CN102152216A - 一种立方氮化硼切割线 - Google Patents
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Abstract
一种立方氮化硼切割线，是在金属胚线表面复合电沉积有立方氮化硼；所述立方氮化硼颗粒粒径为10～75μm，所述金属胚线的直径为0.1～1.5mm。其制备方法是：将金属胚线除油、去锈，复合电沉积立方氮化硼与金属镍，清洗烘干。本发明制备的电沉积立方氮化硼切割线具备良好的高温抗氧化性能和低的摩擦系数，使用寿命长，成本低，切割加工面表面平整，光洁度高，表面材料晶体结构损伤小。切割能力几乎与电沉积金刚石线相同。适于大尺寸硅锭高速开方切割和高品质硅片切割的使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种立方氮化硼切割线，具体是指一种采用立方氮化硼微粉颗粒作为切割磨料，金属线作为基线，采用复合电沉积法制备出的用于硅、蓝宝石、大理石、磁性材料等硬脆材料切割用的立方氮化硼线。属于硬脆材料切割加工耗材领域。
背景技术
硬脆材料包括各种石材、宝石、玻璃、硅晶体、压电水晶、硬质合金、陶瓷、稀土磁性材料等。硬脆材料大多为非导电体或半导体，通常具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高抗蚀性、高电阻率、耐高温、不导磁等性能。硬脆材料的推广应用对其加工技术提出了高的要求。切割加工是硬脆材料加工的关键工序，其主要技术要求为：高效率、低成本、窄切缝(提高材料利用率)、切片表面少或无损伤、无环境污染等。随着技术的发展，行业内通常采用在金属坯线上电沉积硬度极高的金刚石，制作金刚石线，进行切割加工，电镀金刚石线是一种高效、节能的切割工具，能切割平面与曲面，且切缝窄，出材率高，适于对贵重材料进行精密切割。如蓝宝石、单晶硅、多晶硅等。采用电镀金刚石线切割时存在一个突出问题：由于切缝窄，冷却液难以进入切口实现有效冷却，致使金刚石颗粒在高速磨切产生的高温下迅速氧化，金刚石硬度下降，快速磨损，造成电镀金刚石线使用寿命较短。特别用于大尺寸硅锭开方切割时，此问题尤为突出。
发明内容
本发明旨在提供一种耐高温抗氧化性能好、切割面质量好的电沉积立方氮化硼切割线。这种电沉积立方氮化硼线采用高强度金属线作为基线，利用复合电沉积的方法，制备出电沉积立方氮化硼线。
本发明一种立方氮化硼切割线，其特征在于：在金属胚线表面复合电沉积有立方氮化硼；所述立方氮化硼颗粒粒径为10～75μm。
本发明一种立方氮化硼切割线中，所述金属胚线的直径为0.1～1.5mm。
本发明一种立方氮化硼切割线的方法简述于下：
将金属胚线除油、去锈，复合电沉积立方氮化硼与金属镍，清洗烘干。
本发明由于采用上述结构，在金属胚线表面复合电沉积立方氮化硼，利用立方氮化硼在磨料中超高的硬度和低的摩擦系数等特性，与沉积在金属胚线表面的金属层形成强硬度的良好配合结构，具备良好的高温切割性能，从而有效提高切削效率和切削质量，延长切割线的使用寿命。
与电沉积金刚石线相比，本发明具有以下优点：
1、电沉积立方氮化硼线使用寿命长，成本低。立方氮化硼与金刚石的硬度相差不多，电沉积立方氮化硼线与电沉积金刚石线有几乎相同的切割能力。因立方氮化硼线可以在高速切割产生的高温下工作，而金刚石线的磨料金刚石易在高温下被氧化造成损伤，而失去切割能力，所以立方氮化硼线的使用寿命要比金刚石线长。这特别针对大尺寸、窄切缝硅锭开方时，冷却液难以到达中部切口处，冷却能力不足的，效果更为明显。
2、立方氮化硼磨料与硬脆材料之间的摩擦系数低于金刚石磨料，采用电镀立方氮化硼线切割时需要的张力低，进行高速切割时断线的可能性大为降低。
具体实施方式
实施例1
将直径为0.10mm、长度为1000m的钢丝线除油、去锈后，采用复合电沉积方法，将平均粒径为15μm的立方氮化硼微粉颗粒，与金属镍一起电沉积至钢线表面，清洗烘干，制备出立方氮化硼线。
对比例1
采用与实施例1相同的制备工艺，相同直径的钢丝线和相同平均粒径的金刚石微粉，制备出金刚石线。
将实施例1与对比例1所制备的两种不同的切割线进行切割对比实验
在同一台单线切割机上，用实施例1制备好的立方氮化硼线和对比例1制备的金刚石线，分别对两个相同尺寸的多晶硅棒进行切片，多晶硅棒直径为2″，同时切出相同片数的硅片，切割进刀速度都为0.71mm/min，采用聚乙二醇冷却液进行冷却。切完观察切割线的磨料磨损情况与切片断面的线痕情况，如下表：
在使用聚乙二醇做冷却液的情况下，电沉积立方氮化硼线的使用寿命明显好于金刚石切割线。
实施例2
将直径为0.25mm、长度为5000m的钢丝线除油、去锈后，采用复合电沉积方法，将平均粒径为42μm的立方氮化硼微粉颗粒，与金属镍一起电沉积至钢线表面，清洗烘干，制备出立方氮化硼线。
对比例2
采用与实施例2相同的制备工艺，相同直径的钢丝线和相同平均粒径的金刚石微粉，制备出金刚石线。
将实施例2与对比例2所制备的两种不同的切割线进行切割对比实验
在同一台单线切割机上，用实施例2制备好的立方氮化硼线和对比例2制备的金刚石线，分别对300×300×300mm两个相同尺寸的多晶硅锭进行开方，切割张力为80N，采用水性冷却液进行冷却，切完后，观察电沉积超硬材料切割线的磨料磨损情况与切断断面的线痕情况，如下表：
在使用水性冷却液的情况下，立方氮化硼切割线的使用寿命明显好于电镀金刚石切割线。
实施例3
将直径为1.5mm、长度为5000m的钢丝线除油、去锈后，采用复合电沉积方法，将平均粒径为70μm的立方氮化硼微粉颗粒，与金属镍一起电沉积至钢线表面，清洗烘干，制备出立方氮化硼线。
对比例3
采用与实施例3相同的制备工艺，相同直径的钢丝线和相同平均粒径的金刚石微粉，制备出金刚石线。
将实施例3与对比例3所制备的两种不同的切割线进行切割对比实验
在同一台单线切割机上，用实施例3制备好的立方氮化硼线和对比例3制备的金刚石线，分别对300×300×300mm两个相同尺寸的多晶硅锭进行开方，切割张力为80N，采用水性冷却液进行冷却，切完后，观察电沉积超硬材料切割线的磨料磨损情况与切断断面的线痕情况，如下表：
在使用水性冷却液对硅锭进行开方，立方氮化硼切割线的使用寿命明显好于金刚石切割线。
Claims (2)
1.一种立方氮化硼切割线，其特征在于：在金属胚线表面复合电沉积有立方氮化硼；所述立方氮化硼颗粒粒径为10～75μm。
2.根据权利要求1所述的一种立方氮化硼切割线，其特征在于：所述金属胚线的直径为0.1～1.5mm。
Priority Applications (1)
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| CN 201010607516 CN102152216A (zh) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 一种立方氮化硼切割线 |
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| CN 201010607516 CN102152216A (zh) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 一种立方氮化硼切割线 |
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|---|---|
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|---|---|
| CN (1) | CN102152216A (zh) |
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