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线锯用金刚石微粉表面化学镀镍工艺及性能研究

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工具技术 2024年第4期58卷 54-58页

作者：方莉俐刘韩姜羽飞段雪纯中原工学院物理与光电工程学院郑州市450007 郑州市低维量子材料及器件重点实验室水利部水利水电规划设计总院

金刚石微粉性能是提升金刚石线锯性能的关键因素。用化学镀方法在线锯用金刚石微粉表面镀镍,通过正交试验研究金刚石粒度、次亚磷酸钠浓度、镀液pH值和镀液温度对化学镀镀层沉积速率、镀层密度、镀层耐腐蚀性能、镀层致密度等性能的影... 详细信息

金刚石微粉性能是提升金刚石线锯性能的关键因素。用化学镀方法在线锯用金刚石微粉表面镀镍,通过正交试验研究金刚石粒度、次亚磷酸钠浓度、镀液pH值和镀液温度对化学镀镀层沉积速率、镀层密度、镀层耐腐蚀性能、镀层致密度等性能的影响。结果表明:M1/2、M6/12、M20/30三种不同粒度金刚石微粉,在次亚磷酸钠浓度为25~35g/L、化学镀液pH值为3~11、化学镀温度为30℃~90℃时,针对镀层沉积速率、镀层密度和镀层耐腐蚀性的最佳工艺参数不同;不同粒度的金刚石微粉在相同工艺条件下化学镀镍,金刚石微粉粒度越大,镀层越均匀致密;金刚石微粉化学镀镍各工艺参数之间相互作用,共同影响镀层性能。对于不同粒度的金刚石微粉,各因素对镀层性能的影响权重不同,因此针对不同粒度、不同镀层性能需求的金刚石微粉应采取不同的镀覆工艺参数。

关键词：金刚石微粉线锯化学镀镍工艺性能

金刚石微粉粒度、形貌及杂质含量对划片刀电镀上砂的影响

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超硬材料工程 2024年第2期36卷 21-26页

作者：王战栗云慧窦文海鲁涛祝小威董峰乔帅黄长羽郑州磨料磨具磨削研究所有限公司河南郑州450001

晶圆片的划切是半导体行业内使用最广泛的工艺,通过该工艺实现晶片的单体化。电镀划片刀是晶圆划片常用的工具之一,划片刀刀刃部分一般由金属镍和金刚石磨料组成。划片刀电镀过程中沉积磨料的多少直接影响刀片的性能和使用寿命,因此电... 详细信息

晶圆片的划切是半导体行业内使用最广泛的工艺,通过该工艺实现晶片的单体化。电镀划片刀是晶圆划片常用的工具之一,划片刀刀刃部分一般由金属镍和金刚石磨料组成。划片刀电镀过程中沉积磨料的多少直接影响刀片的性能和使用寿命,因此电镀上砂量在刀片的制程中须严格控制。随着划片刀磨料粒度的减小,电镀上砂的难度加大。文章讨论了金刚石微粉的粒度、形貌及杂质含量对电镀上砂量和分散程度的影响。试验证明微粉粒度对上砂量影响较大,微粉内外部杂质含量对电镀上砂也有影响,但对镀层磨料的分散性没有明显影响。微粉形貌对电镀上砂的浓度和分散性影响不大。

关键词：金刚石微粉划片刀电镀

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镍粉对金刚石微粉刻蚀的研究

佛山陶瓷 2024年第5期34卷 8-9页

作者：郑皓宇汤黎辉张群飞肖长江栗正新河南工业大学材料科学与工程学院郑州450001

为了探究金刚石微粉刻蚀的可行性,将金刚石微粉与镍粉以质量比1:5进行混合,以氮气为保护气氛,在700~900℃下用镍粉对金刚石微粉进行刻蚀。用X射线衍射和扫描电子显微镜对刻蚀好的金刚石的结构和刻蚀效果进行表征。结果表明:镍粉能对金... 详细信息

为了探究金刚石微粉刻蚀的可行性,将金刚石微粉与镍粉以质量比1:5进行混合,以氮气为保护气氛,在700~900℃下用镍粉对金刚石微粉进行刻蚀。用X射线衍射和扫描电子显微镜对刻蚀好的金刚石的结构和刻蚀效果进行表征。结果表明:镍粉能对金刚石微粉进行刻蚀,且随温度的升高,刻蚀程度加剧,刻蚀面积和深度增加,当温度为900℃时,金刚石表面已完全刻蚀。

关键词：金刚石微粉镍粉刻蚀表面形貌

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金刚石微粉电镀镍品质影响因素研究

材料科学与工艺 2023年

作者：方莉俐李靖华刘韩姜羽飞李少康方文权中原工学院理学院中原工学院郑州市低维量子材料及器件重点实验室

金刚石微粉在镀液中易漂浮导致电镀镍困难，本文考察了镀瓶转速和电镀电流对金刚石微粉电镀镍品质的影响，得到金刚石微粉电镀镍工艺。通过对金刚石微粉颗粒在不同镀瓶转速时运动状态进行理论分析，得到了镀瓶转速调节方法，并利用实验... 详细信息

金刚石微粉在镀液中易漂浮导致电镀镍困难，本文考察了镀瓶转速和电镀电流对金刚石微粉电镀镍品质的影响，得到金刚石微粉电镀镍工艺。通过对金刚石微粉颗粒在不同镀瓶转速时运动状态进行理论分析，得到了镀瓶转速调节方法，并利用实验确定了不同电镀电流时镀瓶转速的调节范围。采用单因素实验，研究了电镀电流对镀层增重率、形貌和密度的影响。结果表明：镀瓶转速在1～7 r/min范围内，从小到大逐步提高，同时电镀电流不超过3A，能够实现金刚石微粉电镀镍。电镀电流在0.5 A时镀层失重，出现明显退镀现象，在1A时镀层有少部分漏镀现象，在1.5～2.5 A时镀层包裹完整，基本无漏镀；在1～2.5 A时随着电镀电流增大，镀层增重率逐渐增大，镀层密度逐渐减小。采用低转速低电流、逐步提高镀瓶转速的方法对金刚石微粉进行电镀镍，镀瓶转速在1～7 r/min，电镀电流在1.5～2.5 A时金刚石微粉电镀镍品质较好。

关键词：金刚石微粉电镀镍镀瓶转速电镀电流电镀品质

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金刚石微粉低温化学镀镍品质影响因素

人工晶体学报 2022年第8期51卷 1459-1465页

作者：方莉俐李靖华刘韩中原工学院理学院郑州市低维量子材料及器件重点实验室郑州450007

研究络合剂、镀液pH值、温度对金刚石微粉低温化学镀镍品质的影响。在温度为35℃、pH值为5时,通过改变络合剂配比,对镀液稳定性,镀层沉积速率、形貌和磷(P)含量进行测试分析。结果表明,20 g/L的柠檬酸+5 g/L的琥珀酸为本文最优的络合剂... 详细信息

研究络合剂、镀液pH值、温度对金刚石微粉低温化学镀镍品质的影响。在温度为35℃、pH值为5时,通过改变络合剂配比,对镀液稳定性,镀层沉积速率、形貌和磷(P)含量进行测试分析。结果表明,20 g/L的柠檬酸+5 g/L的琥珀酸为本文最优的络合剂配比,其化学镀液稳定性好、沉积速率较快(0.3915 g/h),镀层致密无漏镀,P含量为11.73%(质量分数)。用最优络合剂,通过改变镀液pH值、温度,对化学镀样品的镀层沉积速率、形貌、P含量进行测试分析。结果表明,镀液温度为35℃,pH值为3~13时,随着pH值增大,沉积速率逐渐增大,P含量逐渐减小。但pH值高于11时,反应速率过快,不易稳定镀液pH值,且镀液易分解,因此pH值在5~11较为合适。在镀液pH值为5,温度为30~50℃时,随着温度升高,沉积速率和P含量都随之增高,镀层致密无漏镀。但温度高于45℃时,反应速率过快,不易稳定镀液pH值,因此温度在35~45℃较为合适。

关键词：金刚石微粉低温化学镀镍络合剂 pH值温度

金刚石微粉含量对硅酸钠基导热胶粘接和导热性能的影响

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金刚石与磨料磨具工程 2023年第2期43卷 210-217页

作者：黄雷波夏学锋杨雪峰张鹏栗正新王来福陈梁河南工业大学材料科学与工程学院郑州450000 河南省惠丰金刚石有限责任公司郑州451450 比亚迪股份有限公司广东惠州516083 中国机械工业国际合作有限公司郑州450000

为找到导热胶粘接和导热综合性能最佳时的金刚石微粉含量范围,以金刚石微粉含量为变量,研究其对导热胶性能的影响。用硅烷偶联剂对所用不同粒径的金刚石微粉表面进行改性,其中对粒径为60μm的金刚石微粉先单独进行表面刻蚀处理以增大其... 详细信息

为找到导热胶粘接和导热综合性能最佳时的金刚石微粉含量范围,以金刚石微粉含量为变量,研究其对导热胶性能的影响。用硅烷偶联剂对所用不同粒径的金刚石微粉表面进行改性,其中对粒径为60μm的金刚石微粉先单独进行表面刻蚀处理以增大其比表面积,再将粒径分别为60、20和10μm的金刚石微粉按质量比为6∶2∶1的配比做填料、水玻璃做基体,制备一种新型无机导热胶。结果表明:同时,导热胶的粘接性能先升高后降低,在金刚石质量分数为60%时粘接性能最佳,拉伸剪切强度为1.98 MPa;随着金刚石含量增加,导热胶的导热性能先升高后降低,当金刚石质量分数为50%时导热性能最佳,导热系数为6.32 W/(m·K)。因而当金刚石质量分数为50%~60%时,导热胶的粘接性能和导热性能最佳。

关键词：金刚石微粉填充量水玻璃导热胶粘接性能导热性能

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金刚石微粉在高压下的结构与性质

金刚石微粉在高压下的结构与性质

作者：白旭东吉林大学

学位级别：硕士

非晶态固体材料的内部原子呈无规则排列(长程无序,短程或中程有序),具有各向同性、高硬度和高粘滞系数等特点,引起了人们的广泛研究。碳原子相互之间可以sp、sp和sp三种杂化形式结合,因而存在多种结构的非晶碳,尤其以高比例sp键合所形... 详细信息

非晶态固体材料的内部原子呈无规则排列(长程无序,短程或中程有序),具有各向同性、高硬度和高粘滞系数等特点,引起了人们的广泛研究。碳原子相互之间可以sp、sp和sp三种杂化形式结合,因而存在多种结构的非晶碳,尤其以高比例sp键合所形成的非晶碳(a-C)材料,其硬度与天然金刚石相当,使非晶碳材料的研究成为热门。目前,大多数非晶碳研究都集中于非晶碳薄膜材料。由于非晶碳膜的内应力较大,薄膜和基底之间会出现剥落现象,制约了非晶碳薄膜材料的应用。高温高压(HPHT)合成非晶碳块材有效避免了薄膜脱落问题,但目前高比例sp键合的非晶碳合成压力条件过高(大于20 GPa),且合成样品体积较小,不利于对其各项物理性质测试分析。本论文以金刚石微粉为原料,通过添加触媒,利用大腔体高压压机合成透明的毫米级非晶碳,并对其结构和性质进行了表征。主要结果如下:(1)分别在压力6 GPa和10 GPa条件下合成了红褐色半透明的非晶碳块体,几何尺寸达到了1 mm×2 mm。通过XRD、Raman、HRTEM等测试样品的结构与性质。样品的HRTEM图像中不仅发现了非晶相,还有非晶体包裹的纳米晶体。(2)非晶碳样品的紫外可见光吸收测试结果表明,其光学带隙达到2.45 e V,与最近有关高sp含量非晶碳带隙的报道(1.85-2.79e V)接近。(3)XPS测试结果显示,样品中存在大量sp键合碳原子,这是由于金刚石微粉在高温高压条件下转化为石墨后的残留,因而需要进一步优化合成条件和原料,从而减小样品中sp键合碳原子含量。(4)不添加触媒时,金刚石微粉经高温高压处理后未合成出透明的样品。说明添加触媒是在较低压力和温度条件下制备合成非晶碳材料的重要性。本论文利用金刚石微粉在相对较低的温压条件下合成了非晶碳材料,为制备高比例sp键合的非晶碳块体提供了一个新的研究思路。

关键词：高温高压金刚石微粉非晶碳碳原子键合触媒

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金刚石微粉尼龙刷式刀具刃口钝化工艺的研究

金刚石微粉尼龙刷式刀具刃口钝化工艺的研究

作者：夏亚旗燕山大学

学位级别：硕士

刃口钝化是指将刀具刃口刃磨出适当切削刃几何形状,以及去除刃口区域微观缺陷的过程。经钝化后的刀具能有效提高刃口强度、刀具寿命以及切削过程中的稳定性。金刚石微粉毛刷钝化(简称毛刷钝化)是一种常用刃口钝化方式,具有机器造价低、... 详细信息

刃口钝化是指将刀具刃口刃磨出适当切削刃几何形状,以及去除刃口区域微观缺陷的过程。经钝化后的刀具能有效提高刃口强度、刀具寿命以及切削过程中的稳定性。金刚石微粉毛刷钝化(简称毛刷钝化)是一种常用刃口钝化方式,具有机器造价低、钝化效率高等特点。但国内外对毛刷钝化缺少理论分析,钝化工艺也不具有科学意义。本文通过理论推导,建立刷毛及单磨粒刃口钝化模型,探究钝化机理,并对钝化工艺进行优化,论文主要内容包括:(1)建立单根刷毛及单颗磨粒的模型。观察实际刷毛中镶嵌的磨粒特征并保留其尖端负前角切削刃的特性,将磨粒简化为四面体棱锥。采用基于绝对节点坐标法(ANFC)对尼龙刷毛进行建模,得到了钝化过程中刷毛上任一点的运动轨迹方程。(2)对毛刷式钝化机刃口钝化机理进行了分析。从实际钝化过程入手,通过单磨粒冲击前刀面、磨粒切削耕犁前后刀面以及刷毛周期冲击作用下刃口表面疲劳磨损几个方面分析了材料去除机理,并探究了刃口钝圆半径R及形状因子K形成机理。(3)完成了刃口钝化仿真分析。建立单磨粒及单根毛刷冲击刃口仿真模型,并进行了不同冲击速度、不同穿透深度对刃口形变与应力影响的仿真实验分析。将得到的影响因素与理论分析相结合,得到了影响钝圆半径R及形状因子K的工艺参数,为实验分析做铺垫。(4)刃口钝化工艺优化实验研究。以刃口钝圆半径R及形状因子K为实验指标,在相关设备完成主轴线速度、刷毛穿透深度、钝化时间及钝化角度四个工艺参数的单因素实验。利用曲面响应法设计了三个指标的显著性实验,建立了以多元线性回归方程为目标的工艺参数对R因子和K因子的经验模型,并开展实验验证了经验模型的优化结果。

关键词：毛刷式钝化刃口钝化金刚石微粉工艺参数

镀层中磷含量对金刚石微粉化学镀镍品质的影响

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兵器材料科学与工程 2023年第5期46卷 47-51页

作者：方莉俐李靖华刘韩姜羽飞闫伟伟中原工学院物理与光电工程学院河南郑州450007 中原工学院郑州市低维量子材料及器件重点实验室河南郑州450007 郑州大学河南郑州450001

在金刚石微粉表面化学镀镍,通过改变镀液的pH值,得到不同磷(P)含量的镀层,探究镀层中P含量对镀层形貌、耐蚀性和冲击韧性的影响。用扫描电镜观察不同P含量镀层的形貌;用质量分数为10%的盐酸浸泡腐蚀镀镍金刚石微粉,研究镀层中P含量对镀... 详细信息

在金刚石微粉表面化学镀镍,通过改变镀液的pH值,得到不同磷(P)含量的镀层,探究镀层中P含量对镀层形貌、耐蚀性和冲击韧性的影响。用扫描电镜观察不同P含量镀层的形貌;用质量分数为10%的盐酸浸泡腐蚀镀镍金刚石微粉,研究镀层中P含量对镀层耐蚀性的影响;用冲击韧性测试仪测试镀层中P含量对镀层冲击韧性的影响。结果表明:随镀层中P含量增加,金刚石微粉镀层表面瘤状凸起物增加,表面越来越粗糙,高磷镀层表面凸起最密集;随镀层中P含量增加,镀层腐蚀失质量逐渐降低,耐蚀性逐渐增强;随镀层中P含量增加,镀层冲击韧性逐渐变差。

关键词：金刚石微粉 P含量形貌耐蚀性冲击韧性