CN102166585A - 一种多股切割钢丝的制备工艺 - Google Patents

一种多股切割钢丝的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多股切割钢丝的制备工艺，其步骤包括：(1)大拉：将∮5.5-6.5mm钢丝盘条拉拔至∮2.80-3.25mm钢丝；(2)中丝热处理；(3)中拉：将∮2.80-3.25mm钢丝拉拔至∮0.76-1.15mm钢丝；(4)湿拉：将∮0.76-1.15mm钢丝再次拉拔至∮0.08-0.3mm钢丝；(5)电镀/粘结：钢丝表面清洗后将SiC或金刚石颗粒磨料采用电镀方式或者胶水粘结方式固定在钢丝外表面上，最后钢丝表面清洗；(6)合股；(7)收线、成品；本发明的有益效果：制备工艺简单、环保，生产效率高，工艺成本低，制备出的切割钢丝可以直接对硅材料进行切割加工，其加工效率是传统的游离磨料多线切割的数倍以上，并减少了对环境的污染，提高了抗拉强度、减少了钢丝的断丝率，延长了钢丝的使用寿命。

Description

一种多股切割钢丝的制备工艺
[技术领域]
本发明涉及光伏或半导体领域中的切割钢丝制备工艺，具体地说是一种多股切割钢丝的制备工艺。
[背景技术]
硅晶体多线切割技术与其他切割技术相比，具有效率高、产能高、精度高等优点。目前国内的硅晶体多线切割都是采用游离磨料多线切割，即切割钢丝携带砂浆高速运动，砂浆中的游离磨料在切割钢丝的压力和速度的带动下，对硅材料进行研磨型加工，从而实现硅晶体切割。该过程中切割钢丝本身不参与切割，由于砂浆中的游离磨料与硅材料的实际接触面积较小，因此对加工材料的去除率较低，加工时间较长，生产效率低。如果要加工更硬或者更难加工的材料，这种游离磨料多线切割线就很难胜任了。而将磨料固着在切割钢丝表面的多线切割线可以解决上述问题，但目前使用的切割钢丝大都是采用单股钢丝，大大限制了钢丝的抗拉强度，以及切割效率。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足，而提供一种多股切割钢丝的制备工艺，其制备出的多股切割钢丝，可以大大提高切割效率，减少断丝率，有效降低了成本。
为实现上述目的设计一种多股切割钢丝的制备工艺，其制备工艺步骤包括：
(1)、大拉：将∮5.5-6.5mm钢丝盘条表面进行机械除鳞、清洗、涂硼、烘干，然后拉拔至∮2.80-3.25mm钢丝，最大总压缩率为74.1％；
(2)、中丝热处理：将拉拔后的钢丝进行除脂、热处理、淬火、冷却，然后钢丝表面进行清洗、涂硼、烘干；
(3)、中拉：将∮2.80-3.25mm钢丝拉拔至∮0.76-1.15mm钢丝，最大总压缩率为93.1％；
(4)、湿拉：将∮0.76-1.15mm钢丝再次拉拔至∮0.08-0.3mm钢丝；
(5)、电镀/粘结：先钢丝表面清洗，然后将SiC或金刚石颗粒磨料采用电镀方式或者胶水粘结方式固定在钢丝外表面上，最后钢丝表面清洗；
(6)、合股：将钢丝捻制成2股、3股、4股或多股切割钢丝，其捻距为8-14mm；
(7)、收线、成品。
所述步骤(1)中的清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100-250g/L的硫酸溶液或浓度为：100-280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺的硼砂浓度为：200-380mol/L；所述烘干工艺的温度50-200℃、时间：0.1-2分钟。
所述步骤(1)中的拉拔工艺采用直进式干拉机，卷筒直径为：350-750mm，进行多道次拉拔。
所述步骤(2)中的除脂工艺是采用浓度为：1-45g/L的硼砂溶液，所述热处理工艺采用加热炉，炉温：900-1150℃、时间：0.48-1.2分钟，所述淬火工艺温度：470-600℃，所述冷却工艺采用水常温冷却；清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100-250g/L的硫酸溶液或浓度为：100-280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺采用浓度为：50-250mol/L的硼砂溶液；所述烘干工艺的温度50-200℃、时间：0.162-0.3分钟。
所述步骤(3)中的中拉工艺采用进式干拉机，卷筒直径为：300-600mm，进行多道次拉拔。
所述步骤(4)中的湿拉工艺采用水箱拉丝机或喷淋式水箱拉丝机，进行多道次拉拔。
所述步骤(5)中的两次钢丝表面清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100-250g/L的硫酸溶液或浓度为：100-280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述SiC或金刚石颗粒平均直径为5-60微米。
所述步骤(6)中的合股工艺采用双捻或管式捻股机。
本发明的有益效果：制备工艺简单、环保，生产效率高，工艺成本低，制备出的切割钢丝可以直接对硅材料进行切割加工，其加工效率是传统的游离磨料多线切割的数倍以上，并减少了对环境的污染。提高抗拉强度、减少钢丝的断丝率，延长钢丝的使用寿命，从而降低了硅片切割的成本，降低了光伏发电的成本。同时，大大促进了具有磨料涂层的多股切割钢丝的制备方法的应用前景。
[附图说明]
图1是本发明制备出的三股切割钢丝的横截面图；
图中：1、SiC或金刚石颗粒，2、磨料涂层，3、切割钢丝。
[具体实施方式]
本发明的制备工艺步骤包括：
(1)、大拉：将∮5.5、5.8、6.0、6.2、6.5mm钢丝盘条表面进行机械除鳞、清洗、涂硼、烘干，然后拉拔至∮2.80、2.90、3.00、3.10、3.25mm钢丝，最大总压缩率为74.1％。所述清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100、150、180、220、250g/L的硫酸溶液或浓度为：100、150、200、250、280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺的硼砂浓度为：200、250、300、350、380mol/L；所述烘干工艺的温度50、100、120、150、200℃、时间：0.1、0.5、1、1.5、2分钟；所述拉拔工艺采用直进式干拉机，卷筒直径为：350、450、550、650、750mm，进行多道次拉拔。
(2)、中丝热处理：将拉拔后的钢丝进行除脂、热处理、淬火、冷却，然后钢丝表面进行清洗、涂硼、烘干；所述除脂工艺是采用浓度为：1、10、20、30、45g/L的硼砂溶液，所述热处理工艺采用加热炉，炉温：900、950、1000、1100、1150℃、时间：0.48、0.70、0.90、1.10、1.2分钟，所述淬火工艺温度：470、500、550、580、600℃，所述冷却工艺采用水常温冷却；清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100、150、180、220、250g/L的硫酸溶液或浓度为：100、150、200、250、280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺采用浓度为：50、100、150、200、250mol/L的硼砂溶液；所述烘干工艺的温度50、100、120、150、200℃、时间：0.162、0.2、0.24、0.28、0.3分钟
(3)、中拉：将∮2.80、2.90、3.00、3.10、3.25mm钢丝采用进式干拉机，卷筒直径为：300、400、500、550、600mm，进行多道次拉拔至∮0.76、0.80、0.90、1.10、1.15mm钢丝，最大总压缩率为93.1％；
(4)、湿拉：将∮0.76、0.80、0.90、1.10、1.15mm钢丝再次采用水箱拉丝机或喷淋式水箱拉丝机，进行多道次拉拔至0.08mm、0.10mm、0.12mm、0.20mm或0.3mm钢丝；
(5)、电镀/粘结：先钢丝表面清洗，所述清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100、150、180、220、250g/L的硫酸溶液或浓度为：100、150、200、250、280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗，然后将SiC或金刚石颗粒磨料采用电镀方式或者胶水粘结方式固定在钢丝外表面上，最后钢丝表面清洗，所述清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100、150、180、220、250g/L的硫酸溶液或浓度为：100、150、200、250、280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述SiC或金刚石颗粒平均直径为5微米、15微米、30微米、50微米或60微米；
(6)、合股：将钢丝采用双捻或管式捻股机捻制成2股、3股、4股或多股切割钢丝，其捻距为8、9、11、12、14mm；
(7)、收线、成品。
本发明制备出的切割钢丝用途不仅仅用于光伏领域中硅晶体的切割，也可用于水晶、水晶玻璃、宝石等的切割。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：其制备工艺步骤包括：
(1)、大拉：将∮5.5-6.5mm钢丝盘条表面进行机械除鳞、清洗、涂硼、烘干，然后拉拔至∮2.80-3.25mm钢丝，最大总压缩率为74.1％；
(2)、中丝热处理：将拉拔后的钢丝进行除脂、热处理、淬火、冷却，然后钢丝表面进行清洗、涂硼、烘干；
(3)、中拉：将∮2.80-3.25mm钢丝拉拔至∮0.76-1.15mm钢丝，最大总压缩率为93.1％；
(4)、湿拉：将∮0.76-1.15mm钢丝再次拉拔至∮0.08-0.3mm钢丝；
(5)、电镀/粘结：先钢丝表面清洗，然后将SiC或金刚石颗粒磨料采用电镀方式或者胶水粘结方式固定在钢丝外表面上，最后钢丝表面清洗；
(6)、合股：将钢丝捻制成2股、3股、4股或多股切割钢丝，其捻距为8-14mm；
(7)、收线、成品。
2.如权利要求1所述的一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100-250g/L的硫酸溶液或浓度为：100-280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺的硼砂浓度为：200-380mol/L；所述烘干工艺的温度50-200℃、时间：0.1-2分钟。
3.如权利要求1所述的一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的拉拔工艺采用直进式干拉机，卷筒直径为：350-750mm，进行多道次拉拔。
4.如权利要求1、2或3所述的一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的除脂工艺是采用浓度为：1-45g/L的硼砂溶液，所述热处理工艺采用加热炉，炉温：900-1150℃、时间：0.48-1.2分钟，所述淬火工艺温度：470-600℃，所述冷却工艺采用水常温冷却；清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100-250g/L的硫酸溶液或浓度为：100-280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺采用浓度为：50-250mol/L的硼砂溶液；所述烘干工艺的温度50-200℃、时间：0.162-0.3分钟。
5.如权利要求1所述的一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的中拉工艺采用进式干拉机，卷筒直径为：300-600mm，进行多道次拉拔。
6.如权利要求1所述的一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤(4)中的湿拉工艺采用水箱拉丝机或喷淋式水箱拉丝机，进行多道次拉拔。
7.如权利要求4所述的一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤(5)中的两次钢丝表面清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为：100-250g/L的硫酸溶液或浓度为：100-280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述SiC或金刚石颗粒平均直径为5-60微米。
8.如权利要求7所述的一种多股切割钢丝的制备工艺，其特征在于：所述步骤(6)中的合股工艺采用双捻或管式捻股机。
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