一种大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113500535A(43)申请公布日2021.10.15(21)申请号202110683096.6B24D7/06(2006.01)(22)申请日2021.06.21(71)申请人郑州磨料磨具磨削研究所有限公司地址450001河南省郑州市高新区梧桐街121号(72)发明人王礼华赵延军张高亮左冬华钱灌文曹剑锋孙冠男(74)专利代理机构郑州联科专利事务所(普通合伙)41104代理人张丽(51)Int.Cl.B24D3/02(2006.01)B24D3/34(2006.01)B24D18/00(2006.01)B24D5/06(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮及其制备方法(57)摘要本发明公开一种大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮及其制备方法，尤其涉及碳化硅半导体材料加工用复合结合剂超硬材料砂轮配方及制备方法。配方主要有以下组成，金刚石磨料25‑45%、预合金粉25‑40%、聚苯硫醚8~20%、氧化锌晶须10~18%、SG磨料8‑22%。本发明制备采用聚苯硫醚和锌铜合金粉作为复合结合剂体系，该结合剂体系对磨料把持力强，抵抗大尺寸碳化硅的高磨削阻力，磨削力强。铁铝等细化了合金体系的晶粒组织，并且增加脆性，提高砂轮磨削锋利性。同时晶须等的利用可以增加砂轮层微观组织的各项同性，获得较好的均质状态，解决碳化硅衬底磨削稳定性问题。彻底解决了大尺寸碳化硅衬底加工难题。CN113500535ACN113500535A权利要求书1/1页1.一种大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮，所述砂轮由基体和磨削层组成，其特征在于，其磨削层的原料按重量百分比计，组成为：金刚石磨料25‑45%、混合粉25‑40%、聚苯硫醚8~20%、氧化锌晶须10~18%、SG磨料8‑22%，所述的混合粉由锌、铜、铁、铝和石墨组成，混合粉的粒度为3‑6μm，混合粉中，各原料的质量百分比为：锌粉60‑70%、铜粉15‑20%、铝粉0.5‑3%，石墨6‑13%，余量为铁粉。2.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮，其特征在于，所述混合粉中铁和铝的总含量在10%以内，且铁和铝的质量比例为3:1。3.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮，其特征在于，所述的聚苯硫醚粒径为30‑80μm，金刚石磨料为磨料粒度在200/230‑M24/32之间、TTI>75的镀钛金刚石，镀壳厚度为300‑500nm，SG磨料比金刚石磨料细四个粒度号。4.根据权利要求1或2中所述的大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮，其特征在于，所述的混合粉的制备过程为：将锌粉、铜粉、铝粉和铁粉采用高频振动筛振动10‑30min，然后加入石墨，然后将混合物放入破壁机中，加入混合粉质量比为10%的液氮，转速为20000‑40000rpm混合+细化处理2‑6h，得到粒度在3‑6μm尺寸的混合粉料。5.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮，其特征在于，所述砂轮的基体为组合式基体，基体由金属结构和橡胶结构组成，橡胶层材质为硅橡胶，所述基体的橡胶层厚度为3‑6mm厚，宽度为8mm，外径150‑300mm，橡胶层紧挨着磨削层。6.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮，其特征在于，所述结合剂中的氧化锌晶须为四针状氧化锌晶须，其具有立体四针状三维结构，晶须的针状体长度为20～45μm。7.根据权利要求1至6任一所述的大尺寸碳化硅衬底加工用复合结合剂砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将金刚石磨料和SG磨料过比金刚石磨料粗四个粒度号的标准筛2~4遍，按照金刚石磨料和SG磨料的总重计，加入质量比4~6%、浓度为45~55wt%的白糊精水溶液，将混合料放入高频振动筛中振动20min~40min，取出备用；（2）三维混料机中加入混合粉、聚苯硫醚和氧化锌晶须，转速1000~1500rpm，加入混合粉、聚苯硫醚和氧化锌总质量30%的氧化锆球，振动2~4h，得结合剂；（3）将步骤（1）和（2）的料混合放入行星式混料机中球混1.5h~2.5h，然后过200目标准筛3遍，即得砂轮成型料；（4）将混合均匀的成型料倒入方形模具中，置于带真空装置的220‑260℃热压机上预压，预压压力40~60MPa，抽真空至‑0.06MPa以下放置一定时间，然后从热压机取下转移至微波烧结炉，微波烧结按照12‑18℃/min的升温速率升温至350‑450℃，保温2‑6h，取出，冷却至室温即得砂轮半成品；（5）采用水切割将砂轮半成品，切割成圆弧度为110°，弦长为10mm的圆弧块，之后经磨削工序得到砂轮块，（6）将砂轮块用有机硅胶粘接到橡胶