本發(fā)明涉及鑒別微米級磨料的硬度的檢測方法，主要針對實(shí)驗室分析微米級磨料碳化硅材質(zhì)的抗磨損能力。
背景技術(shù)：
：磨料是銳利、堅硬的材料，用于磨削較軟的材料表面。使用的磨料總體上分天然磨料和人造磨料兩大類。按硬度主要有超硬磨料和普通靡磨料。磨料的范圍很廣，從較軟的家用去垢劑、寶石磨料到最硬的材料金剛石。可以說磨料是制造每一種精密產(chǎn)品所必不可少的材料。許多天然磨料，已被人造磨料所代替。而作為太陽能硅片切割的關(guān)鍵輔材——碳化硅，在硅片切割生產(chǎn)中起關(guān)鍵作用。碳化硅(又名：碳硅石、金鋼砂或耐火砂)，化學(xué)簡式：SiC，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成的一種耐火材料。我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25。①黑碳化硅含SiC約95％，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97％以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。太陽能硅片切割中使用的碳化硅為綠碳化硅。切割機(jī)理就是設(shè)備導(dǎo)輪帶動鋼線，由鋼線將聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂漿送到切割區(qū)，在鋼線的高速運(yùn)轉(zhuǎn)中與壓在線網(wǎng)上的工件連續(xù)發(fā)生摩擦完成切割的過程。不同廠家根據(jù)切割工藝不同，使用的磨料的粒徑D50范圍從8μm-12μm。目前對磨料的檢測指標(biāo)主要包括：成分檢測、圓度、粒徑檢測。成分檢測碳化硅含量，雜質(zhì)含量；圓度(與顆粒投影面積相等的圓的周長/顆粒投影輪廓的周長)可表征所使用的砂的顆粒是否具有切割能力；粒徑則主要看粒徑范圍、分布是否與工藝相匹配。專利CN105203433A,磨料研磨能力檢測方法公開了一種用于分析磨料研磨能力的方法，得到公式C＝RxH,其中R＝∑D4.4CD1AD，D為所述檢測樣品中單個顆粒的等效粒徑；CD是所述檢測樣品中單個顆粒的圓度值；AD是檢測樣中單個顆粒面積所有所述檢測顆?？偯娣e的百分比。H＝D2/D1,其中，D1為所述檢測樣品破碎前的中值粒徑；D2為所述檢測樣破碎后的中值粒徑。此公式中的C會隨著圓度值的變大而變大，而H值會隨著粒徑破碎后中值的變大而變大。針對回收砂的圓度，其圓度值會相對原生砂要大，由于回砂棱角被磨后，表面相對光滑因此在進(jìn)行研磨后其粒徑前后的大小差異將沒有原砂差異大。因此，假設(shè)粒徑大小相同，一個是回收砂，一個是原生砂，用此公式得到的研磨能力C則會出現(xiàn)回砂高于原生砂，是不符合實(shí)際情況的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種微米級超硬磨料硬度的檢測方法，以解決現(xiàn)有的方法不能同時適用于回收砂和原生砂的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種微米級超硬磨料硬度的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一，抽取研磨顆粒料樣品，檢測樣品的圓度值R和長寬比數(shù)值A(chǔ)，其中，長寬比指顆粒的寬度W與顆粒的長度L的比值；得到粒型系數(shù)S＝AxR；步驟二，將研磨顆粒料樣品進(jìn)行破壞性試驗后，得到球磨后的樣品的粒徑分布；步驟三，將步驟二得到的破壞性試驗后的樣品的粒徑分布與破壞性試驗前的粒徑分布進(jìn)行對比，進(jìn)而可得到在此過程中磨料的粒徑降低程度；步驟四，通過磨料的粒徑降低程度反映出磨料的磨損度系數(shù)B，粒徑降低越小，抗磨損能力越好；步驟五，將粒型系數(shù)與磨損度系數(shù)結(jié)合起來，能夠綜合反映出模量的硬度值H＝SxB。進(jìn)一步的，步驟二中，所述的破壞性試驗為能夠使研磨顆粒料樣品磨損的方式。進(jìn)一步的，所述的破壞性試驗為對研磨顆粒料樣品進(jìn)行研磨。進(jìn)一步的，所述的對研磨顆粒料樣品進(jìn)行研磨為：使用球磨設(shè)備，將研磨顆粒料樣品在同等條件及相同時間、相同頻率下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)研磨。進(jìn)一步的，研磨時，根據(jù)磨料顆粒的大小采用不同大小的研磨球，并通過不同的組合方式進(jìn)行研磨；所述的不同的組合方式為不同的研磨頻率和時間范圍的組合。進(jìn)一步的，所述研磨球為不同大小的氧化鋯小球。進(jìn)一步的，步驟三中，磨料的粒徑降低程度通過計算磨損度來體現(xiàn)。進(jìn)一步的，所述磨損度的計算公式為：B(磨損度)％＝(球磨前粒徑D50-球磨后粒徑D50)/球磨前的D50*100％，其中D50為按照體積,顆粒累計分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時所對應(yīng)的粒徑大小。有益效果：本發(fā)明使用球磨設(shè)備，將研磨顆粒料在同等條件及相同時間、相同頻率下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)研磨，從而得到球磨后的樣品的粒徑分布，并將此與球磨前的粒徑分布進(jìn)行對比，進(jìn)而可得到在此過程中磨料的粒徑降低程度，最終反映出磨料的易碎性。粒徑降低越小，抗磨損能力越好，磨損度值越小。通過本發(fā)明的方法，針對微米級的顆粒硬度的檢測可很好反映出品質(zhì)的優(yōu)劣。本發(fā)明考慮到回收砂由于切割后粒型和原砂在長寬比上的差異引入長寬比因子，從而可識別出原回收研磨顆粒的硬度差異。因此本發(fā)明的方法能夠同時適用于回收砂和原生砂的硬度檢測。本發(fā)明則是新的檢測手法，主要表征研磨顆粒的硬度是否合格，易碎性如何，分析材料本身的品質(zhì)。切割磨料只有在滿足圓度、粒徑和硬度的情況下，才能保證切割穩(wěn)定性和硅片表面質(zhì)量。附圖說明圖1為研磨顆粒料研磨時的堆積示意圖及原理圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。一種微米級超硬磨料硬度的檢測方法，包括以下步驟：步驟一，抽取研磨顆粒料樣品檢測樣品的圓度值R和長寬比數(shù)值A(chǔ)；其中，長寬比(AspectRation)指顆粒的寬度W/顆粒的長度L；得到粒型系數(shù)S＝AxR步驟二，將研磨顆粒料進(jìn)行破壞性試驗后，得到球磨后的樣品的粒徑分布；其中，破壞性試驗為：使用球磨設(shè)備，將研磨顆粒料在同等條件及相同時間、相同頻率下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)研磨。破壞性試驗不限于研磨，還可以采用其他能夠使研磨顆粒料發(fā)生磨損，粒徑發(fā)生變化的方式；研磨設(shè)備也不限于使用球磨設(shè)備，還可以采用其他能夠磨損研磨顆粒料的設(shè)備。根據(jù)磨料顆粒的大小采用不同大小的氧化鋯小球作為磨球，并通過不同的組合方式進(jìn)行研磨；所述的不同的組合方式為不同的研磨頻率和時間范圍的組合。其中，磨球采用氧化鋯小球為優(yōu)選方案，也可以采用其他磨球。步驟三，將步驟二得到的破壞性試驗后的樣品的粒徑分布與破壞性試驗前的粒徑分布進(jìn)行對比，進(jìn)而可得到在此過程中磨料的粒徑降低程度。步驟四，通過磨料的粒徑降低程度反映出磨料的易碎性系數(shù)B，粒徑降低越小，抗磨損能力越好。其中，磨料的粒徑降低程度通過計算磨損度來體現(xiàn)，磨損度的計算公式為：B(磨損度)％＝(球磨前粒徑D50-球磨后粒徑D50)/球磨前的D50*100％，其中D50為按照體積,顆粒累計分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時所對應(yīng)的粒徑大小。實(shí)施例首先，抽取研磨顆粒料樣品檢測樣品的圓度值R和長寬比數(shù)值A(chǔ)；其中，長寬比(AspectRation)A指顆粒的寬度W/顆粒的長度L；得到粒型系數(shù)S＝AxR；然后對研磨顆粒料樣品進(jìn)行破壞性試驗后，用粒徑的變化程度來反映磨料的耐磨程度。根據(jù)磨料顆粒的大小采用不同大小的氧化鋯小球，并進(jìn)行不同方式的組合方式，最終實(shí)現(xiàn)在一定的研磨頻率和時間范圍內(nèi)顆粒的破損程度的測試。本方法操作簡單，用料少，可行性強(qiáng)。針對D50是10μm的研磨顆粒，本發(fā)明采用小球組合方式如為表1所示：表1研磨球的組合方式研磨球直徑(mm)研磨球個數(shù)10252510501如圖1所示，微粉顆粒填充在空隙中，在高速旋轉(zhuǎn)下，研磨小球和磨料之間進(jìn)行現(xiàn)擠壓、研磨，其中針狀的和硬度較差的會破碎嚴(yán)重，圓度較好的則出現(xiàn)尖角破碎，而圓度較大的顆粒則不容易破碎。經(jīng)過一定時間后停止轉(zhuǎn)動，再將樣品取出，混合均勻測量粒徑分析，主要分析D50大小和細(xì)粉含量，對比前后的差異，則可以看出這一批次整體硬度情況。計算公式為計算公式為：B(磨損度)％＝(球磨前粒徑D50-球磨后粒徑D50)/球磨前的D50*100％其中，D50為按照體積,顆粒累計分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時所對應(yīng)的粒徑大小。本方法根據(jù)粒徑的變化率大小來反應(yīng)所取樣品的顆粒的磨損度變化。對于原生碳化硅顆粒由于含有棱角，因此，經(jīng)過球磨后一部分有棱角的砂破碎，變成小顆粒，使得整體的顆粒的粒徑降低。而對于回收碳化硅顆粒，由于其經(jīng)過一次研磨后顆粒的棱角已經(jīng)磨掉，因此，在進(jìn)行球磨后粒徑變化并不明顯。最終結(jié)合之前測量的粒型系數(shù)可以得到磨料硬度值H＝SxB本發(fā)明考慮到回收砂由于切割后粒型和原砂在長寬比上的差異引入長寬比因子，從而可識別出原回收研磨顆粒的硬度差異。因此本發(fā)明的方法能夠同時適用于回收砂和原生砂的硬度檢測。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3