CN105817631A - 聚晶金刚石超薄切割片的制造方法 - Google Patents

聚晶金刚石超薄切割片的制造方法 Download PDF

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屈继来
李思成
陈金兰
马姗姗
尚秋元
方海江
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HENAN SIFANG SUPER HARD MATERIAL CO Ltd
Henan SF Diamond Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种聚晶金刚石超薄切割片的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：采用静态高压法合成圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料毛坯；把圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料毛坯精加工成圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料；把圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料加工成聚晶金刚石超薄切割片。本发明的聚晶金刚石超薄切割片是采用静态高压法合成的聚晶金刚石和合金的复合材料经特殊工艺加工而成，其超薄切割片的强度，耐热性，锋利程度和磨料把持力都要优于现有技术，并且聚晶金刚石超薄切割片的厚度从0.1～1mm任意可调且制备工艺稳定，效率高。

Description

聚晶金刚石超薄切割片的制造方法
技术领域
本发明属于超硬材料制造领域，具体涉及一种聚晶金刚石超薄切割片的制造方法。
背景技术
金刚石超薄切割片广泛应用于半导体材料，陶瓷，珠宝，玻璃，电路板等脆硬材料的精密精细加工。由于超薄切割片在20000~60000r/min的超高速环境条件下工作，因此对超薄切割片的加工精度要求非常高，稍有偏差就会造成被加工材料的碎裂或大的崩边，对于这些昂贵的脆硬材料来说，大大增加了加工成本。目前市场上广泛应用的金刚石超薄切割片主要包括电镀金刚石超薄切割片，金属金刚石超薄切割片，树脂金刚石超薄切割片和陶瓷金刚石超薄切割片。电镀金刚石超薄切割片只是电镀金属膜对金刚石起到包裹作用，两者之间的结合为机械结合，把持力较差，金刚石磨料容易脱落，使用寿命短；金属金刚石超薄切割片加工效率低，锋利度不好，在加工过程中容易产生毛刺和拉伸现象，导致加工出来的产品质量不稳定；树脂金刚石超薄切割片在加工过程中产生高温条件下，使树脂发生碳化分解，强度降低影响产品使用寿命，同时碳化产生的碳粉粘附在被加工表面，容易产生短路等情况，从而影响产品质量；陶瓷金刚石超薄切割片由于陶瓷产品自身组织具有一定数量的气孔，其强度较低，耐用度不够。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本发明提出了一种聚晶金刚石超薄切割片及其制造方法，解决了现有超薄切割片磨料把持力低，不锋利加工效率低，耐热性差和强度低等问题。
本发明采用的技术方案为：
一种金刚石超薄切割片的制造方法，包括以下步骤：
第一步，将聚晶金刚石胚料装入含有碳化钨合金的金属腔体内；
第二步，将碳化钨合金、金属腔体和聚晶金刚石坯料一同放入石墨管的内腔中，在金属腔体的上下两侧为绝缘传压材料圆片，在绝缘传压材料圆片的外侧分别为绝缘传压保温材料圆片，然后在所述石墨管的两端各放置一个导电金属板；
第三步，将石墨管及导电金属板放入特定的高压合成腔体中，将其加压至5-7GPa，并保持该压力，再在导电金属板上通过交流电形成回路进行加热，其加压为1-10V、电流0-3000A，加热时间为5-30min，停止加热后，5-7GPa的腔体压力继续保持1-10min，然后以0.1-0.3GPa/min的速率将腔体压力缓慢降至常压，使所述聚晶金刚坯料在高温高压下完成烧结合成圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料毛坯；
第四步，将上述步骤中的圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料模坯经过线切割、研磨、电火花加工等工序后得到圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料；
第五步，将圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料通过线切割沿径向方向切割成有工作层和合金基体而无内径孔的聚晶金刚石和合金的复合圆片，经打孔后得到聚晶金刚石超薄切割片。
进一步，所述的所述导电金属板可以是铜板、钼板、铼板、钨板、铌板、钛板或者钛合金板其中的任何一种，所述绝缘传压保温材料可以是陶瓷、氧化铝、氧化锆或白云石中的任何一种，所述的绝缘传压材料为氧化镁、氧化锆、氧化铝或氯化钠其中的一种或几种的混合物，所述的金属腔体可以是锆、钼、铼、钨、铌、钛或者钛合金中的任何一种。
本发明产生的有益效果是：聚晶金刚石超薄切割片的工作层为聚晶金刚石，其金刚石颗粒不仅具有金属包裹的机械把持力，更具有金刚石颗粒之间D-D键结合，同时聚晶金刚石中金刚石磨料的质量比例在90%以上，所以聚晶金刚石超薄切割片的强度，耐热性，锋利程度和磨料把持力都要优于现有技术。
聚晶金刚石超薄切割片是由聚晶金刚石超薄切割片胚体通过慢走丝切割，电火花加工，研磨，打孔等工序后制作而成，因此聚晶金刚石超薄切割片的厚度从0.1～1mm任意可调且制备工艺稳定，效率高。
附图说明
图1为聚晶金刚石超薄切割片的结构示意图；
图2为合成腔体的纵向剖视图；
图3为圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料；
图4为未加工的聚晶金刚石和合金的复合材料圆片。
具体实施方式
以下为本发明的一种实施例，本实施例用于制造D60*38*0.15mm聚晶金刚石超薄切割片。
用于合成聚晶金刚石超薄切割片坯体的合成腔体如图2所示。
本发明的聚晶金刚石超薄切割片的制造方法，包含有以下步骤：首先将聚晶金刚石胚料8装入如图2所示的含有碳化钨合金4的钼金属腔体7中。然后将碳化钨合金4、钼金属腔体7和聚晶金刚石坯料8作为一个整体放入石墨管5的内腔中，在钼金属腔体7和石墨管5之间为氯化钠管6，在钼金属腔体7的上下两侧为氯化钠圆片3，在氯化钠圆片3的外侧分别为陶瓷圆片2，然后在石墨管5的两端各放置一个铌导电金属板1；
将石墨管5和铌导电金属板1放入特定的高压合成腔体中，将其加压至6.5GPa，并保持该压力，在铌导电金属板上通过交流电形成回路进行加热，其加热特点为小电压1.5V、大电流1750A，加热时间为15min，停止加热后，6.5GPa的腔体压力继续保持10min，然后以0.1GPa/min的速率将腔体压力缓慢降至常压，使聚晶金刚坯料8在高温高压下完成烧结合成圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料毛坯，其规格为高度27mm,外径62mm,聚晶金刚石层厚度为1.3mm。
将上述步骤中的圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料毛坯经过线切割、研磨、电火花加工等工序加工后即可得如图3所示的圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料,其规格为高度25mm,外径60mm,聚晶金刚石层厚度为1.0mm。
将上述步骤所述的如图3所示的圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料用线切割沿径向方向切割成如图4所示的有A-工作层和B-合金基体，而无C-内径孔的，厚度为0.15mm的聚晶金刚石和合金的复合材料圆片，最后激光打内径孔为38mm即可得如图1所示的规格为D60*38*0.15mm聚晶金刚石超薄切割片。

Claims (2)

1.一种金刚石超薄切割片的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，将聚晶金刚石胚料装入含有碳化钨合金的金属腔体内；
第二步，将碳化钨合金、金属腔体和聚晶金刚石坯料一同放入石墨管的内腔中，在金属腔体的上下两侧为绝缘传压材料圆片，在绝缘传压材料圆片的外侧分别为绝缘传压保温材料圆片，然后在所述石墨管的两端各放置一个导电金属板；
第三步，将石墨管及导电金属板放入特定的高压合成腔体中，将其加压至5-7GPa，并保持该压力，再在导电金属板上通过交流电形成回路进行加热，其加压为1-10V、电流0-3000A，加热时间为5-30min，停止加热后，5-7GPa的腔体压力继续保持1-10min，然后以0.1-0.3GPa/min的速率将腔体压力缓慢降至常压，使所述聚晶金刚坯料在高温高压下完成烧结合成圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料毛坯；
第四步，将上述步骤中的圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料模坯经过线切割、研磨、电火花加工等工序后得到圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料；
第五步，将圆柱体的聚晶金刚石和合金的复合材料通过线切割沿径向方向切割成有工作层和合金基体而无内径孔的聚晶金刚石和合金的复合圆片，经打孔后得到聚晶金刚石超薄切割片。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石超薄切割片的制造方法，其特征在于：所述的所述导电金属板可以是铜板、钼板、铼板、钨板、铌板、钛板或者钛合金板其中的任何一种，所述绝缘传压保温材料可以是陶瓷、氧化铝、氧化锆或白云石中的任何一种，所述的绝缘传压材料为氧化镁、氧化锆、氧化铝或氯化钠其中的一种或几种的混合物，所述的金属腔体可以是锆、钼、铼、钨、铌、钛或者钛合金中的任何一种。
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