סטטוס מחקר ויישום של דיסקים לחיתוך יהלומים דקים במיוחד

דיסקיות חיתוך יהלום דקות במיוחדזכו בהדרגה לתשומת לבם של אנשים בשל יתרונותיהם כגון רוחב חריץ חיתוך דק במיוחד, שבר חיתוך חלק, שיעור דחייה נמוך ויעילות חיתוך גבוהה.

 

מאמר זה מסכם את התקדמות המחקר וסטטוס היישום של שיטות הייצור העיקריות של דיסקים לחיתוך יהלומים דקים במיוחד ב-10 השנים האחרונות, ומציג את שיטות ההכנה של דיסקים לחיתוך יהלומים דקים במיוחד, לרבות שיטות אלקטרוניקה ואשפרת שרף. שיטת הציפוי מתאפיינת בציוד הפשוט שלה, ירוק היתרונות של הגנת הסביבה וייצור בר מיחזור הפכו לשיטת ההכנה הסבירה ביותר ליישום תעשייתי בקנה מידה גדול. המאמר הצביע לבסוף על כיוון הפיתוח שלו.

 

ייצור של דיסקיות חיתוך דק במיוחד יהלום בשיטת שרף היא שיטה שיכולה להשיג שימור צורה טוב. בדרך כלל, שרף פנולי תרמי משמש כחומר קלסר. השיטה שלו היא לערבב גרגירי יהלום שוחקים עם שרף, ולאחר מכן להשתמש בכבישה חמה לסינטור ולחום השחזה מתבצעת לאחר אשפרה, תהליך שלוקח שעות ולכן יקר לייצור. עם התקדמות הטכנולוגיה, שרפים הניתנים לריפוי בחום מוחלפים בהדרגה בשרפים הניתנים לריפוי באור, המורכבים בעיקר מפולימרים בסיסיים (פולימרים ניתנים להצלבה פוטו), מדללים תגובתיים (מונומרים ניתנים לפולימריזציה), פוטו-אינטנטורים ותוספים. הרכב. ההבדל המהותי ביותר בינו לבין שרף אשפרה תרמית הוא שתהליך הריפוי שלו הוא תהליך תגובה כימית הנגרם על ידי קליטת אור באורך גל מתאים, והפיכתו מנוזל למוצק היא תוצאה של עלייה במשקל המולקולרי, שלא נגרמת על ידי הנידוף ממס, ולכן יש לו ריפוי מהיר, נקי מזיהום וחיסכון באנרגיה, אבל הגורם המגביל הוא המחיר הגבוה של חומרי הגלם שלו.

שימוש בשרף שניתן לריפוי צילום לייצור דיסקים לחיתוך יהלומים דקים במיוחד, Peng Wei, Gu Taihong וכו' השתמשו בשרף הניתן לריפוי צילום כחומר קלסר כדי לפתח בהצלחה גלגל חיתוך יהלום דק במיוחד בעובי של 0.15 מ"מ, והושלם בהצלחה מבחן החיתוך של חתיכה בודדת. צורת גלגל השחזה לאחר החיתוך היא: 53 מ"מ × 4 0 מ"מ × 0.15 מ"מ. בדיקות חיתוך בוצעו בדגימות שהוכנו בניסוי. באמצעות ניתוח נתוני ניסוי, התוצאה הסופית מראה שהוספת כמות מתאימה של SiO2. זה יכול לשפר את הביצועים הכוללים של דיסק החיתוך, וכאשר תכולת החלקיקים הנוספת היא 48, אפקט החיתוך של דיסק החיתוך הוא הטוב ביותר, ושבר החיתוך חלק יותר. על פי הניתוח, הגורם העיקרי לתופעה זו הוא השפעת הטחינה של חלקיקי SiO2 על פני החריץ על ידי התפלגות בצפיפות גבוהה של חלקיקי SiO2 על פני הגבעה המקורית וגלגל השחזה.

ב-2004, בהתבסס על טכנולוגיית אב-טיפוס מהיר, חקרו Yao Chunyan, Peng Wei וכו' את טכנולוגיית הייצור המהיר של יריעות חיתוך יהלומים דקים במיוחד של גלגלי שחיקה באמצעות שרף רגיש לאור כקלסר, והוסיפו שפם REV יפניים ( 13μm×70μm), כדי לשפר את התכונות המכניות של קשר גיליון חיתוך היהלום. קשיות ה-Knoop של חתיכה בודדת היא כ-K1000, ואילו קשיות ה-Knoop של יהלום היא עד K7000E. מערבבים מיקרו-אבקת יהלומים ושפם לתוך השרף המוכן לאור רגישות באופן כמותי, מערבבים באופן שווה, ושואבים בוואקום להסרת קצף, שפכו לתוך תבנית גלגל החיתוך הדק בטמפרטורת החדר, ואפרו ועצבו אותה באמצעות קרינה אולטרה סגולה. הגודל של יריעת גלגל החיתוך היהלום הדקה במיוחד הנוצרת היא: 52 מ"מ × 40 מ"מ × 0.15 מ"מ. בדיקות חיתוך של דיסקיות חיתוך עם ניסוחים שונים מוכיחות שהוספת שפם REV לדסקיות חיתוך שרף רגישות לאור יכולה לשפר את ביצועי השחזה של דיסק החיתוך ולשפר את איכות החומר החתוך לאחר החיתוך.

הוספת SiO2 או שפם לבד ליריעת החיתוך מוגבלת בשיפור הביצועים של יריעת החיתוך ואינה יכולה לענות על הצרכים בפועל. ב-2004, Li Chengfu ואחרים השתמשו בשרף האפוקסי LC-2800 המיוצר על ידי Showa Polymer Company כחומר קלסר. השרף מתרפא על ידי הקרנת אור אולטרה סגול כדי לייצר יריעות חתוכות דקות במיוחד, וקשיותו, חוזקו ועמידות הבלאי שלו משתפרים על ידי הוספת חלקיקי SiO2 וסיבים כחומרי מילוי. שיטת הייצור של יריעת הקוביות היא שיטת ציפוי ספין במהירות גבוהה, כלומר, תחילה יש להפיל את השרף הנוזלי על מרכז המצע, ולאחר מכן לתת למצע להסתובב במהירות גבוהה, כך שהשרף הנוזלי יתפזר על גבי המצע. מצע ליצירת סרט דק, ומקרין באור אולטרה סגול ב-10 המ"מ העליון. כדי להפוך את השרף הנרפא להתמצק, כדי לייצר להב חיתוך דק במיוחד, גודל להב הניסיון הוא 54 מ"מ × 40 מ"מ × 0.05 מ"מ. ניסויי השוואת החיתוך של דגימות שונות מוכיחים שניתן להשתמש בשיטת ציפוי הספין לייצור יריעות חיתוך יהלומים דקות במיוחד, ותוספת של חומרי מילוי גרגירים יכולה לשפר את הקשיות וחומרי המילוי הסיביים יכולים להגביר את החוזק. לסיבי פחמן יש ביצועים טובים יותר.

 

2.2 שיטת ציפוי אלקטרו

שיטת הציפוי האלקטרונית היא תהליך של הנחת שכבה דקה של מתכות או סגסוגות אחרות על מצע המתכת על ידי שימוש בעקרון האלקטרוליזה. זהו תהליך של שימוש באלקטרוליזה כדי לחבר שכבה של סרט מתכת על פני השטח של מתכת או חלקי חומר אחרים. החלקיקים נכנסים לציפוי המרוכב באמצעות תהליך האלקטרוליזה. Guglielmi מאמין כי החלקיקים הנכנסים לציפוי המרוכב מסתמכים בעיקר על מנגנון ספיחה דו-שלבי: השלב הראשון הוא שהחלקיקים הנושאים יונים וסרטים מולקולריים ממסים נספגים על פני האלקטרודה, מה שנקרא ספיחה חלשה. הוא נמצא בשיווי משקל עם החלקיקים התלויים באמבטיה. חלקיקים במצב ספיגה חלש מסירים את היונים הנספחים שלהם ואת הסרט המומס, ומגעים ישירות עם משטח הקתודה ליצירת ספיחה אלקטרוכימית בלתי הפיכה, אשר הופכת לשלב ספיחה חזק. לאחר מכן, הטבעה של חלקיקים נספגים בחוזקה לתוך הציפוי במהלך תהליך התקנת מתכת.

בשנת 2000, Liu Dingfu מאוניברסיטת דרום סין לטכנולוגיה הציגה שיטה לשימוש בציפוי מרוכב, שהוא תהליך של ייצור להבי מסור עגול יהלום עם ציפוי סגסוגת ניקל-קובלט כדבק. להב) השתמש בלהב מסור דק כל 6-7 מ"מ כדי לנסר מרווח באורך 9 מ"מ לאורך כיוון הקוטר, כך שלחלקיקי היהלום הבאים ולציפוי כחומר מליטה יש אפקט פסיפס מכני דומה, כדי להמשיך לחזק את החיבור בין הציפוי המרוכב לבין כוח המצע, להאריך את חיי השירות של להב המסור. שיטת הליטוש מאמצת את שיטת הליטוש, כלומר להשתמש בטפטפת כדי לספוג את חלקיקי היהלומים ההידרופיליים ולפזר אותם באופן שווה על משטח השקיעה כלפי מעלה, ולאחר מכן להרעיד מעט את להב המסור כדי שחלקיקי היהלום יוכלו להיות במגע יציב עם המצע. . לאחר ציפוי מקדים, שיוף, ציפוי עיבוי וציפוי בהיר, מתקבל סוף סוף ציפוי טוב. לבסוף הוכח שסגסוגת ניקל-קובלט יכולה לשמש כחומר מקשר כדי להשיג ציפוי טוב בעת ייצור כלי יהלום.

בשנת 2002, Guo Tiefeng ויאנג יאנג'ון הציעו להשתמש בפוספט לראשונה להכנת ציפוי המרה כימי. הנוסחה היא (g/L): חומצה אוקסלית 5, חומצה זרחתית 15, נתרן אוקסלט 4, דיסודיום פוספט 1O, נתרן כלורט 5; תנאי הפעלה עבור: טמפרטורה 20 מעלות, זמן 5 דקות. ציפוי ההמרה הכימי המוכן הוא הטוב ביותר עם נירוסטה אוסטניטית, בעלת מוליכות חשמלית טובה, יכולה לגרום לתהליך ההפצה האלקטרונית לעבור בצורה חלקה ולמנוע שילוב חזק של חומר ההפצה עם המצע, כדי להקל על קילוף הציפוי.

עבור שלב התצהיר האלקטרוכימי, נעשה שימוש בתמיסת ציפוי אלקטרוניקה של Ni-Co. הנוסחה של תמיסת הציפוי היא (g/L): ניקל גופרתי 220-240, קובלט גופרתי 15-30, חומצת בור 25-35, נתרן כלורי 10-20 וכמות פטנט מתאימה תוספים , אבקת יהלומים 5-10. תנאי הפעולה של הניסוי הם: טמפרטורת ציפוי אלקטרוניקה 45 מעלות ~ 50 מעלות, ערך pH 4.1 ~ 4.5, Dk=2A/dm³, משאבת אוויר בחישה, זמן לסירוגין 10 דקות. הציפוי המרוכב מופשט מהמצע בחימום, ומוטבע במכונת הטבעה קרה. עבור המוצר המוגמר שנעשה בניסוי, ניסוי השוואת גיליונות החיתוך מראה שהמוצר יכול לעמוד בדרישות החיתוך, והעלות מופחתת ב-1/3.

Zhou Linhua, Xu Jianhong וכו' ממכון המחקר השמיני של התעשייה הגרעינית של שנחאי, בפטנט שהוגש ב-2003, תיארו בפירוט את השיטה לייצור דיסקים לחיתוך יהלומים דקים במיוחד . לוחית הניקל משמשת כאנודה, והנירוסטה משמשת כקתודה. תמיסת הציפוי מתקבלת על ידי הוספת חומרי שיוף יהלומים, חומצת בורית ותוספים לתמיסה המעורבת של מלח מתכת ניקל hydrated או מלח מתכת ניקל hydrated ומלחי מתכת hydrated אחרים. הנוסחה היא (g/L): חומצה גופרתית ניקל 150-300, קובלט גופרתי 3-20, חומצה בורית 25-40, ניקל כלורי 30-60, חומר מבהיר ראשוני 0. 2-2, חומר מבהיר משני 0.2-2, חומר סיכה 0.05-1. הפרמטרים של תהליך החיסול הם: Dk=2A/dm³, ערך pH 4.1~4.5, טמפרטורה 45 מעלות ~50 מעלות, צפיפות יהלום 5~20g/L, הזמן יכול לשלוט בעובי של שכבת אלקטרוניקה מורכבת. הכניסו את הקתודה והאנודה לתמיסת הציפוי האלקטרוניים, ולאחר הפעלת הכוח, תחת פעולת אלקטרונים, חומר השוחקים של היהלום ויוני המתכת מאוטקטואידים באופן אחיד על מצע הקתודה כדי לקבל שכבת ציפוי מרוכבת. כופפו בעדינות את מצע הקתודה המצופה בשכבה המרוכבת לצורת קשת, שכבת הציפוי המרוכבת מופרדת בקלות ממצע הקתודה, ולבסוף מתקבל ציפוי מרוכב יהלום וניקל-קובלט המופרד. לאחר שלוש שעות של ציפוי, ניתן לקבל ציפוי מרוכב של 20 מיקרומטר.

בהתבסס על מצעים שונים ושיטות הפשטה שונות של ציפויים מרוכבים, בשנת 2009, Liu Jinlong מאוניברסיטת דאליאן הטכנולוגית הציג בפירוט את שיטת השימוש בסגסוגת אלומיניום כמצע לציפויים מרוכבים יהלום ניקל במאמר "מחקר ניסיוני על שיפור הביצועים של מסורי יהלום מרוכבים באלקטרודים". הכנה, מצע סגסוגת האלומיניום מוכנס למיכל הציפוי כקתודה לאחר טיפול בציפוי מקדים לצורך שקיעה משותפת של מתכת יהלום, לאחר קבלת העובי הרצוי של הציפוי, מוציאים אותו, עוברים אלקטרוליזה במיכל האלקטרוליטי מתוצרת עצמית. , ואת המצע הוא קורוזיה עם אלקטרוליט מתאים ירד כדי לקבל ציפוי מרוכב יהלום. הציפוי המרוכב שהתקבל נחקר על השריטות והבלאי של הלהבים על פרוסות הסיליקון והזכוכית. לאחר החיתוך, הלהב נשאר חד ללא עיוות ועיוותים אחרים, והביצועים עמדו בדרישות. He Changyao הציג שיטה לייצור דיסקים לחיתוך יהלומים דקים במיוחד עם פלסטיק מצופה כמצע בפטנט שהוגש ב-2009.

הוא בוחר בפלסטיק מצופה כמצע הקתודה, מזרז מראש שכבת יהלום על פני השטח, ומכניס אלקטרוליט מעורבב עם 18-25 מלח ניקל, 1-2 מלח נתרן, 1-3 קובלט ו תמיסת חומצה 2-4. ביניהם, לוח הניקל הטוהר הגבוה משמש כמצע האנודה, הטמפרטורה היא 30 מעלות ~ 40 מעלות, וערך ה-pH הוא 4.2-4.6. היהלום מופקד על משטח היהלום של מצע הקתודה על ידי פיזור אלקטרודה כדי לגבש את היהלום, ובכך לקבל עובי של 0.5. שכבת ציפוי אלקטרו 02 ~ 1 מ"מ. לאחר מכן הכניסו את מצע הקתודה עם שכבת הציפוי אל תמיסת הכלורופורם המוכנה בתוספת 2 אתנול, ממיסים את פלסטיק הציפוי, והשג את ציפוי המרוכב של יהלום ניקל, וחתוך אותו לגודל הדרוש באמצעות חתיכת לאחר עיבוד.