CN106086950B - 一种齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片的制备方法，包括以下步骤：1)选定金刚石内圆刀片基材，在基材的刀口上均匀开设齿缝，得到开设有齿缝的基材；2)将所得开设有齿缝的基材进行封装，然后进行清洗处理，之后再置于第一电化学涂覆剂中进行第一次涂覆，得到第一次涂覆处理后的基材；3)将第一次涂覆处理后的基材置于第二电化学涂覆剂中，向其中加入金刚石颗粒使金刚石颗粒掩埋刀口，然后进行超声处理，超声完毕后，进行第二次涂覆，得到第二次涂覆处理后的基材；4)去除所得第二次涂覆处理后的基材表面上的金刚石，之后再置于第二电化学涂覆剂中进行第三次涂覆，即得。按本发明所述方法制得的金刚石内圆刀片的刀刃厚度更薄。

Description

一种齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片的制备方法
技术领域
本发明涉及金刚石内圆刀片，具体涉及一种齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，材料的切割方式多种多样，不同的材料采用不同的切割方法，可以提高效率、降低成本。在精细切割领域中金刚石内圆刀片应运而生，并在IC产业和IT产业得到了广泛应用与发展。
现有的金刚石内圆刀片的制备方法通常是在金刚石内圆刀片基材的内圆刀口上直接焊接、电镀或热压金刚石颗粒，而热压法和刀头焊接法制作的切割片容易引起刀片变形，电镀方法制作的金刚石内圆刀片则不存在变形的问题。而现有的制作方法是直接在内圆刀口上电镀金刚石颗粒，这会增加最终所得金刚石内圆刀片的刀头厚度。目前，现有的金刚石内圆刀片基材厚度通常在0.1-0.13mm之间，用这样的基材采用现有常规电镀方法制得的金刚石内圆刀片的刀刃厚度约在0.28-0.40mm之间。而采用这样厚度的金刚石内圆刀片切割ATP晶体材料时，正常的刀口厚度约为0.35-0.5mm。对于昂贵的晶体材料来说，这样的刀头厚度会造成较大的浪费，导致生产成本增加；另一方面，形成的切割面也不平整、不光滑。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片的制备方法，由该方法制备的金刚石内圆刀片的刀刃厚度更薄。
本发明所述的齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片的制备方法，包括以下步骤：
1)选定金刚石内圆刀片基材，在基材的刀口上均匀开设齿缝，得到开设有齿缝的基材；
2)将所得开设有齿缝的基材进行封装，然后进行清洗处理，之后再置于第一电化学涂覆剂中进行第一次涂覆，得到第一次涂覆处理后的基材；其中，第一电化学涂覆剂的配方如下：
六水氯化镍250-280g/L、七水硫酸镍230-260g/L、浓盐酸150-175g/L；
3)将第一次涂覆处理后的基材置于第二电化学涂覆剂中，向其中加入金刚石颗粒使金刚石颗粒掩埋刀口，然后进行超声处理，超声完毕后，进行第二次涂覆，得到第二次涂覆处理后的基材；其中，第二电化学涂覆剂的配方如下：
氨基磺酸镍320-390g/L、六水氯化镍20-30g/L、硼酸25-30g/L、十二烷基硫酸钠0.02-0.04g/L；
4)去除所得第二次涂覆处理后的基材表面上的金刚石，之后再置于第二电化学涂覆剂中进行第三次涂覆，得到齿缝中及相邻齿缝之间的刀口上均镶嵌有含金刚石颗粒的超硬磨料层的内圆刀片。
上述制备方法的步骤1)中，齿缝的形状可以根据需要设置，通常为向圆周侧面凹进的U形凹槽或V形凹槽。当齿缝的形状为向圆周侧面凹进的U形凹槽时，优选齿缝的宽度为0.10-0.15mm，深度为0.04-0.10mm，相邻两齿缝的间距为0.40-0.80mm。本步骤中，可以采用激光切割技术在内圆刀口上开设齿缝。
上述制备方法的步骤2)中，对所得开设有齿缝的基材进行封装的操作与现有技术相同，通常是将开设有齿缝的基材装入电化学涂覆夹具中进行封装，使封装后的基材仅露出内圆刀口部分。通常情况下露出部分在内圆刀片径向上的宽度约为1.8-2.8mm。
上述制备方法的步骤2)中，所述的清洗处理处理包括常规的清水清洗、除油操作、浸蚀操作以及稀硫酸浸洗操作，在完成上述操作后将基材取出后水洗干净后再进行下一步操作。其中，除油操作时使用的除油液组成为：碳酸钠20-30g/L、氢氧化钠10-15g/L、磷酸三钠55-70g/L、硅酸钠5-10g/L、余量为水，除油操作通常在30-40℃的除油液中进行，时间通常为5-10min；浸蚀操作时使用的浸蚀液为质量浓度为20-35％的硫酸溶液，浸蚀时的工艺为：电流密度为40-60A/dm2，温度20-35℃，时间3-5min；所述稀硫酸浸洗操作中的稀硫酸为质量浓度为5-8％的硫酸溶液，浸洗的时间通常为3-5min。
上述制备方法的步骤2)中，第一次涂覆时的工艺参数优选为：电流密度为8-12A/dm2，温度为20-35℃，时间为2-5min；进一步优选为电流密度为8-12A/dm2，温度为25-35℃，时间为3-5min。
上述制备方法的步骤3)中，所述金刚石颗粒的粒度优选为120-800目，所述超声处理的时间通常为≥1min，进一步优选为1-5min。
上述制备方法的步骤3)中，第二次涂覆时的工艺参数为：电流密度为0.1-0.5A/dm2，温度为35-50℃，时间为2-5min。
上述制备方法的步骤4)中，第三次涂覆时的工艺为：电流密度为0.5-1.0A/dm2，温度为35-50℃，时间为10-20min。第三次涂覆的时间可以控制所形成金刚石内圆刀片的刀刃厚度。采用本发明所述方法制得的金刚石内圆刀片的刀刃厚度≤0.15mm。
上述制备方法的步骤4)中，所述去除所得第二次涂覆处理后的基材表面上的金刚石，是指去除所得第二次涂覆处理后的基材表面上除内圆刀口上之外裸露部分的金刚石。
上述制备方法制得的金刚石内圆刀片在使用之前需要进行刀口修正，具体的修正方法与现有常规技术相同。
与现有技术相比，本发明的特点在于：
1、通过先在内圆刀口上开设齿缝，将金刚石部分容纳于齿缝中再进行电化学涂覆，与现有技术直接将金刚石颗粒电镀于刀口相比，有效降低了所得金刚石内圆刀片的刀刃厚度(刀刃厚度≤0.15mm)，从而减少了被加工工件的浪费，降低了生产成本；另一方面，采用本发明所述方法制得的金刚石内圆刀片切割工件，所形成的切割刀口小于0.20mm，切割面光滑且平整。
2、本发明所述方法简单易操作，对设备要求不高，能实现批量化产出。
附图说明
图1为本发明实施例1中步骤1)所得的开设有齿缝的基材的结构示意图；
图2为按本发明实施例1所述方法制得的齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片。
图中标号为：
1基材；2齿缝；3超硬磨料层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
1)选取厚度为0.12mm的高强度不锈钢材料作为制作金刚石内圆刀片基材1，使用激光切割加工在其内圆刀口上均匀开设若干个齿缝2，这些齿缝2为向刀片圆周侧面凹进的U形凹槽，其中，齿缝2的宽度为0.10mm，深度为0.04mm，相邻两齿缝2的间距为0.80mm，得到开设有齿缝2的基材1，如图1所示；
2)将所得开设有齿缝2的基材1装入电化学涂覆夹具中进行封装，使封装后的基材1仅露出内圆刀口部分，此实施方式中，露出部分在内圆刀片径向上的宽度为2.0mm；
将封装后的基材1用清水洗净，然后置于35℃的除油液除油7min；取出后再置于浸蚀液中浸蚀4min，取出后用水清洗后再置于质量浓度为6％的硫酸溶液浸泡4min，之后取出，用水洗净，置于第一电化学涂覆剂中进行第一次涂覆，得到第一次涂覆处理后的基材1；其中：
除油液的组成为：碳酸钠：25.0g/L、氢氧化钠：12.5g/L、磷酸三钠：60.0g/L、硅酸钠：7.5g/L、余量为水；
浸蚀液为质量浓度为30％的硫酸溶液，浸蚀时的工艺为：电流密度为60A/dm2，温度20℃，时间5min；
第一电化学涂覆剂为六水氯化镍、七水硫酸镍和浓盐酸的水溶液，其组成如下：
NiCl2·6H2O 270g/L、NiSO4·7H2O 240g/L、浓盐酸160g/L；
第一次涂覆时的工艺为：电流密度为10A/dm2，温度为25℃，时间为5min；
3)将第一次涂覆处理后的基材1置于第二电化学涂覆剂中，向其中加入金刚石颗粒(180目)使金刚石颗粒掩埋刀口，然后超声震动4min，超声完毕后，进行第二次涂覆，得到第二次涂覆处理后的基材1；其中：
第二电化学涂覆剂为氨基磺酸镍、六水氯化镍、硼酸和十二烷基硫酸钠的水溶液，具体组成为：Ni(NH2SO3)2·4H2O 370g/L、NiCl2·6H2O 25g/L、H3BO3 27g/L、C12H25SO4Na0.03g/L；
第二次涂覆时的工艺为：电流密度为0.4A/dm2，温度为45℃，时间为5min；
4)扫除步骤3)所得第二次涂覆处理后的基材1表面上除内圆刀口以外部分的金刚石颗粒，之后再置于第二电化学涂覆剂中进行第三次涂覆，得到齿缝2中及相邻齿缝2之间的刀口上均镶嵌有含金刚石颗粒的超硬磨料层3的内圆刀片，如图2所示；所得内圆刀片的刀刃平均厚度为0.15mm；其中：
第二电化学涂覆剂的组成与步骤3)中相同；
第三次涂覆时的工艺为：电流密度为0.5A/dm2，温度为35℃，时间为20min。
将上述所得金刚石内圆刀片安装到内圆切割机上进行刀口修正，用经修正后的刀片切割有机玻璃，连续切10片，刀口厚度分别为0.23mm、0.22mm、0.22mm、0.19mm、0.18mm、0.20mm、0.22mm、0.20mm、0.17mm、0.21mm，刀口平均厚度为0.20mm，所形成的切割面均平整、光滑。
实施例2
1)选取厚度为0.12mm的高强度不锈钢材料作为制作金刚石内圆刀片基材1，使用激光切割加工在其内圆刀口上均匀开设若干个齿缝2，这些齿缝2为向刀片圆周侧面凹进的U形凹槽，其中，齿缝2的宽度为0.15mm，深度为0.10mm，相邻两齿缝2的间距为0.50mm，得到开设有齿缝2的基材1；
2)将所得开设有齿缝2的基材1装入电化学涂覆夹具中进行封装，使封装后的基材1仅露出内圆刀口部分，此实施方式中，露出部分在内圆刀片径向上的宽度为1.8mm；
将封装后的基材1用清水洗净，然后置于35℃的除油液除油6min；取出后再置于浸蚀液中浸蚀4min，取出后用水清洗后再置于质量浓度为8％的硫酸溶液浸泡3min，之后取出，用水洗净，置于第一电化学涂覆剂中进行第一次涂覆，得到第一次涂覆处理后的基材1；其中：
除油液的组成为：碳酸钠：30.0g/L、氢氧化钠：10.0g/L、磷酸三钠：65.0g/L、硅酸钠：10g/L、余量为水；
浸蚀液为质量浓度为35％的硫酸溶液，浸蚀时的工艺为：电流密度为50A/dm2，温度30℃，时间4min；；
第一电化学涂覆剂为六水氯化镍、七水硫酸镍和浓盐酸的水溶液，其组成如下：
NiCl2·6H2O 250g/L、NiSO4·7H2O 260g/L、浓盐酸175g/L；
第一次涂覆时的工艺为：电流密度为8A/dm2，温度为35℃，时间为2min；
3)将第一次涂覆处理后的基材1置于第二电化学涂覆剂中，向其中加入金刚石颗粒(300目)使金刚石颗粒掩埋刀口，然后超声震动1min，超声完毕后，进行第二次涂覆，得到第二次涂覆处理后的基材1；其中：
第二电化学涂覆剂为氨基磺酸镍、六水氯化镍、硼酸和十二烷基硫酸钠的水溶液，具体组成为：Ni(NH2SO3)2·4H2O 320g/L、NiCl2·6H2O 20g/L、H3BO3 30g/L、C12H25SO4Na0.04g/L；
第二次涂覆时的工艺为：电流密度为0.1A/dm2，温度为35℃，时间为4min；
4)扫除步骤3)所得第二次涂覆处理后的基材1表面上除内圆刀口以外部分的金刚石颗粒，之后再置于第二电化学涂覆剂中进行第三次涂覆，得到齿缝2中及相邻齿缝2之间的刀口上均镶嵌有含金刚石颗粒的超硬磨料层3的内圆刀片，所得内圆刀片的刀刃平均厚度为0.15mm；其中：
第二电化学涂覆剂的组成与步骤3)中相同；
第三次涂覆时的工艺为：电流密度为1.0A/dm2，温度为50℃，时间为15min。
将上述所得金刚石内圆刀片安装到内圆切割机上进行刀口修正，用经修正后的刀片切割有机玻璃，连续切10片，刀口厚度分别为0.23mm、0.23mm、0.20mm、0.19mm、0.18mm、0.19mm、0.17mm、0.18mm、0.17mm、0.18mm，刀口平均厚度为0.19mm，所形成的切割面均平整、光滑。
实施例3
1)选取厚度为0.12mm的高强度不锈钢材料作为制作金刚石内圆刀片基材1，使用激光切割加工在其内圆刀口上均匀开设若干个齿缝2，这些齿缝2为向刀片圆周侧面凹进的U形凹槽，其中，齿缝2的宽度为0.12mm，深度为0.08mm，相邻两齿缝2的间距为0.40mm，得到开设有齿缝2的基材1；
2)将所得开设有齿缝2的基材1装入电化学涂覆夹具中进行封装，使封装后的基材1仅露出内圆刀口部分，此实施方式中，露出部分在内圆刀片径向上的宽度为2.8mm；
将封装后的基材1用清水洗净，然后置于35℃的除油液除油6min；取出后再置于浸蚀液中浸蚀4min，取出后用水清洗后再置于质量浓度为5％的硫酸溶液浸泡4min，之后取出，用水洗净，置于第一电化学涂覆剂中进行第一次涂覆，得到第一次涂覆处理后的基材1；其中：
除油液的组成为：碳酸钠：20.0g/L、氢氧化钠：12.5g/L、磷酸三钠：70.0g/L、硅酸钠：5g/L、；
浸蚀液为质量浓度为20％的硫酸溶液，浸蚀时的工艺为：电流密度为40A/dm2，温度35℃，时间3min；
第一电化学涂覆剂为六水氯化镍、七水硫酸镍和浓盐酸的水溶液，其组成如下：
NiCl2·6H2O 280g/L、NiSO4·7H2O 230g/L、浓盐酸150g/L；
第一次涂覆时的工艺为：电流密度为12A/dm2，温度为20℃，时间为3min；
3)将第一次涂覆处理后的基材1置于第二电化学涂覆剂中，向其中加入金刚石颗粒(200目)使金刚石颗粒掩埋刀口，然后超声震动5min，超声完毕后，进行第二次涂覆，得到第二次涂覆处理后的基材1；其中：
第二电化学涂覆剂为氨基磺酸镍、六水氯化镍、硼酸和十二烷基硫酸钠的水溶液，具体组成为：Ni(NH2SO3)2·4H2O 390g/L、NiCl2·6H2O 30g/L、H3BO3 25g/L、C12H25SO4Na0.02g/L；
第二次涂覆时的工艺为：电流密度为0.1A/dm2，温度为50℃，时间为2min；
4)扫除步骤3)所得第二次涂覆处理后的基材1表面上除内圆刀口以外部分的金刚石颗粒，之后再置于第二电化学涂覆剂中进行第三次涂覆，得到齿缝2中及相邻齿缝2之间的刀口上均镶嵌有含金刚石颗粒的超硬磨料层3的内圆刀片，所得内圆刀片的刀刃平均厚度为0.15mm；其中：
第二电化学涂覆剂的组成与步骤3)中相同；
第三次涂覆时的工艺为：电流密度为0.8A/dm2，温度为45℃，时间为10min。
将上述所得金刚石内圆刀片安装到内圆切割机上进行刀口修正，用经修正后的刀片切割有机玻璃，连续切10片，刀口厚度分别为0.20mm、0.20mm、0.19mm、0.19mm、0.18mm、0.17mm、0.17mm、0.17mm、0.16mm、0.17mm，刀口平均厚度为0.18mm，所形成的切割面均平整、光滑。

Claims (4)

1.一种齿缝镶嵌金刚石的内圆刀片的制备方法，包括以下步骤：
1)选定金刚石内圆刀片基材，在基材的刀口上均匀开设齿缝，得到开设有齿缝的基材；
2)将所得开设有齿缝的基材装入电化学涂覆夹具中进行封装，使封装后的基材仅露出内圆刀口部分，然后进行清洗处理，之后再置于第一电化学涂覆剂中进行第一次涂覆，得到第一次涂覆处理后的基材；其中，第一电化学涂覆剂的配方如下：
六水氯化镍250-280g/L、七水硫酸镍230-260g/L、浓盐酸150-175g/L；
3)将第一次涂覆处理后的基材置于第二电化学涂覆剂中，向其中加入金刚石颗粒使金刚石颗粒掩埋刀口，然后进行超声处理，超声完毕后，进行第二次涂覆，得到第二次涂覆处理后的基材；其中，第二电化学涂覆剂的配方如下：
氨基磺酸镍320-390g/L、六水氯化镍20-30g/L、硼酸25-30g/L、十二烷基硫酸钠0.02-0.04g/L；
所述第二次涂覆时的工艺为：电流密度为0.1-0.5A/dm2，温度为35-50℃，时间为2-5min；
4)去除所得第二次涂覆处理后的基材表面上除内圆刀口上之外裸露部分的金刚石，之后再置于第二电化学涂覆剂中进行第三次涂覆，得到齿缝中及相邻齿缝之间的刀口上均镶嵌有含金刚石颗粒的超硬磨料层的内圆刀片；其中，第三次涂覆时的工艺为：电流密度为0.5-1.0A/dm2，温度为35-50℃，时间为10-20min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，第一次涂覆时的工艺为：电流密度为8-12A/dm2，温度为20-35℃，时间为2-5min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，超声处理的时间为≥1min。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，超声处理的时间为1-5min。
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