CN102873401B - 环形超硬磨料线及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形超硬磨料线以及环形超硬磨料线制作方法，环形超硬磨料线包括0.1mm～6mm的丝绳，和被固结在丝绳表面的超硬磨料颗粒和固结超硬磨料颗粒所使用的涂覆层。环形超硬磨料线制作方法是先将细丝绳编制成任意周长的环形，再通过涂覆的方法将超硬磨料颗粒固结在环形丝绳表面，形成高强度、外径均匀、使用寿命长的环形超硬磨料线。本发明环形超硬磨料线成本低，疲劳强度高，使用寿命长，切割质量好，切割效率高，可通过环形线切割机切割导体，半导体，非导体材料。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及贵重金属、半导体和非导体切割工具，具体是一种环形超硬磨料线及其制作方法。
(二)背景技术：
硅材料、蓝宝石、陶瓷等脆硬材料硬度高，脆性大，切割过程中容易产生崩碎损坏，造成材料的损伤，降低成品率，因此这些材料很难采用普通的加工方法切割。传统的半导体材料，陶瓷材料切割通常采用金刚石内圆、外圆切割技术，金刚石带锯。随着半导体行业的发展，单晶硅锭的直径越来越大，现已达到450毫米，多晶硅锭也有800毫米。目前主要采用带锯切割截断、切方，切割效率高，但切缝宽，切割表面不平整。
基于上述问题，金刚石线锯逐步产生，此技术是将金刚石通过树脂、电、冲压等方式固结在钢丝表面而成为金刚石线锯。具体运用中，金刚石线锯在切割作业时存在切缝宽，效率低，切割表面质量差等问题。
(三)发明内容：
为解决现有金刚石线锯切割作业时切缝宽，效率低，切割表面质量差等问题，本发明提出了一种环形超硬磨料线及其制作方法。
本发明环形超硬磨料线的技术方案中，其基体为0.1mm～6 mm的金属丝绳，所述金属丝绳首、尾相接形成环状，超硬磨料颗粒通过涂覆方式均匀固结于所述丝绳表面而成为超硬磨料层，所述超硬磨料层为单颗粒厚度层，所不同的是所述丝绳为捻制于芯线上的六股金属细丝(规格1×7)，丝绳的两端芯线连接，两端股线对应编织焊接在一起形成环形丝绳，各股线的接头均分设于芯线接点两侧，或各股线接头均分设于芯线接点一侧。
所述超硬磨料颗粒为带有金属涂覆层的金刚石、立方氮化硼、B6O三种颗粒料中的一种，或为其中两种或为全部三种的混合料。
所述金属涂覆层的厚度选择在1μm～10μm之间，金属涂覆层中的金属包括金、银、镍、锌、铅、铜、锡、钛、钽、铬、锆，以及各项金属的合金。
根据不同情况的切割要求，所述超硬磨料层设置为连续层或设置为断续层。
所述超硬磨料颗粒的粒径选择为5μm～1000μm。
所述超硬磨料颗粒被埋入涂覆层的深度为磨料粒径的1/3～2/3。
本发明环形超硬磨料线制作方法，按下列步骤进行：
1、截取一定长度的金属丝绳，将金属丝绳两端连接在一起，成为环形丝绳；所述金属丝绳(规格1×7)为捻制于芯线上的六股金属细丝，连接前将丝绳绕自身轴线旋转数圈，将丝绳两端的股线散开，先将两端芯线连接，后将两端股线对应编织焊接在一起形成环形丝绳，其对应编织方式有两种：
第一种、相对应的股线的端头A、B分别以10、20、30、40、50和60标记，A端A10，A30，A50的长度比A20，A40，A60长，且其长度LA10＞LA30＞LA50，B端B20，B40，B60的长度比B10，B30，B50长，且其长度LB20＞LB40＞LB60，A端A10接B端B10，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出的股道前进，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头，使用同样方法A30焊接B30，A50焊接B50，使用同样方法焊接B20与A20，焊接B40与A40，焊接B60与A60，各对应股线编织焊接后的接头均分设于芯线接点的两侧。
第二种、相对应的股线的端头A、B分别以10、20、30、40、50和60标记，A端股线长度LA10＞LA20＞LA30＞LA40＞LA50＞LA60；A端A10接B端B10股线，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出股道前进，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头，依此类推，焊接剩余股线，或者，使A端股线长度LA10＞LA30＞LA50＞LA20＞LA40＞LA60，A端A10接B端B10股线，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出股道编制，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头，而后A30接B30，A50接B50，随之，A20接B20，A40接B40，A60接B60，各对应股线编织焊接后的接头均分设于芯线接点的一侧。
2、将环形丝绳的表面进行处理；
3、将超硬磨料颗粒通过涂覆方式固结在环形丝绳表面而形成超硬磨料层，所述超硬磨料层为连续或断续的单颗粒厚度层。
所述超硬磨料颗粒于环形丝绳上的固结方式为钎焊、电沉积、涂覆树脂、或烧结。
本发明的优点是：
1、本发明的产品可以通过自动化生产线生产，制备出任意长度，粗细均匀，超硬磨料颗粒分布均匀，抗拉强度高，抗疲劳的环形超硬磨料线。
2、采用本发明方法生产出的环形超硬磨料线切割成本低，切割效率高，切割表面平整，粗糙度低。
3、使用本发明制备出的环形超硬磨料线，可通过环形线切割机切割贵重金属、导体、半导体、非导体材料。
4、本发明产品切割切缝窄，切割表面质量好，切割效率高，可进行曲面切割。
(四)附图说明：
图1为本发明一种实施方式的结构示意图，显示为连续的超硬磨料层。
图2为图1实施方式的截面图。
图3为图1实施方式的另一种结构示意图，显示为断续的超硬磨料层。
图4为图1实施方式的制作过程中，丝绳(以1×7绳为例)两端头散开示意图。
图5(a)、图5(b)为图4中丝绳的一种连接结构示意图。
图6(a)、图6(b)为图4中丝绳另一种连接结构示意图。
图号标识：1、丝绳；2、超硬磨料颗粒；3、芯线；4、涂覆层；5、股线。(五)具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：
本发明环形超硬磨料线的基体为0.1mm～6 mm的丝绳1，所述丝绳1为一段金属丝或非金属丝，或为捻制于芯线3上的多股金属细丝或多股非金属细丝，如图1所示，所述丝绳1采用以1×7绳(中间的一根芯线3及捻制于其上的六股金属或非金属股线5)，丝绳1两端相连形成环形丝绳1；超硬磨料颗粒2均匀涂覆固结于所述丝绳1表面而成为超硬磨料层，所述超硬磨料层为单颗粒厚度层；所述超硬磨料层可为连续层，也可为断续层，如图3所示；所述超硬磨料颗粒2的粒径为5μm～1000μm，超硬磨料颗粒2被埋入涂覆层4的深度为磨料粒径的1/3～2/3，如图2所示。
所述超硬磨料颗粒2为带有金属涂覆层的金刚石、立方氮化硼、B6O三种颗粒料中的任意一种，或为其中两种或为全部三种的混合料。
所述金属涂覆层厚度为1μm～10μm，金属涂覆层中的金属包括金、银、镍、锌、铅、铜、锡、钛、钽、铬、锆，以及各项金属的合金。
所选用的金属细丝或非金属细丝捻成的丝绳1为右交互捻、左交互捻、右同向捻和左同向捻中的任意一种。
所选用的金属细丝或非金属细丝捻成的丝绳包含国际钢丝绳标准所规定的所有规范。
金属细丝或非金属细丝捻成的丝绳的结构常规为1×3、1×7、1×19、6×7、7×7、6×19。
所述非金属细丝选自天然纤维或合成纤维材料做成的线。
所述非金属细丝常规采用碳纤维、尼龙、芳纶、聚酯、棉纶或玻璃制作。
所述金属细丝或非金属细丝的单丝直径为0.001mm～1mm。
通过以上结构可知，本发明(实用新型)是采用细丝绳做基体，将丝绳制成环形，再将超硬磨料颗粒涂覆固结在环形丝绳表面，形成高切割效率，耐疲劳的切割工具。
现以1×7金属丝绳1为例，介绍本发明环形超硬磨料线制作方法。
1、截取所需长度的丝绳1，将丝绳1绕自身轴线旋转数圈，将丝绳1两端的股线5散开，先将两端芯线3焊接，后将两端股线5对应编织焊接在一起形成环形丝绳1。
所述编织焊接有两种方式：
(1)、如图4所示，丝绳1左、右两端头(A端和B端)各有六股股线5，相对应的股线5的端头分别以10、20、30、40、50和60标注。左(A)端A10，A 30，A 50的长度比A 20，A 40，A 60长，且其长度LA10＞LA30＞LA50；右(B)端B 20，B 40，B 60的长度比B 10，B 30，B 50长，且其长度LB20＞LB40＞LB60。A端A10接B端B10：B10线沿股道后退，A10沿B10线退出的股道前进，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头；使用同样方法A30焊接B30，A50焊接B50。使用同样方法焊接B20与A20，焊接B40与A40，焊接B60与A60，各对应股线5编织焊接后形成环形丝绳1。
如(1)所述编织焊接方式中，各股线5接头均分设于芯线3接点C两侧，如图5(a)、图5(b)所示，其中图5(b)为图5(a)的展开图。
(2)、如图4所示，丝绳1左、右两端头(A端和B端)各有六股股线5，相对应的股线5的端头分别以10、20、30、40、50和60标注。A端股线5长度LA10＞LA20＞LA30＞LA40＞LA50＞LA60；A端A10接B端B10股线，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出股道前进，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头；依此类推，焊接剩余股线5，编织焊接完成后的丝绳1呈环形。或者，使A端股线5长度LA10＞LA30＞LA50＞LA20＞LA40＞LA60；A端A10接B端B10股线，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出股道编制，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头；而后A30接B30，A50接B50，随之，A20接B20，A40接B40，A60接B60，编制焊接完成后形成环形丝绳1。
如(2)所述编织焊接方式中，各股线5接头均分设于芯线3接点C左侧，如图6(a)、图6(b)所示，其中图6(b)为图6(a)的展开图。
2、对环形丝绳1的表面进行相关处理(除油、除锈、活化、冲击镍等处理)。
3、将超硬磨料颗粒2涂覆固结在环形丝绳1表面而形成超硬磨料层，所述超硬磨料层为连续或断续的单颗粒厚度层。
所述固结方式采用钎焊、电沉积、涂覆树脂、或烧结等方式。
如丝绳1为非金属丝绳1，电沉积前对非金属丝绳1进行化学镀处理。
Claims (8)
1.环形超硬磨料线，其基体为0.1mm～6mm的金属丝绳(1)，所述金属丝绳(1)首尾相接形成环状，超硬磨料颗粒(2)通过涂覆方式均匀固结于所述丝绳(1)表面而成为超硬磨料层，所述超硬磨料层为单颗粒厚度层，其特征在于：所述丝绳(1)为捻制于芯线(3)上的六股金属细丝，丝绳(1)的两端芯线(3)连接，两端股线(5)对应编织焊接在一起形成环形丝绳(1)，各股线(5)的接头均分设于芯线(3)接点两侧，或各股线(5)接头均分设于芯线(3)接点一侧。
2.根据权利要求1所述的环形超硬磨料线，其特征在于：所述超硬磨料颗粒(2)为带有金属涂覆层的金刚石、立方氮化硼、B6O三种颗粒料中的一种，或为其中两种或为全部三种的混合料。
3.根据权利要求2所述的环形超硬磨料线，其特征在于：所述金属涂覆层厚度为1μm～10μm。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的环形超硬磨料线，其特征在于：所述超硬磨料层为连续层或为断续层。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的环形超硬磨料线，其特征在于：所述超硬磨料颗粒(2)的粒径为5μm～1000μm。
6.根据权利要求5所述的环形超硬磨料线，其特征在于：所述超硬磨料颗粒(2)被埋入涂覆层(4)的深度为磨料粒径的1/3～2/3。
7.环形超硬磨料线制作方法，其特征在于按下列步骤进行：
①、截取一定长度的金属丝绳(1)，将金属丝绳(1)的首、尾两端连接在一起，形成环形丝绳(1)，所述金属丝绳(1)为捻制于芯线(3)上的六股金属细丝，连接前将丝绳(1)绕自身轴线旋转数圈，将丝绳(1)两端的股线(5)散开，先将两端芯线(3)连接，后将两端股线(5)对应编织焊接在一起形成环形丝绳(1)，其对应编织方式有两种：
第一种、相对应的股线(5)的端头A、B分别以10、20、30、40、50和60标记，A端A10，A30，A50的长度比A20，A40，A60长，且其长度LA10＞LA30＞LA50，B端B20，B40，B60的长度比B10，B30，B50长，且其长度LB20＞LB40＞LB60，A端A10接B端B10，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出的股道前进，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头，使用同样方法A30焊接B30，A50焊接B50，使用同样方法焊接B20与A20，焊接B40与A40，焊接B60与A60，各对应股线(5)编织焊接后的接头均分设于芯线(3)接点的两侧；
第二种、相对应的股线(5)的端头A、B分别以10、20、30、40、50和60标记，A端股线(5)长度LA10＞LA20＞LA30＞LA40＞LA50＞LA60；A端A10接B端B10股线，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出股道前进，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头，依此类推，焊接剩余股线(5)，或者，使A端股线(5)长度LA10＞LA30＞LA50＞LA20＞LA40＞LA60，A端A10接B端B10股线，B10线沿股道后退，A10沿B10线退出股道编制，到一定长度后剪断B10线，焊接A10线与B10线端头，而后A30接B30，A50接B50，随之，A20接B20，A40接B40，A60接B60，各对应股线(5)编织焊接后的接头均分设于芯线(3)接点的一侧；
②、对环形丝绳(1)的表面进行处理；
③、将超硬磨料颗粒(2)涂覆固结在环形丝绳(1)表面而形成超硬磨料层，所述超硬磨料层为连续或断续的单颗粒厚度层。
8.根据权利要求7所述的环形超硬磨料线制作方法，其特征在于：所述固结方式为钎焊、电沉积、涂覆树脂、或烧结。
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