体间均可形成牢固的化学键结合,因此磨粒与基体间具有较强的结合力。对磨盘进行了对磨试验以检测磨盘与磨粒的结合强度。在SEM下观察到金刚石磨料和基体通过金刚石涂层连接,磨料晶粒得到了修补和生长,粒度长大约8~9μm,针状和片状的金刚石晶粒经过CVD法生长后晶粒饱满度值提高,变得晶型完整,自形面清晰。拉曼光谱检测结果显示生长后的磨粒金刚石峰尖锐,石墨峰低,表明金刚石纯度高、缺陷少、石墨及非晶碳含量很少。在对磨试验中,CVD金刚石磨盘磨粒脱落现象远少于电镀磨盘,表明CVD金刚石磨盘对磨料有高的把持力。CVD金刚石磨盘的磨粒裸露度高,对磨后粘连的磨屑不易发生堵塞。磨粒的断裂、破碎、磨钝现象都显著少于电镀金刚石磨盘。     

涂层技术及刀具涂层知识

1,氮碳化钛（TiCN）涂层比氮化钛（TiN）涂层具有更高的硬度。由于增加了含碳量,使TiCN涂层的硬度提高了33%,其硬度变化范围约为Hv3000~4000（取决于制造商）。2,CVD金刚石涂层：表面硬度高达Hv9000的CVD金刚石涂层在刀具上的应用已较为成熟,与PVD涂层刀具相比,CVD金刚石涂层刀具的寿命提高了10~20倍。金刚石涂层刀具的高硬度,使得切削速度可比未涂层的刀具提高2~3倍,使CVD金刚石涂层刀具成为有色金属和非金属材料切削加工的不错选择。3,刀具表面的硬质薄膜对材料有如下要求：1硬度高、耐磨性能好;2化学性能稳定,不与工件材料发生化学反应;3耐热耐氧化,摩擦系数低,与基体附着牢固等。单一涂层材料很难全部达到上述技术要求。     

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。     

微波烧结制备Ti3SiC2-金刚石复合材料的显微形貌及界面反应机理

采用Ti3SiC2粉体和金刚石粉体为原料,通过微波烧结制备Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,研究金刚石的含量和粒度对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响.结果表明,通过高温微波烧结Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,金刚石表面会形成不同的涂层,从而与基体结合剂结合良好.金刚石的粒度和含量对复合材料中基体组成和金刚石的表面涂层状态有显著影响.烧结过程中,金刚石会不同程度的影响Ti3SiC2的分解.Ti3SiC2分解后生成Si与TiC.当金刚石含量相同(10％)、粒度较粗(30/40)时,金刚石表面会形成钛硅相与SiC涂层组织;基体的主相为Ti3SiC2、钛硅相与SiC.当金刚石粒度较细(W20)时,金刚石表面的C元素充分地与Si反应生成SiC涂层,基体主相变成TiC和Ti3SiC2.当金刚石粒度适中(120/140目与170/200目)时,基体的主相为Ti3SiC2.选取金刚石粒度为170/200目、金刚石含量较低时(5％与10％),基体的组成为Ti3SiC2与少量的SiC.金刚石含量较高时(20％与30％),基体的组成为Ti3SiC2与少量的TiC和SiC.各试样中金刚石表面都会形成钛硅相与SiC涂层组织.