[发明专利]一种复合金刚石线锯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金刚石线锯的制备方法，具体是指一种利用经过表面金属化处理的原生金刚石和破碎金刚石混合电镀制备复合金刚石线锯的制备方法。属于表面沉积金属及表面电化学镀技术领域。

背景技术

蓝宝石是一种典型的硬脆材料，具有高硬度(莫氏硬度高达9.2)、高脆性、高耐磨性、高抗蚀性、高抗氧化性、高电阻率、耐高温、不导磁等性能。LED(发光二极管)由于具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优异性能，在显示屏、路灯照明等方面被应用，并被认为具有广泛的发展前景。蓝宝石作为基片材料在LED中使用，在生产应用中对其加工技术提出了更高要求。切割加工是蓝宝石基片加工的关键工序，其主要工艺要求为：高效率、低成本、窄切缝(材料利用率高)、无损伤、无环境污染等。受蓝宝石特性的限制，可供选用的切割方法主要有金刚石锯片切割、金刚石树脂线、激光束切割、高压水射流切割、金刚石线锯切割等。这些切割方法各具优点，也各有其局限性，如金刚石锯片切割一般不能切割曲线，且切缝较宽，出材率较低，不适于对贵重材料进行精密切割。激光束切割的适用范围较广，但切割深度有限；若采用大功率激光器，则激光与工件间产生的高温等离子体会明显降低加工效率，增加熔融物的排出难度，且设备投资费用昂贵。

金刚石线锯是用电镀的方法在金属丝(线)(基体)上沉积一层金属(一般为镍及镍钴合金)，并在沉积的金属层固结金刚石颗粒磨料制成的一种线性超硬材料工具。金属镀层是结合剂，金刚石磨料用于切削加工。电镀金刚石线根据需要可制成不同的直径和长度；线可以装在不同的设备上形成不同的加工方式，如往复循环(锯架)式、高速带锯式、线切割式等。对硬脆材料的加工，金刚石线不仅可以切割薄片，也可加工曲面，更可以用于小孔的研修，其应用前景十分广阔。

当前，金刚石线锯存在的问题主要是，制备时采用金刚石颗粒，由于金刚石为非导电体，电镀基体镍的上砂过程是通过钢丝线对金刚石颗粒吸附完成，金刚石分布不均匀，同时金刚石进行电镀出现严重团聚现象，导致线尺寸不均匀；金刚石发生团聚会引起切割过程中金刚石难以开刃，导致切割效率低下；团聚发生的同时伴随电镀时镀层对团聚金刚石把持力的下降，使金刚石线的使用寿命降低；金刚石颗粒与电镀镍层仅为机械结合，结合力弱。目前，制备电镀金刚石线锯采用的是单种金刚石微粉，难以满足开刃和耐磨、抗破损的综合性能要求。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺方法简单，操作容易，制备的产物兼备良好的开刃性能，优异的耐磨抗压性能，加工速率快，寿命长，金刚石线锯利用率高，切面平整度和光洁度高的复合金刚石线锯的制备方法。

本发明一种复合金刚石线锯的制备方法，包括以下步骤：

第一步：原料配制

取粒度为5～45μm原生金刚石微粉和破碎金刚石微粉，按质量百分比为：原生金刚石∶破碎金刚石＝(30％～70％)∶(70％～30％)的比例均匀混合，得到混合金刚石微粉；取原子比为：W∶Mo＝1∶1，粒度为45～120μm的氧化钨粉和氧化钼粉的混合粉，按质量比为：混合粉∶混合金刚石微粉＝(3～7)∶1的比例均匀混合；

第二步：金刚石微粉表面金属化

将第一步所得产物加热至670℃～900℃，通入过水氢气；水将与氧化钨粉和氧化钼粉反应生成易挥发的水合氢氧化物，然后，被氢气还原成W和Mo金属原子并在金刚石微粉表面共沉积，同时，与金刚石微粉颗粒表面发生反应形成复合钨钼碳化物界面，即形成金刚石微粉基体/钨钼碳化物界面/钨钼合金的表面金属化混合金刚石微粉；

第三步：电镀

以电镀镍瓦特溶液为电镀液，向电镀液中添加占电镀液质量0.1％～1.0％的表面金属化的混合金刚石微粉，使表面金属化的混合金刚石微粉悬浮分散在电镀液中，钢丝绳为阴极，在2.25～7.55V的电场作用下对钢丝绳表面电镀镍；在电镀镍过程的同时表面金属化的混合金刚石微粉作电泳运动镀覆到作为阴极的钢丝绳表面；即制得本发明复合金刚石线锯。

本发明第二步中，所述加热采用管式加热炉。

本发明中，所述电镀镍的厚度为混合金刚石微粉中位径的2/3。

本发明中，所述钢丝绳线径为0.10～1.50mm。

本发明由于采用上述工艺方法，采用经过钨钼共沉积表面金属化处理后的原生金刚石微粉和破碎金刚石微粉按比例混合的金刚石微粉作为原料，通过电场作用下，电镀镍过程的同时表面金属化的混合金刚石微粉作电泳运动镀覆到作为阴极的钢丝绳表面，对钢丝绳表面进行金属化金刚石和基体镍的复合电镀，与现有技术相比，具有以下优点：