钻石切片刀的纳米刃口轮廓创成基础及其精度保持技术研究

为了填补我国钻石切片制造技术的空白，本项目拟先研究钻石切片刀纳米刃口轮廓的创成机理及创成工艺条件，解析研磨盘平整度、金刚石微磨粒等高性和附着密度与刃口轮廓精度的理论关系模型，探索刃磨表面损伤对其力学性能的影响机制，据此改造提升现有机械刃磨工艺装置的稳定性。其次，实验研究研磨盘平面度与表面微孔致密性以及主轴动态特性对刃口轮廓精度的影响，探索刀具与研磨盘接触压力的自适应调整技术，实现刀刃动态成型过程的实时监控。同时，深入探索金刚石微磨粒的类型、形状与尺寸、分布均匀性、研磨膏配方以及金刚石晶体氮杂质含量等关键刃磨工艺参数对刃口轮廓精度影响，在参数优化的基础上建立稳定的钻石切片刀纳米刃口轮廓创成技术。最后，对钻石切片刀刃磨表面的真空热化学腐蚀处理工艺进行研究，分析化学触媒类型与粒径、预紧压力、腐蚀温度和腐蚀时间的影响，建立循环腐蚀处理工序，由此形成自主原创的钻石切片刀纳米刃口轮廓精度保持技术。

本项目为了填补我国钻石切片刀制造技术的空白，以机械刃磨工艺为首选技术方案，以突破钻石切片刀的技术指标为目标，首先对机械刃磨工艺平台进行了精化改造，然后深入研究了金刚石晶体机械刃磨表面损伤的形成机理及其对刀具表面力学性能的影响规律、纳米刃口轮廓的创成机理、刀刃与研磨盘的接触姿态调整和控制、机械刃磨工艺的关键参数优选、真空热化学腐蚀处理工艺以及超薄切片实验等方面的内容。研究结果表明，本项目已成功突破了钻石切片刀刃口纳米微缺陷控制技术，可实现20nm微缺陷、20nm锋利度的稳定控制，基本满足了钻石切片刀的超薄切片技术要求，完全满足了半薄切片技术要求。同时，本项目还开创了金刚石刀具的真空热化学处理技术，经过处理的刀具表面硬度从100GPa提升到1TPa级别，使用寿命可延长到3-9倍，为我国高精度金刚石工具的产业化提供了独有的技术支持。