论文部分内容阅读
树脂结合剂金刚石线锯主要用来切割硬脆材料的。随着市场对于LED芯片衬底的大量需求,蓝宝石凭借着自身优良的性能被广泛应用于衬底行业;随着太阳能电池以及集成电路的快速发展,对于单晶硅片的需求越来越大,对单晶硅片、蓝宝石片的尺寸和表面质量的要求越来越严格。硅片的尺寸越大,表面质量要求越高,在切割的时候对于切割工具的要求就越严格。金刚石线锯作为切割单晶硅片和蓝宝石片等的切割工具,市场的需求量越来越大。树脂结合剂金刚石线锯就是用树脂结合剂把金刚石磨料固结在锯丝基体上,然后通过热固化或者是光固化的方式固化得到的一种线切割工具。目前,实际生产中存在的问题是金刚石线锯所用的结合剂的韧性、耐热性能和粘结性不好。本实验通过选取邻甲酚和一缩二乙二醇两种改性剂对酚醛树脂的韧性、耐热性能以及粘结性能进行改性,通过对其性能的测定,确定综合性能最优的改性酚醛树脂作为金刚石线锯的结合剂;通过对比两种锯丝基体的拉伸性能,确定金刚石线锯的基体;根据线锯基体的直径以及结合基层的厚度来确定磨料金刚石的粒径。本课题所做的研究如下:(1)树脂结合剂金刚石线锯锯丝基体的确定:通过直径为0.12mm的316L不锈钢钢丝和直径为0.15mm的琴钢丝做拉伸试验,对比各自拉伸强度,最终选择拉伸强度为2800MPa的0.12mm的316L不锈钢钢丝作为金刚石线锯的基体。(2)树脂结合剂金刚石线锯磨料的选择:选择400目的金刚石作为树脂结合剂金刚石线锯的磨料,对表面杂质处理。(3)邻甲酚改性酚醛树脂:邻甲酚可以显著提高酚醛树脂的耐热性能。实验得出,当邻甲酚含量为10wt%时,其性能最优;此时邻甲酚改性酚醛的黏度为1312.5mPa·s,固含量为76.2%,抗折强度为40.24MPa,抗冲击强度为2.7KJ/m2,邵氏硬度为85.4HD,抗剪切粘结强度为19.56MPa,摩擦系数最0.239,初始分解温度为314℃,10%和20%的质量保持率对应的温度为468℃和529℃,在600℃的时候,质量保持率高达50.27%。(4)邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂:一缩二乙二醇的加入,可以显著改善酚醛树脂的抗冲击韧性和抗剪切粘结强度。研究得出,当邻甲酚含量为10wt%,一缩二乙二醇的含量为15wt%的时候,邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的性能最优,适合用于制备金刚石线锯。其粘度为10500mPa·s,固含量为74.06%,抗折强度为50.91MPa,抗冲击强度为6.3KJ/m2,硬度为80.2HD,抗剪切粘结强度为32.81MPa,摩擦系数为0.216,在600℃的时候,质量保持率为39.8%。(5)对比纯酚醛树脂、邻甲酚改性酚醛树脂和邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂三种树脂,可以得出,邻甲酚改性酚醛树脂的耐热性能最好,在600℃的时候,质量保持率高达50.27%,但是其韧性和粘结强度过低,不适用于金刚石线锯的制备;但邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的韧性和粘结强度最好,耐热性能较邻甲酚改性酚醛树脂有少许的下降。综合各种性能,得出当邻甲酚含量为10wt%,一缩二乙二醇含量为15wt%的时候,邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂的性能最优,适用于金刚石线锯的制备。(6)树脂结合剂金刚石线锯的涂覆:利用合成的邻甲酚/一缩二乙二醇改性酚醛树脂结合剂,选择合适的涂覆工具。并讨论了线锯对折前后的电镜对比图。根据实验中的经验,对树脂结合剂金刚石线锯在实际生产中可能遇到的问题进行了解答。