État de la recherche et de l'application des disques de coupe diamantés ultra-fins

Disques à tronçonner diamantés ultra-finsont progressivement attiré l'attention des gens en raison de leurs avantages tels que la largeur de rainure de coupe ultra-mince, la fracture de coupe lisse, le faible taux de rejet et l'efficacité de coupe élevée.

 

Cet article résume les progrès de la recherche et l'état d'application des principales méthodes de production de disques de coupe en diamant ultra-fins au cours des 10 dernières années, et présente les méthodes de préparation des disques de coupe en diamant ultra-fins, y compris les méthodes de galvanoplastie et de résine de durcissement. La méthode de galvanoplastie se caractérise par son équipement simple, vert Les avantages de la protection de l'environnement et de la production recyclable sont devenus la méthode de préparation la plus probable pour une application industrielle à grande échelle. L'article a enfin précisé son sens de développement.

 

La fabrication de disques de coupe ultra-fins en diamant par la méthode de la résine est une méthode qui permet d'obtenir une bonne conservation de la forme. Généralement, la résine phénolique thermodurcissable est utilisée comme liant. Sa méthode consiste à mélanger des grains abrasifs diamantés avec de la résine, puis à utiliser un pressage à chaud pour fritter et chauffer. Le broyage est effectué après durcissement, un processus qui prend des heures et est donc coûteux à produire. Avec l'avancement de la technologie, les résines thermodurcissables sont progressivement remplacées par des résines photodurcissables, qui sont principalement composées de polymères de base (polymères photoréticulables), de diluants réactifs (monomères photopolymérisables), de photoinitiateurs et d'additifs. composition. La différence la plus essentielle entre celle-ci et la résine à durcissement thermique est que son processus de durcissement est un processus de réaction chimique provoqué par l'absorption de la lumière de longueur d'onde appropriée, et sa transformation de liquide en solide est le résultat d'une augmentation du poids moléculaire, non causée par la volatilisation du solvant, donc il présente des avantages de durcissement rapide, sans pollution et d'économie d'énergie, mais le facteur restrictif est le prix élevé de ses matières premières.

En utilisant de la résine photodurcissable pour fabriquer des disques de coupe diamantés ultra-fins, Peng Wei, Gu Taihong, etc. ont utilisé de la résine photodurcissable comme liant pour développer avec succès une meule diamantée ultra-mince d'une épaisseur de 0 0,15 mm, et a terminé l'essai de coupe d'une seule pièce. La forme de la meule après coupe est : 53 mm × 40 mm × 0,15 mm. Des tests de coupe ont été effectués sur les échantillons préparés dans l'expérience. Grâce à l'analyse des données expérimentales, le résultat final montre que l'ajout d'une quantité appropriée de SiO2. Cela peut améliorer les performances globales du disque de coupe, et lorsque la teneur en particules ajoutées est de 48, l'effet de coupe du disque de coupe est le meilleur et la fracture de coupe est plus lisse. Selon l'analyse, la principale cause de ce phénomène est l'effet de meulage des particules de SiO2 à la surface de la rainure par la distribution à haute densité des particules de SiO2 à la surface de la colline d'origine et de la meule.

En 2004, sur la base de la technologie de prototypage rapide, Yao Chunyan, Peng Wei, etc. ont étudié la technologie de fabrication rapide de feuilles de meule diamantées ultra-fines utilisant une résine photosensible comme liant, et ont ajouté des moustaches REV japonaises ( 13 μm × 70 μm), pour améliorer les propriétés mécaniques du liant de tôle à découper au diamant. La dureté Knoop d'une seule pièce est d'environ K1000, tandis que la dureté Knoop du diamant est aussi élevée que K7000E. Mélangez la micropoudre de diamant et les moustaches dans la résine photosensible préparée de manière quantitative, remuez uniformément et passez l'aspirateur pour démousser, versez dans le moule de roue de coupe fine à température ambiante, et durcissez-le et façonnez-le par rayonnement ultraviolet. La taille de la feuille de disque diamantée ultra-mince formée est de : 52 mm × 40 mm × 0,15 mm. Les tests de coupe de disques de coupe avec différentes formulations prouvent que l'ajout de trichites REV aux disques de coupe en résine photosensible peut améliorer les performances de meulage du disque de coupe et améliorer la qualité du matériau coupé après la coupe.

L'ajout de SiO2 ou de whiskers seuls à la feuille de découpe est limité dans l'amélioration des performances de la feuille de découpe et ne peut pas répondre aux besoins réels. En 2004, Li Chengfu et d'autres ont utilisé la résine époxy LC-2800 produite par Showa Polymer Company comme liant. La résine est durcie par l'irradiation de la lumière ultraviolette pour produire des feuilles découpées ultra-minces, et sa dureté, sa résistance et sa résistance à l'usure sont améliorées en ajoutant des particules et des fibres de SiO2 comme charges. La méthode de fabrication de la feuille de découpe est une méthode de revêtement par rotation à grande vitesse, c'est-à-dire déposer d'abord la résine liquide au centre du substrat, puis laisser le substrat tourner à grande vitesse, de sorte que la résine liquide se diffuse sur le substrat pour former un film mince, et irradie avec de la lumière ultraviolette sur les 10 mm supérieurs. Pour rendre la résine durcie solidifiée, afin de produire une lame de coupe ultra-mince, la taille de la lame d'essai est de 54 mm × 40 mm × 0,05 mm. Les expériences de comparaison de coupe de différents échantillons prouvent que la méthode de revêtement par centrifugation peut être utilisée pour fabriquer des feuilles de coupe en diamant ultra-minces, et l'ajout de charges granulaires peut améliorer la dureté, et les charges fibreuses peuvent augmenter la résistance. La fibre de carbone a de meilleures performances.

 

2.2 Méthode de galvanoplastie

La méthode de galvanoplastie est le processus de dépôt d'une fine couche d'autres métaux ou alliages sur le substrat métallique en utilisant le principe de l'électrolyse. Il s'agit d'un processus d'utilisation de l'électrolyse pour fixer une couche de film métallique à la surface du métal ou d'autres pièces matérielles. Les particules pénètrent dans le revêtement composite par le processus d'électrolyse. Guglielmi pense que les particules entrant dans le revêtement composite reposent principalement sur un mécanisme d'adsorption en deux étapes : la première étape est que les particules transportant des ions et des films moléculaires de solvant sont adsorbées à la surface de l'électrode, ce qui est appelé adsorption faible. Il est en équilibre avec les particules en suspension dans le bain. Les particules dans un état faiblement adsorbé éliminent leurs ions adsorbés et leur film solvaté, et entrent directement en contact avec la surface de la cathode pour former une adsorption électrochimique irréversible, qui devient une étape d'adsorption forte. Ceci est suivi par l'incorporation de particules fortement adsorbées dans le revêtement pendant le processus d'électrodéposition du métal.

En 2000, Liu Dingfu de l'Université de technologie de Chine du Sud a introduit une méthode d'utilisation du placage composite, qui est un processus de fabrication de lames de scie circulaire en diamant avec un revêtement en alliage nickel-cobalt comme adhésif. Lame) Utilisez une lame de scie fine tous les 6-7 mm pour scier un espace de 9 mm de long dans le sens du diamètre, de sorte que les particules de diamant suivantes et le revêtement en tant qu'agent de liaison aient un effet de mosaïque mécanique similaire, de manière à renforcer la jonction entre le revêtement composite et le substrat Force, prolonger la durée de vie de la lame de scie. La méthode de ponçage adopte la méthode de ponçage, c'est-à-dire utiliser un compte-gouttes pour absorber les particules de diamant hydrophilisées et les répartir uniformément sur la surface de dépôt vers le haut, puis faire légèrement vibrer la lame de scie afin que les particules de diamant puissent être en contact stable avec le substrat . Après pré-placage, ponçage, placage épaississant et placage brillant, un bon revêtement est finalement obtenu. Il est enfin prouvé que l'alliage nickel-cobalt peut être utilisé comme liant pour obtenir un bon revêtement lors de la fabrication d'outils diamantés.

En 2002, Guo Tiefeng et Yang Yanjun ont proposé que le phosphate ait été utilisé pour la première fois pour préparer des revêtements de conversion chimique. La formule est (g/L) : acide oxalique 5, acide phosphorique 15, oxalate de sodium 4, phosphate disodique 1O, chlorate de sodium 5 ; conditions de fonctionnement Pour: température 20 degrés, temps 5min. Le revêtement de conversion chimique préparé est le meilleur avec de l'acier inoxydable austénitique, qui a une bonne conductivité électrique, peut rendre le processus d'électrodéposition fluide et empêcher le matériau d'électrodéposition d'être fortement combiné avec le substrat, afin de faciliter le décollement du revêtement.

Pour l'étape de dépôt électrochimique, une solution de galvanoplastie Ni-Co est utilisée. La formule de la solution de placage est (g/L) : sulfate de nickel 220-240, sulfate de cobalt 15-30, acide borique 25-35, chlorure de sodium 10-20 et quantité appropriée de brevet additifs , Poudre de diamant 5-10. Les conditions de fonctionnement de l'expérience sont les suivantes : température de galvanoplastie 45 degrés ~ 50 degrés, pH 4,1 ~ 4,5, Dk=2A/dm³, agitation de la pompe à air, temps intermittent 10 min. Le revêtement composite est retiré du substrat par chauffage et estampé sur une machine d'estampage à froid. Pour le produit fini fabriqué dans l'expérience, l'expérience de comparaison de feuilles de découpe montre que le produit peut répondre aux exigences de découpe et que le coût est réduit de 1/3.

Zhou Linhua, Xu Jianhong, etc. du huitième institut de recherche de l'industrie nucléaire de Shanghai, dans un brevet déposé en 2003, ont décrit en détail la méthode de fabrication de disques de coupe en diamant ultra-fins . La plaque de nickel est utilisée comme anode et l'acier inoxydable est utilisé comme cathode. La solution de galvanoplastie est obtenue en ajoutant des abrasifs diamantés, de l'acide borique et des additifs à la solution mixte de sel métallique de nickel hydraté ou de sel métallique de nickel hydraté et d'autres sels métalliques hydratés. La formule est (g/L) : acide sulfurique Nickel 150-300, sulfate de cobalt 3-20, acide borique 25-40, chlorure de nickel 30-60, azurant primaire 0. 2-2, azurant secondaire 0.2-2, lubrifiant 0.05-1. Les paramètres du processus de galvanoplastie sont : Dk=2A/dm³, pH 4,1 ~ 4,5, température 45 degrés ~ 50 degrés, densité de diamant 5 ~ 20 g/L, le temps peut contrôler l'épaisseur de la couche de galvanoplastie composite. Mettez la cathode et l'anode dans la solution de galvanoplastie, et après la mise sous tension, sous l'action des électrons, l'abrasif diamant et les ions métalliques sont uniformément eutectoïdes sur le substrat cathodique pour obtenir une couche de galvanoplastie composite. Pliez doucement le substrat de cathode plaqué avec la couche composite en forme d'arc, la couche de galvanoplastie composite est facilement séparée du substrat de cathode, et enfin le revêtement composite diamant et nickel-cobalt séparé est obtenu. Après trois heures d'électrodéposition, un revêtement composite de 20 µm peut être obtenu.

Sur la base de différents substrats et de différentes méthodes de décapage des revêtements composites, en 2009, Liu Jinlong de l'Université de technologie de Dalian a présenté en détail la méthode d'utilisation de l'alliage d'aluminium comme substrat pour les revêtements composites diamant-nickel dans l'article "Recherche expérimentale sur l'amélioration des performances de scies diamantées composites électrodéposées". Préparation, le substrat en alliage d'aluminium est placé dans le réservoir de placage en tant que cathode après le traitement de pré-placage pour le co-dépôt de diamant métallique, après avoir obtenu l'épaisseur souhaitée du revêtement, il est retiré, électrolysé dans le réservoir électrolytique auto-fabriqué , et le substrat est corrodé avec un électrolyte approprié déposé pour obtenir un revêtement composite en diamant. Le revêtement composite obtenu a été étudié sur les rayures et l'usure des lames sur la tranche de silicium et le verre. Après la coupe, la lame est restée tranchante sans gauchissement ni autres déformations, et les performances ont répondu aux exigences. He Changyao a introduit une méthode de fabrication de disques de coupe en diamant ultra-fins avec du plastique enduit comme substrat dans le brevet déposé en 2009.

Il choisit du plastique revêtu comme substrat cathodique, pré-précipite une couche de diamant sur la surface et met un électrolyte mélangé avec du 18-25 sel de nickel, du 1-2 sel de sodium, du 1-3 cobalt et 2-4 solution acide. Parmi eux, la plaque de nickel de haute pureté est utilisée comme substrat d'anode, la température est de 30 degrés ~ 40 degrés et la valeur du pH est de 4.2-4.6. Le diamant est déposé sur la surface en diamant du substrat cathodique par électrodéposition pour consolider le diamant, obtenant ainsi une épaisseur de 0,5. 02 ~ couche de galvanoplastie de 1 mm. Ensuite, placez le substrat cathodique avec la couche de galvanoplastie dans la solution de chloroforme préparée additionnée de 2 éthanol, dissolvez le plastique de revêtement et obtenez le revêtement composite diamant-nickel, et coupez-le à la taille requise par la pièce de post-traitement.