[發明專利]多晶金剛石在制作金剛石線鋸方面的應用

無效

• 申請號: 201110408467.6
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102528165A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 郭留希;孫斌;趙清國;王秦生;楊晉中
• 申請（專利權）人: 鄭州人造金剛石及制品工程技術研究中心有限公司
• 主分類號: B23D61/18
• 分類號: B23D61/18;B23D65/00;C25D15/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

本發明屬于多晶金剛石的應用技術領域，特別涉及多晶金剛石在制作金剛石線鋸方面的應用。

背景技術

硬脆材料包括寶石、玻璃、石材、硅晶體、石英晶體、陶瓷、硬質合金等。硬脆材料大多為半導體或非導電體，具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高電阻率等性能。硬脆材料因具有許多金屬材料難以比擬的優良特性，而被廣泛應用于聲、光、電磁、機械和化工等行業。隨著其被廣泛應用，對硬脆材料的加工也提出更高的要求。硬脆材料加工的關鍵工序是切割加工，該工序要求高效率、低成本、高材料利用率、無損傷、無污染等。

目前，硬脆材料的切割方法主要有：金剛石鋸片切割、激光切割和近年漸成主流的多線鋸切割。金剛石鋸片由于切縫寬，成材率低不能切割曲線，不適于貴重材料的切割。激光切割由于切割深度有限而受到限制。多線鋸切割主要是通過拉動鋼絲，鋼絲帶入預先混有細粒度碳化硅微粉的磨削液，微粉在鋼絲的帶動下游離切割硬脆材料。由于多線鋸的引入，使得大型的多線鋸可以同時切割出數百切片，加工效率得以顯著提高。

金剛石線鋸通常是用電鍍的方法在鋼絲上沉積一層金屬，并在沉積的金屬內固結金剛石單晶磨料制成。金屬鍍層是結合劑，金剛石磨料用于切削加工。由于金剛石單晶及微粉磨料韌性低、解理面具有方向性，金剛石單晶及微粉與結合劑的結合力弱，使得其在加工中磨料的有效利用率低，被加工件表面粗糙度大，給后續加工帶來困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多晶金剛石在制作金剛石線鋸方面的應用，使用多晶金剛石制作的金剛石線鋸能顯著降低被加工件的表面粗糙度，提高切削效率，降低加工成本。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

多晶金剛石在制作金剛石線鋸方面的應用，將多晶金剛石微粉電鍍沉積在鋼絲線或有機絲線上，制成多晶金剛石線鋸。

所述多晶金剛石微粉粒度為0.1μM～200μM。

所述多晶金剛石微粉的表面用偶聯劑處理，或者沉積有金屬沉積層。

具體的，如：將粒度為0.1μM～200μM的鍍鎳多晶金剛石電鍍沉積在鋼絲線或有機絲線上，制成多晶金剛石線鋸；其中電鍍液組成為：350～400g/l氨基磺酸鎳、30～40g/l硼酸和0.05～0.1g/l十二烷基硫酸鈉。鍍鎳多晶金剛石可以為普通市售產品。

多晶金剛石在制作金剛石線鋸方面的應用，將多晶金剛石微粉通過樹脂包覆在鋼絲線或有機絲線上，制成多晶金剛石線鋸。

所述多晶金剛石微粉粒度為0.1μM～200μM。具體的包覆過程可以為：將多晶金剛石微粉、酚醛樹脂、NL酚醛樹脂固化劑和溶劑混勻得漿液；把鋼絲線或有機絲線從漿液中拉出，再經限徑、干燥和固化即得；其中多晶金剛石微粉、酚醛樹脂和NL酚醛樹脂固化劑三者體積總和計為100份，多晶金剛石微粉占22－28份，NL酚醛樹脂固化劑占酚醛樹脂重量的8%；溶劑占漿液體積的20～30%。溶劑可以為酒精或丙酮等。

所述多晶金剛石微粉的表面用偶聯劑處理，或者涂附有有機涂層，或者沉積有金屬沉積層，或者沉積有陶瓷材料層。

多晶金剛石微粉的表面用偶聯劑處理，或者涂附樹脂等有機涂層，或者沉積鎳、銅等金屬，或者沉積剛玉等陶瓷材料用以增加金剛石與固結層的把持力。

用多晶金剛石及微粉制作的金剛石線鋸，其截面示意圖見圖3。

多晶金剛石及微粉可以采用超高壓高溫靜態法和爆炸法生產，其并不是其他加工過程的副產品。

多晶金剛石及微粉和單晶金剛石及微粉的主要差別在于金剛石顆粒的結構及其特性。

多晶金剛石的結構：該金剛石顆粒是由多個亞晶組成的嵌式結構的多晶，具有不規則形狀和粗糙的凹面。在一定的磨削力下，顆粒易于沿亞晶間的界面破裂；小的被磨損的亞晶從晶體顆粒脫離后，新的不規則形狀的亞晶在晶體表面又形成許多鋒利的刃角，而不是整個顆粒脫落。多晶金剛石和單晶金剛石的結構示意圖見圖1。多晶金剛石和單晶金剛石受力后的破裂形式示意圖見圖2。

多晶金剛石的韌性：多晶金剛石顆粒可以承受較高的應力。它的解理面每10~200埃就間斷了。當受高壓時產生的微破碎被限制在微晶的小范圍內，不會產生大的解理面破碎（單晶金剛石很容易在解理面方向破碎），這樣就允許在切割、研磨和拋光時使用較高的單位壓力，允許使用的壓力與同粒度單晶金剛石相比高3倍，使得加工效率提高2～5倍，從而達到減少加工工序、提高產品產量和生產效率的目的。

自銳性：由于多晶金剛石表面積大，具有特別的解理和耐磨性，使得其自銳性好。隨著極小微晶顆粒的脫落，不斷的露出更多同樣、尖銳微晶，具有相同的有效切削刃，使得塊狀顆粒得到保護。