超薄型ダイヤモンドカッティングディスクの研究と応用状況

超薄型ダイヤモンドカッティングディスク超薄型の切断溝幅、滑らかな切断破断、低い不良率、高い切断効率などの利点により、徐々に人々の注目を集めています。

 

この記事では、過去 10 年間の極薄ダイヤモンド カッティング ディスクの主な製造方法の研究の進歩と適用状況をまとめ、電気めっきおよび硬化樹脂法を含む極薄ダイヤモンド カッティング ディスクの製造方法を紹介します。 電気めっき法は、そのシンプルな設備、グリーンが特徴です。環境保護とリサイクル可能な生産の利点は、大規模な産業用途の最も可能性の高い準備方法になっています。 記事は最終的にその開発の方向性を指摘しました。

 

レジン法によるダイヤモンド極薄カッティングディスクの製造は、良好な保形性が得られる方法です。 一般に、熱硬化性フェノール樹脂がバインダーとして使用されます。 その方法は、ダイヤモンド砥粒を樹脂に混合し、ホットプレスで焼結し、加熱して硬化させた後、研削を行うため、時間とコストがかかるプロセスです。 技術の進歩に伴い、熱硬化性樹脂は徐々に光硬化性樹脂に置き換えられています。光硬化性樹脂は、主にベースポリマー (光架橋性ポリマー)、反応性希釈剤 (光重合性モノマー)、光重合開始剤、および添加剤で構成されています。 構成。 熱硬化性樹脂との最大の違いは、硬化過程が適切な波長の光を吸収することによる化学反応過程であり、液体から固体への変化は溶媒の揮発によるものではなく、分子量の増加によるものであるため、速硬化性、無公害、省エネルギーなどのメリットがありますが、原料価格が高いことが制約要因となっています。

光硬化性樹脂を使用して極薄のダイヤモンド カッティング ディスクを製造し、Peng Wei、Gu Taihong などは、光硬化性樹脂をバインダーとして使用して、厚さ 0.15mm の極薄ダイヤモンド カッティング ホイールの開発に成功し、完成しました。一枚のカットテスト。 切断後の砥石の形状は、53mm×40mm×0.15mmです。 実験で作製したサンプルについて切削試験を行った。 実験データの分析を通じて、最終的な結果は、適切な量の SiO2 を追加することを示しています。 切断ディスクの全体的な性能を向上させることができ、追加された粒子含有量が 48 の場合、切断ディスクの切断効果が最高になり、切断破砕がよりスムーズになります。 分析によると、この現象の主な原因は、元の丘と砥石の表面に高密度に分布する SiO2 粒子による溝の表面での SiO2 粒子の研削効果です。

2004年、ラピッドプロトタイピング技術に基づき、ヤオ・チュニャン、ペンウェイらが感光性樹脂をバインダーとして極薄ダイヤモンド切削砥石シートのラピッドマニュファクチャリング技術を研究し、日本のREVウイスカーを追加（ 13μm×70μm）、ダイヤモンドカッティングシートボンドの機械的性質を向上させます。 1ピースのヌープ硬度は約K1000ですが、ダイヤモンドのヌープ硬度はK7000Eと高いです。 用意した感光性樹脂にダイヤモンド微粉末とウィスカーを定量的に混ぜ、均一に攪拌し、真空脱泡し、薄く切った砥石型に室温で流し込み、紫外線で硬化・成形します。 成形された極薄ダイヤモンドカッティングホイールシートのサイズは、52mm×40mm×0.15mmです。 異なる配合のカッティングディスクのカッティングテストは、REVウィスカーを感光性樹脂カッティングディスクに追加すると、カッティングディスクの研削性能が向上し、切断後の切断材料の品質が向上することを証明しています.

カッティングシートに SiO2 やウィスカーを単独で添加することは、カッティングシートの性能向上に限界があり、実際のニーズを満たすことはできません。 2004年、李成福らが昭和高分子のエポキシ樹脂LC-2800をバインダーとして使用。 紫外線照射により樹脂を硬化させ極薄のカットシートとし、フィラーとしてSiO2粒子や繊維を添加することで硬度、強度、耐摩耗性を向上させています。 ダイシングシートの製造方法は高速スピンコート法で、まず基板中央に液状樹脂を滴下し、基板を高速回転させることで基板上に液状樹脂を拡散させます。基板に薄膜を形成し、上部10mmから紫外光を照射。 硬化した樹脂を固化させ、極薄の切刃を製作するため、試作刃のサイズは54mm×40mm×0.05mm。 さまざまなサンプルの切断比較実験により、スピン コーティング法を使用して極薄のダイヤモンド切断シートを製造できることが証明されました。また、粒状フィラーを追加すると硬度が向上し、繊維状フィラーが強度を高めることができます。 カーボンファイバーはより優れた性能を発揮します。

 

2.2 電気めっき法

電気めっき法は、電気分解の原理を使用して、金属基板上に他の金属または合金の薄い層を堆積させるプロセスです。 金属やその他の材料部品の表面に金属膜の層を付着させるために電気分解を使用するプロセスです。 粒子は、電気分解プロセスを通じて複合コーティングに入ります。 Guglielmi は、複合コーティングに入る粒子は主に 2 段階の吸着メカニズムに依存していると考えています。最初のステップは、イオンと溶媒分子膜を運ぶ粒子が電極の表面に吸着されることです。これは弱い吸着と呼ばれます。 槽内に浮遊する粒子と平衡状態にあります。 弱く吸着した状態の粒子は、吸着したイオンと溶媒和膜を除去し、カソード表面と直接接触して不可逆的な電気化学吸着を形成し、これが強力な吸着ステップになります。 これに続いて、金属電着プロセス中に強力に吸着された粒子がコーティングに埋め込まれます。

2000 年に、華南理工大学の Liu Dingfu は、複合メッキを使用する方法を導入しました。これは、接着剤としてニッケル - コバルト合金コーティングを使用してダイヤモンド丸鋸刃を製造するプロセスです。 ブレード) 6-7 mm ごとに薄い鋸刃を使用して、直径方向に沿って 9 mm の長さのギャップを切り、その後のダイヤモンド粒子と結合剤としてのコーティングが同様の機械的モザイク効果を有するようにします。複合コーティングと基板力の間の接合を強化し、鋸刃の耐用年数を延ばします。 サンディング方法はサンディング方法を採用しています。つまり、スポイトを使用して親水化されたダイヤモンド粒子を吸収し、上向きの堆積面に均一に広げてから、ダイヤモンド粒子が基板と安定して接触できるように、鋸刃をわずかに振動させます。 . プレメッキ、サンディング、増厚メッキ、光沢メッキを経て、最終的に良好なコーティングが得られます。 最終的に、ニッケル-コバルト合金を結合剤として使用して、ダイヤモンド工具を製造する際に良好なコーティングを得ることができることが証明されました.

2002 年、Guo Tiefeng と Yang Yanjun は、リン酸塩が化成処理コーティングの調製に最初に使用されることを提案しました。 式は (g/L): シュウ酸 5、リン酸 15、シュウ酸ナト​​リウム 4、リン酸二ナトリウム 1O、塩素酸ナトリウム 5。 動作条件: 温度 20 度、時間 5 分。 オーステナイト系ステンレス鋼は電気伝導性が良く、電着がスムーズに進み、電着剤が下地に強く結合せず、剥離しやすいため、化成処理皮膜として最適です。

電気化学的堆積段階では、Ni-Co 電気めっき溶液が使用されます。 メッキ液の配合は（g/L）：硫酸ニッケル220-240、硫酸コバルト15-30、ホウ酸25-35、塩化ナトリウム10-20、特許の適量添加剤、ダイヤモンドパウダー5-10。 実験の操作条件は次のとおりです。電気めっき温度 45 度 ~ 50 度、pH 値 4.1 ~ 4.5、Dk=2 A/dm³、エアポンプ攪拌、断続時間 10 分。 複合コーティングは、加熱によって基材から剥がされ、コールドスタンピングマシンでスタンピングされます。 実験で作られた完成品の場合、カッティングシートの比較実験は、製品が切断要件を満たすことができ、コストが1/3に削減されることを示しています.

2003に出願された特許で、上海原子力産業の第8研究所の周林華、徐建宏などは、超薄型ダイヤモンド切削ディスクの製造方法を詳細に説明しています. ニッケル板は陽極、ステンレス鋼は陰極として使用されます。 電気めっき液は、水和ニッケル金属塩または水和ニッケル金属塩と他の水和金属塩との混合溶液に、ダイヤモンド砥粒、ホウ酸および添加剤を添加することによって得られる。 式は（g/L）：硫酸ニッケル150-300、硫酸コバルト3-20、ホウ酸25-40、塩化ニッケル30-60、一次光沢剤0。 2-2、二次光沢剤 0.2-2、潤滑剤 0.05-1。 電気めっきプロセスのパラメータは次のとおりです。Dk=2A/dm³、pH値4.1~4.5、温度45度~50度、ダイヤモンド密度5~20g/L、時間は複合電気めっき層の厚さを制御できます。 陰極と陽極を電気めっき溶液に入れ、電源を入れた後、電子の作用により、ダイヤモンド砥粒と金属イオンが陰極基板上で均一に共析し、複合電気めっき層が得られます。 複合層で電気めっきされた陰極基板を弧状に軽く曲げると、複合電気めっき層が陰極基板から容易に分離され、最終的に分離されたダイヤモンドとニッケル - コバルトの複合コーティングが得られます。 ３時間の電気めっきの後、２０μｍの複合コーティングを得ることができる。

2009 年、大連工科大学の Liu Jinlong 氏は、さまざまな基材と複合コーティングのさまざまな剥離方法に基づいて、記事「性能向上に関する実験的研究」で、ダイヤモンド ニッケル複合コーティングの基材としてアルミニウム合金を使用する方法を詳細に紹介しました。複合電着ダイヤモンドソーの開発」。 準備、アルミニウム合金基板は、ダイヤモンド金属の共析出のためのめっき前処理の後、カソードとしてめっき槽に投入され、所望のコーティングの厚さを得た後、それが取り出され、自作の電解槽で電解される。 、そして基板は適切な電解液で腐食され、ダイヤモンド複合コーティングが得られます。 得られた複合コーティングは、シリコンウェーハとガラスのスクラッチとブレードの摩耗について研究されました。 切断後、刃の反りなどの変形もなく切れ味も良く、要求通りの性能でした。 He Changyao は、2009 年に申請された特許で、基板としてコーティングされたプラスチックを使用して超薄型ダイヤモンド カッティング ディスクを作成する方法を紹介しました。

彼はコーティングされたプラスチックをカソード基板として選択し、表面にダイヤモンドの層を事前に沈殿させ、18-25 ニッケル塩、1-2 ナトリウム塩、1-3 コバルト、および2-4酸溶液。 そのうち、高純度のニッケル板を陽極基板として使用し、温度は30度～40度、pH値は4.2-4.6. ダイヤモンドは、電着によってカソード基板のダイヤモンド表面上に堆積され、ダイヤモンドを固め、それによって０．５の厚さを得る。 02 ~ 1mm の電気めっき層。 次に、電気メッキ層を備えたカソード基板を、2エタノールを加えた調製したクロロホルム溶液に入れ、コーティングプラスチックを溶解し、ダイヤモンド-ニッケル複合コーティングを取得し、後処理ピースを介して必要なサイズにカットします。