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电镀金刚石切割线镀层性能及其切割能力的研究

作　者: 吴平
导　师: 高伟
学　校: 青岛科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 金刚石切割线镀层性能切割能力硬脆材料切割
分类号: TQ153
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着高新科学技术与生产的发展,硅晶体、硬质合金、光学玻璃、陶瓷、半导体材料以及花岗岩等硬脆材料的应用日益广泛,对其加工要求也越来越高。电镀金刚石切割线是解决硬脆材料切割加工较为理想的切割工具,然而却还存在着切割效率不高,使用寿命不尽人意等缺点。而镀层质量的好坏又严重影响着金刚石切割线的质量及切割能力。因此本文通过试验研究电镀金刚石切割线镀层性能的影响参数及规律,将镀层性能的研究系统化,为实际生产提供参考。研究内容主要包括：电镀液配方及各电镀参数对镀层性能的影响,根据最佳工艺参数自制电镀金刚石切割线,并检验其切割能力。选择以瓦特型镀镍液作为基础镀液,及黄铜片作为基体,通过多组实验主要研究了添加剂含量、电流密度、温度、pH等对镀层性能(硬度、柔韧性、结合力、内应力)的影响规律。试验结果表明：在基础镀液条件下,糖精含量为0.3g/L,1,4丁炔浓度为0.1g/L,电流密度为5A/dm2,pH为4.4,温度为45℃时,在该电镀参数下,可获得在保证柔韧性和结合力好、硬度尽可能高内应力小的最佳镀层性能。在电镀设备上,按照试验获得的最佳电镀参数制造金刚石切割线。实验中锯丝基体采用Φ0.25mm的镀铜钢线,磨料金刚石采用河南黄河超硬磨料有限公司生产的粒径为W30-W40的金刚石微粉。实验后检查自制电镀金刚石切割线的复合镀层外观,外观质量良好；检测了自制线锯的几何尺寸及金刚石颗粒密度,线锯具有很好的线径一致性；测试了自制线锯镀层的弯曲疲劳性能,镀层的柔韧性及对基体的结合力俱佳。结果表明：自制电镀金刚石切割线各项性能均满足使用要求。同时在现有设备上进行切割实验,研究在最佳工艺参数下制备的金刚石切割线的切割能力。结果表明该金刚石切割线在切割效率和加工精度方面均满足使用要求,线锯损坏小。在此情况下,同时对锯切后的金刚石线锯表面磨损形貌分析。分析认为：镀层有磨损但属于切削正常情况,整体没开裂、剥落现象,在目前情况下,证明电镀参数合理。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
1 绪论  10-24
  1.1 本课题研究的目的与意义  10-12
  1.2 电镀金刚石切割线制造工艺研究现状  12-16
  1.3 金刚石切割线镀层性能的研究  16-21
    1.3.1 镀层硬度  16-17
    1.3.2 镀层柔韧性  17-18
    1.3.3 镀层结合力  18-19
    1.3.4 镀层内应力  19-21
  1.4 金刚石切割线切割性能的研究现状  21-23
  1.5 本课题研究的主要内容  23-24
2 实验原理及材料的选择  24-32
  2.1 复合电镀原理  24-25
  2.2 金刚石切割线镀层性能的要求  25-26
  2.3 实验装置及设备  26-27
  2.4 基体材料的选择及前处理  27-29
  2.5 电镀液的选择  29-31
    2.5.1 瓦特镀液中主要成分及对镀层质量的影响  29-30
    2.5.2 电镀工艺规范及对镀层质量的影响  30-31
  2.6 小结  31-32
3 镀层性能的研究  32-55
  3.1 电流密度及添加剂对镀层外观质量的影响  32-35
    3.1.1 镀层外观要求  32
    3.1.2 电流密度对镀层外观的影响  32-33
    3.1.3 光亮剂对镀层外观的影响  33-35
  3.2 镀层硬度及其影响因素的研究  35-44
    3.2.1 实验设备与实验方法  36
    3.2.2 电流密度对镀层硬度的影响  36-38
    3.2.3 糖精对镀层硬度的影响  38-39
    3.2.4 1,4-丁炔二醇对镀层硬度的影响  39-42
    3.2.5 糖精含量为0.3g/L时,添加1,4-丁炔二醇对硬度的影响  42-44
    3.2.6 试验结论  44
  3.3 镀层柔韧性及其影响因素的研究  44-49
    3.3.1 实验设备与实验方法  45-46
    3.3.2 电流密度对镀层柔韧性的影响  46-48
    3.3.3 糖精对镀层柔韧性的影响  48-49
    3.3.4 试验结论  49
  3.4 镀层和基体结合力及其影响因素的研究  49-50
    3.4.1 实验设备与实验方法  49
    3.4.2 电流密度对镀层结合力的影响  49-50
    3.4.3 试验结论  50
  3.5 镀层内应力及其影响因素的研究  50-54
    3.5.1 实验设备与实验方法  50-51
    3.5.2 电流密度对镀层内应力的影响  51-52
    3.5.3 镀液pH值对镀层内应力的影响  52-53
    3.5.4 试验结论  53-54
  3.6 小结  54-55
4 电镀金刚石切割线的制造  55-60
  4.1 制造设备简介  55-56
  4.2 试验材料的选择  56-57
    4.2.1 锯丝基体材料的选择  56
    4.2.2 金刚石磨料的选择及处理  56-57
  4.3 电镀参数  57-58
  4.4 金刚石切割线的主要参数  58-59
    4.4.1 锯丝外观质量检查  58
    4.4.2 锯丝电镀质量的评价  58-59
  4.5 小结  59-60
5 电镀金刚石切割线的切割性能试验  60-65
  5.1 切割试验设备简介  60-61
  5.2 工件锯切形貌  61-62
  5.3 锯切后锯丝局部形貌  62-64
  5.4 小结  64-65
结论与展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
攻读学位期间发表的学术论文目录  71-72

电镀金刚石切割线镀层性能及其切割能力的研究

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