树脂结合剂金刚石工具的影响因素
树脂结合剂金刚石工具性能的研究
树脂结合剂金刚石工具性能的研究树脂结合剂金刚石磨具是金刚石磨具中使用量最大的一类。
和金属结合剂金刚石磨具和陶瓷结合剂金刚石磨具相比,树脂结合剂金刚石磨具有磨具硬化温度低,只需200℃左右,远远低于金属结合剂和陶瓷结合剂金刚石磨具的热压成型温度;生产周期短,生产设备简单,生产能耗少,规模生产可降低成本;形成自锐性,提高磨具锋利性;被加工工件的表面光洁度高,适用于镜面磨削;其缺点是寿命短,耐热性差,易老化。
其中最根本原因是:树脂结合剂胎体对金刚石的把持力小。
为了提升树脂结合剂磨具的寿命,通常采用两种方法进行改进。
一种方法是尝试新型树脂或者对现有树脂进行改性,提高树脂的耐热性;另一种方法是对金刚石进行镀覆,提高树脂对金刚石的把持力。
镀覆金刚石在金属结合剂和陶瓷结合剂的磨具中应用的相应研究较多,但镀覆金刚石在树脂结合剂中的研究却鲜有报道。
本文通过采用对无镀层金刚石、镀覆刚玉金刚石和金属镀层金刚石制备的金刚石树脂结合剂磨具性能进行对比分析,研究镀覆种类对两种树脂结合剂磨具的锋利性、耐用性、力学性能以及对树脂结合剂的结构和致密度的影响,获得如下结论:(1)采用聚酰亚胺树脂(PI)作为结合剂,在金刚石、聚酰亚胺(PI)、氧化铬等组分确定的前提下,实验填料的最佳配比为碳化硅微粉30(vol)%,合金粉4(vol)%,冰晶石4(vol)%,此时,树脂金刚石磨具磨削比最大,达到2.286,具备良好的磨削性能,使用性价比较高。
(2)按照最佳填料配方,采用无镀层金刚石、镀覆金属(钛、铜、镍)镀层金刚石和镀覆刚玉镀层金刚石压制两组平行实验试样进行性能对比分析。
结果表明:在其他组分含量保持不变的前提下,对金刚石进行表面镀覆处理可以明显提高磨具的磨削比,提高磨具的磨削效率,并且可以提高试样的抗弯强度、硬度等力学性能。
三种金属镀层(钛、铜、镍)中,钛镀层的镀覆效果最好,对树脂磨具的磨削性能和力学性能提升明显,无机物刚玉镀层镀覆效果优于金属镀层。
金刚石砂轮树脂结合剂含量
金刚石砂轮树脂结合剂含量金刚石砂轮树脂结合剂含量对砂轮性能的影响金刚石砂轮作为一种重要的磨削工具，在其制备过程中，树脂结合剂的含量对砂轮的性能产生着显著的影响。
以下将探讨树脂含量对砂轮气孔率、硬度、抗压强度、磨削比以及对硅片表面质量的影响。
气孔率的影响：结合剂含量在一定范围增大时，砂轮的气孔率呈下降趋势。
这是因为适量的结合剂能够填充磨料颗粒之间的空隙，减小气孔的形成。
然而，当结合剂含量超过一定浓度时，气孔率趋于稳定，变化不大。
硬度的影响：随着结合剂含量的增加，砂轮的硬度也呈上升趋势。
这是因为结合剂在一定程度上影响砂轮的结合力，增加了对磨粒的把持力。
这种情况下，即使金刚石数量相同，树脂结合剂的增加也使得硬度提高。
抗压强度的影响：在一定范围内，随着树脂结合剂的增多，砂轮的破碎力增大，抗压强度逐渐提高。
这是由于树脂结合剂的增加增强了对磨粒的把持力，从而提高了整体的抗压强度。
磨削比的影响：砂轮树脂结合剂的增加导致砂轮的磨削比提高，即在相同条件下能够更有效地进行磨削。
然而，当结合剂含量超过一定范围时，磨削比的增速开始放缓，可能出现不同程度的饱和现象。
对硅片表面质量的影响：树脂结合剂的含量对硅片表面质量同样产生重要影响。
适量的结合剂有助于提高砂轮的磨削效率，从而改善硅片的表面质量。
然而，过量的结合剂可能导致砂轮性能的饱和，对硅片表面质量的提升效果不再显著。
总体而言，树脂结合剂在金刚石砂轮中的含量调节对砂轮性能具有重要意义。
合理的结合剂含量可以优化砂轮的气孔率、硬度、抗压强度等性能，提高磨削效率，为工业生产和加工提供更加可靠的磨削工具。
在实际应用中，需要根据具体的工艺和要求精确调控结合剂含量，以达到最佳的砂轮性能。
金刚石锯片使用性能与结合剂之间的关系[1]
![金刚石锯片使用性能与结合剂之间的关系[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/e4edba86ec3a87c24028c4e1.png)
锯片的使用要求。锯片要求既要耐用， 又要锋利; 结合剂既要求有足够高的硬度和强度， 又要求有 足够的脆性， 以便在锯切过程中适时磨损， 保持金 刚石有足够的出刃高度， 从而保持锯片自锐性。 因此， 对锯片的结合剂而言， 其力学性能指标与普 通的金属材料有所不同， 并非强度和硬度越高越 好， 而是要适当; 韧性更不允许太高， 而是要有一
钻基
钨基 铁基 镍基 镍基 镍基 铜基、 钻基 、 、 钨基 铁基
1.3 铁基结合剂
特点: 以铁为主要成份， 与适当数量的铜、 镍 配合使用， 还常常掺人加 Sn, Zn, Co 等成份。这类
收稿 日 期:2001一 - 30 12 基金项目:河南省科技攻关项目(971130205) 作者简介:王秦生( 1942- ) ， ， 男 河南叶县人， 教授， 从事超硬材料及制品制造技术研究。
锯片使用性能的影响。
1 结合剂类型对锯片使用性能的影响 不同类型结合剂的金刚石刀头分别适用于不 同石材的加工， 见表 t o 1. 1 铜基结合剂 特点:这类结合剂包括铜基、 青铜、 黄铜， 以及 钻青铜、 钻黄铜等。他们以铜为主成份， 还可能同 时或部分含有 Zn, Co, Ni, Fe 等金属， 其硬度较低， 强度较低， 韧性较高， 与金刚石结合强度较低(化 学亲和力和机械把持力都弱) ， 但价格低廉。 适用范围:宜与锋利性好的金铡石相配合， 以 大理石， 软质花岗石等为主要加工对象。 1.2 钻基结合剂
高 度 多 牌 金 石 配 广 用 各 强 的 种 号 刚 相 合，泛 于 种
花岗石和大理石的锯切加工。
表 1 结合剂与被加工材料对照表 被切割、 钻孔、 铣削的材料 非研磨性材料玻 璃 软大理石 可切削耐火材料 非研磨性到低研磨性材料 低密度耐火材料 硬大理石 石灰石 低研磨性到中研磨性材料 中密度耐火材料 致密钢筋养护混凝土 辉长岩、 长麻岩、 闪长岩 正长岩(黑花岗石) 花岗石 结合剂系统
光固化树脂结合剂对金刚石磨粒把持力的实验研究
第30卷第5期超硬材料工程V o l.30 2018年10月췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍S U P E R HA R D MA T E R I A LE N G I N E E R I N G O c t.2018光固化树脂结合剂对金刚石磨粒把持力的实验研究崔晨,邱燕飞,黄辉(华侨大学制造工程研究院,福建厦门361021)摘要:金刚石磨粒的失效对加工质量㊁生产成本有着显著影响㊂文章比较研究了纯光固化树脂和含氧化铝填料的光固化树脂对金刚石磨粒把持力的影响㊂将制备的试样进行划擦实验,以此测试结合剂的把持力,并记录金刚石颗粒失效形貌特征㊂实验结果表明,树脂结合剂中金刚石磨粒的失效模式主要可分为滑移㊁松动㊁脱落㊂磨粒的出露高度是影响磨粒把持力的主要因素,添加微米氧化铝可有效提高树脂对金刚石的把持力㊂关键词:光固化树脂;金刚石磨粒;把持力;失效中图分类号:T Q164文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2018)05-0001-05E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho n t h eH o l d i n gF o r c e o fD i a m o n dA b r a s i v eg r a i n s b y U l t r a v i o l e t-c u r e dR e s i nB o n dC H E N C u i,Q I U Y a n-f e i,HU A N G H u i(I n s t i t u t e o f M a n u f a c t u r i n g E n g i n e e r i n g,H u a q i a oU n i v e r s i t y,X i a m e n,361021,F u j i a nP r o v i n c e,P.R.C h i n a)A b s t r a c t:T h e f a i l u r e o f d i a m o n da b r a s i v e sh a s as i g n i f i c a n t e f f e c t o nt h em a c h i n e q u a l i t ya n d c o s t.T h e p a p e r f o c u s e do n t h e e f f e c t s o f t h e p u r eu l t r a v i o l e t-c u r e d r e s i na n d t h eo n eo f c o n t a i n i n g a l u m i n a f i l l e r o n t h e g r i n d i n g f o r c e o f d i a m o n d a b r a s i v e.T h e h o l d i n g f o r c e so f b i n d e rw e r em e a s u r e db y s c r a t c h i n g t h e p r e p a r e d s a m p l e s,a n d t h e f a i l u r em o r p h o l o g yc h a r a c t e r i s t i c so fd i a m o n da b r a s i ve s w e r er e c o r d e d.T h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a tt h em a i n f a i l u r em o d e s o f d i a m o n da b r a s i v e s i n t h e r e s i nb i n d e r a r e c l a s s i f i e da s t h r e e t y p e s,s l i p,l o o s e n i n g a n d s h e d d i n g.T h e e x p o s i n g h e i g h t o f a b r a s i v e g r a i n sw a s t h em a i n f a c t o rt o a f f e c t a b r a s i v eh o l d i n g f o r c e,a n d t h e r e s i n's b o n d i n g f o r c e o nd i a m o n d i s i m p r o v e de f-f e c t i v e l y b y a d d i ng m i c r o na l u m i n a.K e y w o r d s:U l t r a v i o l e t-c u r e d r e s i n;D i a m o n d a b r a s i v e;H o l d i n g f o r c e;F a i l u r e1引言金刚石具有硬度高㊁耐磨损㊁导热性能好㊁摩擦系数小以及较高的化学惰性等优异性能,常被制成磨削工具而广泛应用于非金属材料的加工㊂其中树脂结合剂金刚石砂轮由于自锐性好㊁胎体柔性好㊁易于修正等特点而被广泛用于各种难加工材料的精密加工中[1]㊂金刚石砂轮在使用过程中的失效行为,不仅会收稿日期:2018-07-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(51375179),福建省科技计划项目(2017H6014),教育部创新团队(I R T_17R41)作者简介:崔晨(1995-),女,华侨大学机械设计制造及自动化专业2015级本科生,指导老师为黄辉教授,研究方向为超硬材料工具及其应用㊂E-m a i l:s u n n y_c h e n c u i@f o x m a i l.c o m通讯作者:黄辉(1974-),男,华侨大学教授,博士生导师㊂引文格式:崔晨,邱燕飞,黄辉.光固化树脂结合剂对金刚石磨粒把持力的实验研究[J].超硬材料工程,2018,30(5):1-5.增加设备零部件的更换量,还会直接破坏加工零件表面质量,缩短工具的使用寿命,影响加工效率[2]㊂因此金刚石砂轮的失效也成为研究者们关注的重点㊂以往的研究表明,金刚石磨粒的脱落失效是树脂结合剂金刚石砂轮的主要失效方式㊂在前期研究中,研究者将此失效形式归因于树脂在磨削温度的作用下产生变质,从而导致金刚石磨粒的脱落[3]㊂事实上树脂本身与金刚石磨粒分属高分子材料和晶体材料,因此在制备过程中,两者间不可能产生化学反应㊂对于树脂结合剂而言,主要还是依靠包裹金刚石磨粒来把持金刚石磨粒[4]㊂但目前关于树脂结合剂对金刚石磨粒把持力的研究并不多见㊂本文设计了一种模拟金刚石砂轮磨削加工过程的实验,用单颗金刚石磨粒划擦经抛光的铜块,测量不同树脂结合剂对单颗金刚石的把持力,研究金刚石在不同出露高度条件下把持力的分布规律及失效模式,分析了树脂中添加剂及磨粒出露高度对把持力的影响规律㊂2 实验条件2.1 实验工具的制备实验所选用的金刚石磨粒大小为30/40(I S D-1650,I L J I N C o .L t d .,K o r e a n)㊂为控制划擦单颗金刚石出露高度,设计制作夹具如图1所示㊂在压头顶部设计了凹槽,通过改变凹槽深度来控制调节金刚石出露高度㊂设计凹槽深度为0.05mm ㊁0.1mm ㊁0.15mm ㊁0.20mm ㊁0.25mm ㊁0.30mm ㊁0.35mm ㊁0.40mm ㊁0.45mm ,共九个梯度㊂为了提高实验数据的可重复性,每个槽深参数下制备六个试样进行实验㊂图1 夹具示意图F i g .1 T h e s c h e m a t i c d i a gr a mo f f i x t u r e 本实验采用纯光固化树脂与添加微米级氧化铝的光固化树脂作为金刚石磨粒的结合剂㊂实验所用的结合剂分别是U V-M I -25N 光固化树脂(杭州),以及含有添加剂的结合剂㊂将30μm 氧化铝颗粒按一定的质量分数(5%㊁10%㊁15%㊁20%)加入到纯光固化树脂中,在搅拌机中以950r /m i n 的速度搅拌2小时,待搅拌均匀后滴入夹具中,在中间放入单颗金刚石,然后紫外光以150mW /c m 2的光强照射0.5s 进行光固化㊂在制备过程中保证树脂与夹具表面平齐㊂2.2 磨粒出露高度测定本实验采用K E Y E N C E 超景深三维视频显微镜(型号为V H X-100)对每个试样中金刚石的出露高度进行测量㊂为提高实验准确性,每个试样的出露高度测量三次,并计算相同槽深试样出露高度的平均值㊂图2为所测量的金刚石磨粒的三维视图㊂图2 测量出露高度三维视图F i g .2 T h e e x p o s i n g h e i gh t i n t h r e e d i m e n s i o n a l v i e w s 2.3 划擦实验以磨粒划擦过程模拟其在实际生产中的磨削受力[5],划擦实验在M F T-4000多功能材料表面性能实验机(兰州华汇仪器科技有限公司)上进行,如图3所示㊂将固化后的磨具试样夹持在多功能材料表面性能试验机上进行划擦铜块实验,所划擦铜块表面进行抛光处理,达到镜面效果㊂设备夹持磨具试样,从磨粒接触铜块开始逐渐加载直至最终载荷达150N ,磨粒划擦速度为100mm /m i n ,划擦时间为3s ,划痕长度5mm ㊂划擦过程中,用K i s t l e r9119A A 2型测力仪测量划擦力,采样频率为50k H z㊂由于试验的划擦深度很小,因此用水平划擦力表示切向划擦力F t ,垂直划擦力表示法向划擦力F n ㊂以切向㊁法向划擦力的合力表征结合剂对磨粒的把持力,即F =F t 2+F n2㊂用扫描电镜(P h e n o m P r o X )观察金刚石失效前后的形貌㊂2超硬材料工程 2018年10月图3 划擦实验示意图F i g .3 T h e s c h e m a t i c d i a g r a mo f s c r a t c he x pe r i m e n t 3 实验结果与讨论3.1 金刚石出露高度本实验通过控制不同凹槽深度来控制金刚石出露高度,制备试样的磨粒出露高度如图4所示㊂由图可见,虽然在同一槽深下,金刚石磨粒出露高度有一定的波动,但是随着槽深的增加,金刚石颗粒的出露高度大致呈现线性减少的规律,这表明实验中通过控制凹槽深度来实现对金刚石磨粒出露高度的调节是基本可行的㊂图4 出露高度数据处理F i g .4 D a t a o fE x p o s i n g h e i gh t s 3.2 划擦实验把持力数据处理划擦过程中磨粒所承受的划擦力随时间变化的曲线如图5所示㊂从图中可以看出,划擦力随着所加载荷的增加而逐渐升高㊂但当加载力达到一定程度时,划擦力会突然变小㊂从实验结果中可以发现,当划擦力出现第一次降低后,有部分情况会发生再次升高并降低的情况,也有出现直接衰减到很低的情况㊂结合对划擦过程的观察,可以发现在划擦力发生第一次变化时,正是磨粒产生松动的时刻㊂因此实验数据分析中以划擦过程中树脂对金刚石把持力突变降低处为失效判断依据,视为失效点,取突变值为树脂对金刚石颗粒的有效把持力㊂两种结合剂在不同磨粒出露高度情况下的划擦力变化如图6所示㊂从图中可以看出,随着出露高度的增加,两组树脂对金刚石的把持力都随之显著降低㊂随着出露高度从100μm 增加到380μm ,其把持力也从70N 降低到10N ,其衰减相当明显㊂这主要是因为树脂主要是依靠机械包裹来把持金刚石磨粒,磨粒出露高度的增加,意味着树脂对金刚石磨粒的包裹面积减少,因此导致其把持力也随之显著降低[6]㊂从图中还可以看出,在相同出露高度的情况下,添加微米氧化铝的树脂对金刚石的把持力略大于纯树脂的把持力㊂当磨粒出露高度较低时,添加剂的影响较大,但当磨粒出露高度较高时,两种树脂对金刚石磨粒的把持力则大致趋于相同㊂图5 把持力测量图F i g .5 M e a s u r e dh o l d i n g fo r ce 图6 把持力分析图F i g .6 T h eh o l d i n g fo r c e o f r e s i nb o n d t od i a m o n d g r a i n 3.3 磨粒划擦失效形式划擦实验中,通过观察可以发现对于两种树脂结合剂金刚石颗粒,虽然其磨粒出露高度不同,但其失效形式大致相似,主要存在以下几种情况:滑移㊁松动和脱落,如图7所示㊂其中图7a ㊁7b ㊁7c 为纯树脂结3第30卷 第5期 崔晨等:光固化树脂结合剂对金刚石磨粒把持力的实验研究合剂,图7d ㊁7e ㊁7f 为有添加剂的树脂结合剂㊂滑移失效:如图7a ㊁7d 所示,其特征为金刚石磨粒仍然还留在树脂中,但金刚石不在原始位置,其后端有较为平直的移动轨迹,且末尾轨迹增大㊂随着工件材料去除量的增大,金刚石颗粒后面出现明显的拖尾 现象㊂松动失效,如图7b ㊁7e 所示㊂其特征为金刚石磨粒还留在树脂的原始位置,但金刚石与周围树脂有明显间隙,金刚石周围树脂有明显较大破裂裂纹和破碎颗粒堆积㊂图7 金刚石磨粒失效形式F i g .7 T h eS E M m o r p h o l o g y of t h e f a i l u r e o f d i a m o n da b r a s i v e s 脱落失效,如图7c ㊁7f 所示㊂其特征为金刚石不在原始位置,完全脱落,周围树脂有破碎堆积,且脱落方向树脂破碎严重㊂对比两种树脂结合剂可以发现,虽然两种结合剂中金刚石磨粒的失效形式类似,但对于添加了氧化铝颗粒的树脂结合剂而言,其失效模式都较为 缓和 ㊂与其它金属结合剂的失效形式相比,树脂结合剂中均没有观察到磨粒破碎和磨粒磨平的失效形式㊂3.4 结果讨论由于依靠机械包裹的作用来把持金刚石磨粒,所以相比于其它结合剂而言,树脂结合剂砂轮对金刚石的把持力并不高[9]㊂而在树脂中添加一定的填料是可以在一定程度上改善结合剂对磨粒的把持力[2]的㊂氧化铝是最常用的填料,具有热导率高㊁热膨胀系数小,耐化学腐蚀等优点,在光固化树脂中添加适量氧化铝,可以提高树脂的导热性能㊁硬度及压缩强度等[10]㊂如图8所示,随着光固化树脂中氧化铝体积分数的增加,光固化树脂的拉伸强度先增后减,于15%时达到峰值㊂相比于纯树脂而言,其拉伸强度提高了67%㊂图8 不同质量分数的微米氧化铝对树脂拉伸强度的影响F i g.8 T h e e f f e c t o fm i c r o na l u m i n a o n t h e t e n s i l e s t r e n gt ho f t h e r e s i n 4超硬材料工程 2018年10月文献[11]的研究表明,金刚石的工作失效包含正常磨损和早期失效,其中,正常磨损属于连续逐步失去出露工作高度的过程㊂但当结合剂对磨粒的把持力不足时,则容易导致磨粒的早期失效㊂把持力的提高不仅能够减少金刚石的过早脱落,还大大提高了金刚石工具的使用寿命和加工效率[12]㊂如图9所示,对磨粒金刚石进行受力分析㊂无填料时,金刚石所受把持力来自纯树脂基体,受到划擦力的作用时,主要是依靠树脂的强度来支持,如图9a 所示㊂随着氧化铝颗粒的添加,一方面树脂本身的强度得到提高,另一方面,磨粒在受到划擦力作用时,其滑移的同时受到树脂和氧化铝磨粒的共同阻止(见图9b ),所以随着氧化铝颗粒的增加,使得其把持力会有所上升㊂图9 不同结合剂金刚石划擦受力图F i g .9 S c h e m a t i c d i a gr a mo f f o r c e s i nd i a m o n d s c r a t c h e sw i t hd i f f e r e n t b i n d e r s 4 结论本文通过光固化树脂结合剂固定把持单颗金刚石对铜块进行划擦试验,研究和讨论了不同光固化树脂结合剂对金刚石磨粒的把持能力㊂通过实验可以得出以下结论:(1)纯树脂㊁微米氧化铝填料树脂结合剂金刚石磨粒的主要失效模式表现为滑移㊁松动和脱落㊂(2)在相同磨粒出露高度的情况下,添加微米氧化铝颗粒的树脂结合剂可以提高树脂对金刚石的把持力,当质量百分数为15%时,其效果最佳㊂(3)树脂结合剂对磨粒的把持以机械包裹为主,所以磨粒的出露高度是影响磨粒把持力的主要因素㊂出露高度越高,其树脂的把持力越小㊂参考文献:[1] 刘伟,刘一波,尹翔,等.树脂结合剂金刚石砂轮设计及应用[J ].超硬材料工程,2016,28(4):47-50.[2] 戴秋莲,徐西鹏,王永初.金属结合剂对金刚石把持力的增强措施及增强机制评述[J ].材料科学与工程,2002(3):465-468.[3] 王秦生,华勇,宋诚.金刚石树脂磨具的改进[J ].金刚石与磨料磨具工程,2004(4):25-30.[4] 赵小军,段隆臣,契霍特金.V.F ,等.金属胎体对金刚石把持力的概述[J ].金刚石与磨料磨具工程,2015(6):41-50.[5] 黄岳龙,黄国钦,于怡青.树脂金刚石砂轮磨削微晶石的磨削力特性研究[J ].金刚石与磨料磨具工程,2013(6):49-52.[6] L i uXF ,L i YZ .T h em i c r o a n a l y s i s o f t h e b o n d i n g c o n d i t i o n b e -t w e e nc o a t e dd i a m o n d a n dm a t r i x [J ].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lO f R e f r a c t o r y Me t a l s &H a r d M a t e r i a l s .2003,21(3~4):119-123.[7] 邢波,黄国钦,黄辉,等.新连接方式金刚石磨损特征的试验研究[J ].金刚石与磨料磨具工程,2012(4):6-9.[8] L u oS Y ,L i a oY S ,e ta l .A n a l ys i so f t h ew e a ro far e s i n-b o n d e dd i a 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树脂硬度对金刚石切割线切割性能的影响
树脂硬度对金刚石切割线切割性能的影响高伟;李军;马伯江;王东雪【摘要】研究不同树脂结合剂对金刚石切割线切割性能的影响.分别采用纯酚醛树脂、环氧改性酚醛树脂、芳烷基改性酚醛树脂制备树脂固化硬度试样,并检测试样的肖氏硬度.用扫描电镜观察树脂固化后的试样断裂表面,发现不同树脂固化后的致密程度不同.分别制作金刚石切割线进行单晶硅切割实验.实验结果表明:采用固化硬度高、固化后致密性好的纯酚醛树脂制作的切割线在切割时的线弓最小,加切时间较短,金刚石颗粒不易脱落,切割能力强.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】4页(P72-75)【关键词】树脂固化;肖氏硬度;断裂表面;硅片切割【作者】高伟;李军;马伯江;王东雪【作者单位】青岛科技大学机电工程学院,山东青岛 266061;青岛科技大学机电工程学院,山东青岛 266061;青岛科技大学机电工程学院,山东青岛 266061;青岛高测科技股份有限公司,山东青岛 266114【正文语种】中文【中图分类】TG74;TQ164;TG58随着单晶硅尺寸的增大和对切片质量以及切割效率的要求提高，游离磨料线锯切割已经不能满足生产需求,固结磨料金刚石切割线受到广泛关注[1]。
固结磨料金刚石切割线主要分为电镀金刚石切割线和树脂金刚石切割线[2]。
其中，树脂金刚石切割线(简称树脂线)具有制造工艺简单、成本低、效率高、环境污染小、加工表面质量好等优点[3-5]。
树脂线的切割性能很大程度上取决于树脂结合剂的性能。
在切割单晶硅时，要求树脂结合剂同基体和金刚石颗粒结合良好，防止金刚石脱落造成切割线失效；树脂线与工件的摩擦会产生大量的热，要求树脂的耐热性好。
葛培琪等[6]选用双酚 A 型环氧树脂与热固性酚醛树脂作为结合剂、纳米金属粒子作为填料，提高了其耐热性和黏结力。
孙毅等[7]选用酚醛树脂作为结合剂、碳化硅粉体作为填料，并分别加入镍粉和铬粉，提高了树脂结合剂对金刚石的把持力。
酚醛树脂影响金刚石砂轮磨削性能试验研究
酚醛树脂影响金刚石砂轮磨削性能试验研究师超钰;朱建辉;钱灌文;赵延军【摘要】Tostudy the law of phenolic resins affecting grinding performances of grinding wheels,a series of surface grinding tests for diamond grinding wheels made with three types of phenolic resins were carried out,with cemented carbide workpiece. And then, the comparisonexperiments for resins mechanical strength,as well as wheel grinding performances, such as grinding ratio, grindingpower, grinding surface quality, andgrinding wheel surface topography, were analyzed. The results showed thatmechanical strength of the resins directlydetermined their toughness and diamond-holdingcapacity,which affected wheel grinding performances importantly. Theadaptabilityoftheresins tothegrinding conditions waspromotedthrough increasing their thermal resistance and toughness, as a result, the abrasion resistance and persistentsharpness of grinding wheels were improved.At the same time,The grinding performances varied evidently on differentconditionsofResinsMaterials and grindingperformances,therefore,the best-match resin should be adopted according to different application conditions.%为探究酚醛树脂性能对砂轮磨削性能的影响规律,采用三种不同类型酚醛树脂制作的金刚石砂轮,对硬质合金开展平面磨削试验,并对比分析试验中树脂机械强度、砂轮磨削比、磨削功率、表面形貌、工件表面质量.结果表明:树脂机械强度直接决定其韧性及对磨粒的把持能力,进而影响砂轮磨削性能;提高树脂耐热性和韧性可以增强树脂对磨削加工环境的适应能力,改善砂轮的耐磨性和持续锋利性;树脂原材料和磨削工艺不同,则砂轮磨削性能存在差异,应根据不同的应用条件选择最佳匹配的树脂制作砂轮.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】4页(P64-67)【关键词】酚醛树脂;金刚石砂轮;磨削性能;硬质合金【作者】师超钰;朱建辉;钱灌文;赵延军【作者单位】郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,河南郑州450000;郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,河南郑州450000;郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,河南郑州450000;郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,河南郑州450000【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言在金刚石磨具制品中，树脂结合剂磨具约占（60～70）%[1]，因其具有自锐性好、磨削锋利、磨削中产生的磨削热少、磨削加工表面质量好等优点，被广泛应用于硬质合金、玻璃、陶瓷、半导体、耐火材料等的磨削、抛光或切割。
焊接方法是提高金刚石工具质量的有效途径金刚石工具
与质量。最近我们对金刚石锯片整体烧结炉进行了调研，用几种有代表性的炉型同时采用同一配方粉末进行对比烧结试验，其结果表明：
(1)氢气保护、无压烧结并式炉与钟罩炉适
于生产低档小尺寸锯片，它单次产量大，但锯片
(2)CSF500 热压烧结炉，炉温分布均匀，氮气保护加压烧结锯片硬度高，密度大。锯切时锋
(2)绳锯直径由 10～12mm 减小到 6～8mm，提
高了加割效率，降低了材料消耗。
(3)CNC 控制的绳锯机的发展，使多绳锯成为可能，从而使绳锯机进入板材厂，可有效切割板
材与异形制品，可取代框架锯与桥式板材锯机。
(4)将热等静压工艺用于串珠生产，提高串
热等静压(HIP)是将烧结好的制品，置于热
根据国内外的实验研究与使用表明，金刚石
镀覆技术最
在纯钻胎体中对把持力的提高次序是：镀 Cr
＞镀 Ti＞未镀覆金刚石。
MBS-960Cr2 镀铬金刚石适用于 Co 基胎体、
低铁低青铜胎体和 WC 胎体。
MBS-960Ti2 镀钛金刚石适用于钻青铜基胎
在切割沥青、养护混凝土(GreenConcrete)和加强(钢筋)混凝土锯片中采用镀钨金刚石。
(7)选择合理的焊接工艺参数，控制好焊接
功率、角度、速度、偏移量、深宽比，保证焊接质量与强度。
镀镍金刚石适用于树脂结合剂砂轮，其使用效果依次为：针刺形镀镍金刚石＞镀镍金刚石＞
镀银金刚石适用于磨削碳化钨硬质合金工
具用精密树脂结合剂砂轮。因为银的不算十分昂贵，适于高精密磨削，其导热性能好，适用于油冷磨削硬质合金。同时银是一种很好的润滑剂，
镀覆强碳化物形成元素 Ti、Ni、W、Cr 等提
镀覆金属可防止金刚石在一定温度、压力与烧结时间条件下的氧化、石墨化以及铁元素的热
浅谈金刚石工具质量的相关因素
浅谈金刚石工具质量的相关因素
孙毓超
【期刊名称】《工业金刚石》
【年(卷),期】2001(000)004
【摘要】本文概述金刚石工具质量的相关因素，浅析金刚石具质量不稳定性的发
生原因，并就近年来工具对金刚石不断提出新的要求而发展起来的检测项目作一简介。
【总页数】10页(P1-10)
【作者】孙毓超
【作者单位】工业金刚石信息网，燕郊065201
【正文语种】中文
【中图分类】TG7
【相关文献】
1.也变金刚石工具平行度误差的测量：与《金刚石工具使用规范》商榷 [J], 王振
祥
2.岩心钻探用金刚石碎岩工具现状,发展趋势和工业金刚石,碎岩工具的市场情况 [J], 陈岳承
3.高功率高光束质量CO2激光金刚石工具焊接设备中高光束质量的获得以及光束转换和聚焦 [J], 陈培锋;梁军;邹小斌
4.电镀金刚石工具第三部分电镀金刚石工具应用及工艺要点 [J], 唐春华
5.电镀金刚石工具第一部分电镀金刚石工具的工艺因素探讨及故障排除 [J], 唐春
华
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树脂结合剂金刚石工具的影响因素
经混合后热压固化而成。
其性能也直接受树脂结合剂、填料和金刚石磨料的影响。
1 结合剂的影响，主要包括结合剂种类和含量的影响等
（1）各种树脂结合剂金刚石工具的共同特点是耐热性较差，在加工工件的过程中，金刚石工具和工件之间产生的热量容易使局部温度过高，一旦达到临界值，树脂结合剂对金刚石的把持失效，金刚石在没有完全磨钝的条件下就会脱落，从而使加工费用大幅提升。
目前主要是通过对树脂结合剂进行改性来提高其耐热性能的。
高良倡采用方烷基醚改性酚醛树脂，其耐热性能够达到180℃以上。
杜杨等以有机硅预聚合物、硼酸、苯酚和甲醛为原料合成的新型含硼硅酚醛树脂BSP，由于酚醛树脂结构中引入B—O 键和有机硅链，BSP 树脂具有优良的耐热性和韧性，同时也改善了树脂的耐水性和储存稳定性。
肖东政等采用BMI( 双马来酰亚胺) 改性酚醛树脂获得了耐热性较好的双马来酰亚胺改性酚醛树脂。
（2）树脂结合剂含量的影响。
树脂结合剂含量对金刚石工具加工性能有较大的影响。
文献介绍了在单晶硅片减薄砂轮中，树脂结合剂含量增加，砂轮的硬度、抗压强度逐渐增大，当树脂结合剂含量增加到一定程度时，砂轮磨耗比的提高趋于缓慢，同时砂轮表面容易出现堵塞现象，同时含量越高，堵塞现象越严重。
（3）树脂结合剂粒度的影响。
国内用作金刚石磨具生产的树脂粉粒度大多在80～180目之间，这样的粒度范围存在两个缺陷，一是影响磨具的压制成形性能，二是可能影响结合剂的性能。
在压制过程中，树脂粉虽可受热软化，并有一定流动性，达到包覆磨粒的目的，但在压制过程中，结合剂料是在模具内受压的，空间有限，树脂的流动范围也有限，当树脂粉粒度粗时，就会有部分磨料粘结不牢固，从而过快脱落。
有研究表明当树脂粒度细化后，可改善成形料的流动性，有利于磨具的热压成形。
2填充料的影响，主要包括填料种类和含量的影响等
填充料是金刚石磨具的一个重要组成部分，加入适量的填充料不仅可以大大降低成本，还可提高磨具的机械强度，延长使用寿命。
填充料种类较多，加入不同种类的填料对磨具的影响也不同。
按性质和用途可分为四类:
1①不活泼填充料。
用于可塑工艺，目的是降低磨具成本;2②活泼填充料。
增塑吸附效应，使磨粒与结合剂粘合能力增强;3③补强填料。
如玻
（1）金刚石表面镀覆金属后，单颗粒抗压强度都有所提高，同时磨耗比下降，即延
长了使用寿命。
与不镀覆的金刚石相比，具体作用还包括以下几个方面:
1①镀层减缓对树脂结合剂的热脉冲，金刚石镀层的导热率比金刚石小，因此金刚石磨粒接触工具时，产生的瞬时高温经过镀层后传给树脂，从而保护紧接磨料部位的树脂不受高温损伤;2②镀层提高金刚石与结合剂的结合强度，金属镀层内包金刚石，外部与树脂结合剂能良好粘结;3③镀层提高金刚石颗粒抗破碎强度，镀覆金属后金刚石颗粒的缺陷得到弥补，起到了补强作用，且镀层含有韧性金属，有利于提高颗粒抗破碎强度;4④镀层对磨粒起隔离保护作用，隔绝外界氧及其它有害介质的作用，同时在磨削高温下，镀层对金刚石晶体的石墨化能起抑制作用。
（2）国内外超硬材料厂家对超硬磨料进行了较为细致的分类，其中低品质的金刚石
磨料或通过特殊工艺处理的具有高自锐性和微破碎性的金刚石磨料，主要用于树脂结
合剂金刚石工具的制备。
如E6 公司提供的PDA433，PDA321，PDA311，PDA211 等牌号的金刚石，具有高自锐性和微破碎性。
目前国内树脂模具普遍使用RVD 型金
刚石磨料，其颗粒多为针片状，晶型不规则，强度低、脆性大、表面粗糙但磨削锋利，
与树脂结合剂结合良好; 近年来国内开发的多晶CSD 型金刚石磨料用于树脂结合剂
磨具，显著提升了树脂金刚石工具的锋利度。
4修整对树脂结合剂金刚石砂轮的影响
修整过程是砂轮制备中不可或缺的因素，通过整形能够获得各种形状的树脂金刚石砂轮，通过砂轮修锐使树脂结合剂金刚石砂轮表面金刚石出刃，合适的修整加工直接影
响砂轮的使用性能。
邹大程设计了一种新型树脂结合剂金刚石砂轮修整方法，并用白
刚玉、碳化硅、碳化硼、钼、钼铁合金等方法分别进行砂轮修整实验，通过对比分析
各种方法的修整力、表面形貌精度、砂轮修锐效果以及磨削性能，以此对比不同修整
方法对树脂结合剂金刚石砂轮的修整效果。
选用适合于实际应用的修整技术将有助于
提高树脂金刚石砂轮的使用性能。