CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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镍-硼/金刚石超薄切割片的制备与性能

张兰 宋文韬 李纳 马会中

张兰, 宋文韬, 李纳, 马会中. 镍-硼/金刚石超薄切割片的制备与性能[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2021, 41(5): 77-83. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0013
引用本文: 张兰, 宋文韬, 李纳, 马会中. 镍-硼/金刚石超薄切割片的制备与性能[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2021, 41(5): 77-83. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0013
ZHANG Lan, SONG Wentao, LI Na, MA Huizhong. Preparation and properties of nickel-boron-diamond ultrathin dicing blades[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2021, 41(5): 77-83. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0013
Citation: ZHANG Lan, SONG Wentao, LI Na, MA Huizhong. Preparation and properties of nickel-boron-diamond ultrathin dicing blades[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2021, 41(5): 77-83. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0013

镍-硼/金刚石超薄切割片的制备与性能

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0013
基金项目: 

中原院士基金(2019-12-1)。

详细信息
    作者简介:

    张兰,女,1971生,教授。主要研究方向:先进材料的制备与力学性能。E-mail: 1109955604@qq.com

    通讯作者:

    马会中,男,1967年生,教授。主要研究方向:先进材料的制备与力学性能。E-mail: 1055751854@qq.com

  • 中图分类号: TQ164;TG74;TH162

Preparation and properties of nickel-boron-diamond ultrathin dicing blades

  • 摘要: 在氨基磺酸镍体系电镀液中添加不同浓度的三甲胺硼烷(TMAB),在阴极自旋转状态下利用复合电沉积方法制备不同质量分数的硼的镍-硼/金刚石切割片,探究镀液中不同质量浓度的TMAB对切割片晶体结构、硬度、耐磨性的影响。结果表明:阴极自旋转状态下制备的镍-硼/金刚石切割片中金刚石分布均匀;随TMAB质量浓度增加,镀层的晶粒尺寸减小、硬度增加、耐磨性提高。当TMAB质量浓度为3.0 g/L时,镀层基质金属的晶粒尺寸最小为6.84 nm,硬度最大为2 453.6 HV,磨损量最小为1.7×10-2 mm3,磨损宽度最小为665.4 μm。用厚度为28.3 μm的镍-硼/金刚石切割片切割(111)晶面的N型单晶硅片,硅片切割槽宽度为35.3 μm,切缝比为1.25,最大崩边尺寸为3.1 μm。

     

  • 图  1  电镀装置示意图

    Figure  1.  Schematic figure of electroplating setup

    图  2  静止时切割片下部 b 静止时切割片上部LowerpartofcuttingbladeatrestUpperpartofcuttingbladeatrest c 自旋转时切割片上部 d 自旋转时切割片下部UpperpartofcuttingbladeduringselfrotationLowerpartofcuttingbladeduringselfrotation图2 不同阴极运动状态下的切割片表面形貌Fig.2Surfacemorphologiesofdicingbladesunderdifferentcathodemotionstates

    图  3  0 b 0.1g/L c 0.5g/L d 1.0g/L e 2.0g/L f 3.0g/L g 4.0g/L图3 不同TMAB质量浓度下切割片表面形貌Fig.3SurfacemorphologyofthedicingbladesunderdifferentTMABconcentrations

    图  4  切割片断面形貌

    Figure  4.  Section morphology of dicing blade

    图  5  镀液中TMAB质量浓度对硼原子质量分数的影响

    Figure  5.  Effect of TMAb concentration in plating solution on boron atom mass fraction

    图  6  镍、硼元素能谱图

    Figure  6.  Energy spectrum of nickel and boron

    图  7  切割片的XRD图谱

    Figure  7.  XRD patterns of the dicing blades

    图  8  TMAB质量浓度与切割片硬度及晶粒尺寸的关系

    Figure  8.  Relationship between TMAB mass concentration and hardness and grain size of dicing blades

    图  9  TMAB质量浓度与切割片硬度及磨损量的关系

    Figure  9.  Relationship between TMAB mass concentration and hardness and wear loss of dicing blades

    图  10  0 b 0.1g/L c 0.5g/L d 1.0g/L e 2.0g/L f 3.0g/L g 4.0g/L图10 切割片磨损形貌图Fig.10Wearprofilesofcuttingblades

    图  11  切割槽形貌图

    Figure  11.  Cutting groove topography

    表  1  电沉积溶液化学成分

    Table  1.   Chemical compositions of electrodeposition solution

    表  2  镍-硼/金刚石超薄切割片制备工艺参数

    Table  2.   Preparation process parameters of nickel-boron-diamond ultra-thin cutting discs

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出版历程
  • 修回日期:  2021-07-13
  • 刊出日期:  2021-10-28

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