金刚石锯片的制造方法

1. 金刚石锯片的制造方法

随着汽车、航空和航天技术的飞速发展，对材料性能及加工技术的要求日益提高。新型材料如碳纤维增强塑料、颗粒增强金属基复合材料（PRMMC）及陶瓷材料得到广泛应用。这些材料具有强度高、耐磨性好、热膨胀系数小等特性，这决定了对它们进行机加工时刀具的寿命非常短。开发新型耐磨且稳定的超硬切削刀具是许多高校、科研院所和企业研究的课题。 金刚石集力学、光学、热学、声学、光学等众多优异性能于一身，具有极高的硬度，摩擦系数小，导热性高，热膨胀系数和化学惰性低，是制造刀具的理想材料。本文对近年来金刚石刀具制造方法的发展作一概述。 （1）难加工有色金属材料的加工加工铜、锌、铝等有色金属及其合金时，材料易粘附刀具，加工困难。利用金刚石摩擦系数低、与有色金属亲和力小的特点，金刚石刀具可有效防止金属与刀具发生粘结。此外，由于金刚石弹性模量大，切削时刃部变形小，对所切削的有色金属挤压变形小，可使切削过程在小变形下完成，从而可以提高加工表面质量。（2）难加工非金属材料的加工加工含有大量高硬度质点的难加工非金属材料，如玻璃纤维增强塑料、填硅材料、硬质碳纤维/环氧树脂复合材料时，材料的硬质点使刀具磨损严重，用硬质合金刀具难以加工，而金刚石刀具硬度高、耐磨性好，因此加工效率高。（3）超精密加工随着现代集成技术的问世，机加工向高精度方向发展，对刀具性能提出了相当高的要求。由于金刚石摩擦系数小、热膨胀系数低、导热率高，能切下极薄的切屑，切屑容易流出，与其它物质的亲和力小，不易产生积屑瘤，发热量小，导热率高，可以避免热量对刀刃和工件的影响，因此刀刃不易钝化，切削变形小，可以获得较高质量的表面。(4)刨花板木工加工大型木工切削作业，尤其是刨花板、密度板、抗倍特板等高致密性、高硬度难加工的板料，传统的硬质合金锯片切削性能难以满足。PCD复合金刚石锯片已经成为最硬材料的切削刀具，成为木工干切削作业刀具的佼佼者，其超硬性能以及经久耐磨是木工材料的克星，金刚石锯片，维氏硬度10000HV，耐酸性强，刃口不易钝化，加工木材一次成型质量好，耐磨度高，相比硬质合金更耐磨，针对刨花板、密度板、木地板、贴面板等切削加工连续作业时间可达300~400个小时，最高使用报废时间可以达到4000小时/片，相比硬质合金刀片而言，使用寿命更长，而且加工效率和加工精度更是达到最优质的需求。 目前金刚石的主要加工方法有以下四种：薄膜涂层刀具、厚膜金刚石焊接刀具、金刚石烧结体刀具和单晶金刚石刀具。2.1 薄膜涂层刀具薄膜涂层刀具是在刚性及高温特性好的集体材料上通过化学气相沉积法（CVD）沉积金刚石薄膜制成的刀具。由于Si3N4系陶瓷、WC-Co系硬质合金以及金属W的热膨胀系与金刚石接近，制膜时产生的热应力小，因此可作为刀体的基体材料。WC-Co系硬质合金中，粘结相Co的存在易使金刚石薄膜与基体之间形成石墨而降低附着强度，在沉积前需进行预处理以消除Co的影响（一般通过酸腐蚀去Co）。化学气相沉积法是采用一定的方法把含有C源的气体激活，在极低的气体压强下，使碳原子在一定区域沉积下来，碳原子在凝聚、沉积过程中形成金刚石相。目前用于沉积金刚石的CVD法主要包括：微波、热灯丝、直流电弧喷射法等。金刚石薄膜的优点是可应用于各种几何形状复杂的刀具，如带有切屑的刀片、端铣刀、铰刀及钻头；可以用来切削许多非金属材料，切削时切削力小、变形小、工作平稳、磨损慢、工件不易变形，适用于工件材质好、公差小的精加工。主要缺点是金刚石薄膜与基体的粘接力较差，金刚石薄膜刀具不具有重磨性。2.2 金刚石厚膜焊接刀具金刚石厚膜焊接刀具的制作过程一般包括：大面积的金刚石膜的制备；将金刚石膜切成刀具需要的形状尺寸；金刚石厚膜与刀具基体材料的焊接；金刚石厚膜刀具切削刃的研磨与抛光。（1）金刚石厚膜的制备与切割常用的制备金刚石厚膜的工艺方法是直流等离子体射流CVD法。将金刚石沉积到WC-Co合金（表面进行镜面加工）上，在基体的冷却过程中，金刚石膜自动脱落。此方法沉积速度快（最高可达930μm/h），晶格之间结合比较紧密，但是生长表面比较粗糙。金刚石膜硬度高、耐磨、不导电决定了它的切割方法是激光切割（切割可在空气、氧气和氩气的环境中进行）。采用激光切割不仅能将金刚石厚膜切割成所需要的形状和尺寸，还可以切出刀具的后角，具有切缝窄、高效等优点。（1）金刚石厚膜刀具的焊接金刚石与一般的金属及其合金之间具有很高的界面能，致使金刚石不能被一般的低熔点合金所浸润，可焊性极差。目前主要通过在铜银合金焊料中添加强碳化物形成元素或通过对金刚石表面进行金属化处理来提高金刚石与金属之间的可焊性。①活性钎料法焊料一般用含Ti的铜银合金，不加助熔剂在惰性气体或真空中焊接。常用的钎料成分Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用的制备方法是电弧熔炼法和粉末冶金法。Ti作为活性元素在焊接过程中与C反映生成TiC，可提高金刚石与焊料的润湿性和粘结强度。加热温度一般为850℃，保温10分钟，缓冷以减小内应力。②表面金属化后焊接金刚石表面的金属化是通过表面处理技术在金刚石表面镀覆金属，使其表面具有金属或类金属的性能。一般是在金刚石的表面镀Ti，Ti与C反应生成TiC，TiC与Ag-Cu合金钎料有较好的润湿性和结合强度。目前常用的镀钛方法有：真空物理气相沉积（PVD，主要包括真空蒸发镀、真空溅射镀、真空离子镀等），化学气相镀和粉末覆盖烧结。PVD法单次镀覆量低，镀覆过程中金刚石的温度低于500℃，镀层与金刚石之间是物理附着、无化学冶金。CVD法Ti与金刚石发生化学反应形成强力冶金结合，反应温度高，损害金刚石。（2）厚膜金刚石刀具的刃磨金刚石厚膜刀具的加工方法有：机械磨削，热金属盘研磨，离子束、激光束和等离子体刻蚀等。2.3 金刚石烧结体刀具将金刚石厚膜用滚压研磨破坏的方法加工成平均粒度为32～37μm的金刚石晶粒或直接利用高温高压法制得金刚石晶粒，把晶粒粉末堆放到WC-16wt%Co合金上，然后用Ta箔将其隔离，在5.5GPa、1500℃条件下烧结60分钟，制成金刚石烧结体，用此烧结体制成的车刀具有很高的耐磨性。2.4 单晶金刚石刀具单晶金刚石刀具通常是将金刚石单晶固定在小刀头上，小刀头用螺钉或压板固定在车刀刀杆上。金刚石在小刀头上的固定方法主要有：机械加固法（将金刚石底面和加压面磨平，用压板加压固定在小刀头上）；粉末冶金法（将金刚石放在合金粉末中，经加压在真空中烧结，使金刚石固定在小刀头上）；粘结和钎焊法（使用无机粘结剂或其它粘结剂固定金刚石）。由于金刚石与基体的热膨胀系数相差悬殊，金刚石易松动，脱落。

2. 金刚石刀头的金刚石锯片刀头工艺的选择

1.金刚石粒度的选择当金刚石粒度粗且为单一粒度时，锯片刀头锋利，锯切效率高，但金刚石结块的抗弯强度下降；当金刚石粒度细或粗细粒度混合时，锯片刀头耐用度高，但效率较低。综合考虑以上因素，选择金刚石粒度为50/60目较为适宜。2.金刚石分布浓度的选择在一定范围内，当金刚石浓度由低到高变化时，锯片的锋利性和锯切效率逐渐下降，而使用寿命则逐渐延长；但浓度过高，锯片会变钝。而采用低浓度、粗粒度，效率则会提高。利用刀头各部位在锯切时的不同作用，采用不同浓度(即在三层或更多层结构中中间层可采用较低浓度)，锯刀过程中刀头工作上形成中间凹槽，有利于防止锯片偏摆，从而改善石材加工质量。3.金刚石强度的选择金刚石的强度是保证切割性能的重要指标。过高的强度会使晶体不易破碎，磨粒在使用时被抛光，锋利度下降，导致工具性能恶化；金刚石强度不够时，在受到冲击后易破碎，难以担负切削重任。故应选择强度在130～140N。4.粘结相的选择锯片的性能并不仅仅取决于金刚石，而是取决于金刚石与粘结剂恰当配合构成的刀头这种复合材料的整体性能。对于大理石等软质石材，要求刀头的力学性能相对低些，可选用铜基粘结剂。但铜基粘结剂烧结温度低，强度、硬度较低，韧性较高，与金刚石结合强度低。当加入碳化钨(WC)时，以WC或W2C作为骨架金属，配以适量的钴以提高强度、硬度及结合特性，并加入少量熔点低、硬度低的Cu、Sn、Zn等金属作粘结相。主加成分粒度应细于200目，添加成分粒度应细于300目。5.烧结工艺的选择随着温度的升高，胎体的致密化程度提高，抗弯强度也随之提高，而且随着保温时间的延长，空白胎体和金刚石结块的抗弯强度先提高后降低，可选择在800℃下烧结120s工艺来满足性能要求。

3. 金刚石锯片制造工艺分类及制造方法有哪些

金刚石锯片制造工艺分类
　　1、烧结金刚石锯片：分冷压烧结和热压烧结两种，压制烧结而成。
　　2、焊接金刚石锯片：分高频焊接和激光焊接两种，高频焊接通过高温熔化介质将刀头与基体焊接在一起，激光焊接通过高温激光束将刀头与基体接触边缘熔化形成冶金结合。
　　3、电镀金刚石锯片：是将刀头粉末通过电镀方法附着在基体上。

4. 金刚石切割片的金刚石切割片制造工艺

1、烧结金刚石切割片：分冷压烧结和热压烧结两种，压制烧结而成。2、焊接金刚石切割片：分高频焊接和激光焊接两种，高频焊接通过高温熔化介质将刀头与基体焊接在一起，激光焊接通过高温激光束将刀头与基体接触边缘熔化形成冶金结合。3、电镀金刚石切割片：是将刀头粉末通过电镀方法附着在基体上。

5. 金刚石锯片的工艺分类

1、烧结金刚石锯片：分冷压烧结和热压烧结两种，压制烧结而成。2、焊接金刚石锯片：分钎焊和激光焊两种，钎焊是通过高温熔化介质将刀头与基体焊接在一起，如高频感应钎焊锯片、真空钎焊锯片等；激光焊接通过高温激光束将刀头与基体接触边缘熔化形成冶金结合。3、电镀（钎焊）金刚石锯片：是将刀头粉末通过电镀方法附着在基体上。2012年开始，国家逐步在取消电镀金刚石产品制作，主要是因为污染相当严重。

6. 金刚石线锯听说有用在切割金属上，有谁知道具体情况吗？有信息的给高分

　　电镀金刚石线（金刚石线锯）是一种固结磨料线，是基于固结在钢丝上的磨料与工件材料之间的二体磨损切削原理，磨粒不会直接作用于锯丝上，属于一种刚性切削加工方法，大大地提高了切削效率；固结磨料线切割方式可以方便地采用低粘度冷却润滑液，冷却液中只有切屑，这样，切屑的回收处理较容易，增效、节能和环境效果十分明显。固结磨料线有树脂粘结金刚石线和电镀金刚石线两种。由于受高速切割过程产生的热量大、树脂耐温低的影响，树脂粘结金刚石线的应用受到限制。电镀金刚石线被认为是针对太阳能多晶硅切割加工最有发展前景的高技术金刚石制品。
    适用行业：太阳能光伏行业、半导体集成电路、LED晶体及各种人工晶体、陶瓷、石英玻璃、单晶硅、多晶硅、蓝宝石及特种金属等材料进行精密切割
技术参数：1、线径：0.12～0.36mm，线径偏差≤0.01mm
2、母线材质：高强度切割钢丝
3、金刚石颗粒度：5μm～60μm，可根据要求进行设计
4、抗拉强度：3200~3400Mpa
5、线长：可根据用户要求加工制造，

7. 金刚石切割片的金刚石切割片介绍

金刚石切割是一种切割工具,广泛应用于石材,混凝土，预制板，新老马路，陶瓷等硬脆材料的加工.金刚石切割片主要由两部分组成;基体与刀头.基体是粘结刀头的主要支撑部分,而刀头则是在使用过程中起切割的部分,刀头会在使用中而不断地消耗掉,而基体则不会,刀头之所以能起切割的作用是因为其中含有金刚石,金刚石作为目前最硬的物质,它在刀头中摩擦切割被加工对象.而金刚石颗粒则由金属包裹在刀头内部。

8. 金刚石切割刀片的介绍

金刚石切割刀片包括基体、刀体，所述基体沿盘状外缘设有凸楞，所述凸楞沿圆周均布有若干燕尾槽，在两相邻燕尾凹槽之间设有倒置的燕尾凸楔，在凸楞根部与若干凹槽槽底之间环设有加强筋，所述刀体是压制烧结的固接于由燕尾凹槽、燕尾凸楔及加强筋构成的凸楞上。