CN102925951A - 一种处理金刚石线锯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种处理金刚石线锯的方法，选择性去除金刚石线锯外表面的金属层，保留金刚石颗粒周围的金属层得到处理好的金刚石线锯。解决了现有技术中金刚石线锯开刃能力差，金刚石颗粒易脱落，切割质量不好的技术问题。

Description

一种处理金刚石线锯的方法

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别地，涉及一种处理金刚石线锯的方法。

背景技术

金刚石线锯是近年出现的应用于硬脆材料切割的产品，是通过复合电镀技术，将金刚石微粉固结在胚线上，通过电镀的方法使金属完全包覆在金刚石的外表面，从而达到稳定固结的目的。由于金刚石被完全包覆，在使用过程中，首先与被切割材料接触的是金刚石外表面镀覆的金属层，而这个金属层的硬度低于金刚石和被切割的硬脆材料，基本没有切割能力。因此使用金刚石线锯时，金刚石的开刃能力较差，在开始切割时，金刚石线锯切不进硬脆材料，在硬脆材料的表面打滑。

针对金刚石线锯开刃性能差的问题，目前主要的解决方法有两种，第一种是在电镀时金刚石不进行预镀覆处理，金刚石不导电，从而使金刚石颗粒不会被电镀金属层覆盖；第二种方法是在金刚石线锯使用前，先切一次废料，金刚石线锯在切废料后，开刃能力差的问题有所缓解。按照第一种方法生产的金刚石线锯由于金刚石颗粒没有被完全包覆，导致金刚石颗粒与胚线的结合能力差，在金刚石线锯还未使用的状态就有金刚石颗粒脱落，在使用过程中金刚石颗粒更是大量的脱落，导致金刚石线锯的寿命大幅度下降。同时脱落的金刚石颗粒常常混入到切割液中，在切割产品的过程中切割边缘出现大量的划痕，影响被切割产品的质量。第二种方法需要耗费额外的材料、设备和时间来对金刚石线锯进行预处理，降低了金刚石线锯的切割效率，提高了切割成本，同时对金刚石线锯的寿命也有一部分损耗。

发明内容

本发明目的在于提供一种处理金刚石线锯的方法，以解决现有技术中金刚石线锯开刃能力差，金刚石颗粒易脱落，切割质量不好的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种处理金刚石线锯的方法，选择性去除金刚石线锯外表面的金属层，保留金刚石颗粒周围的金属层得到处理好的金刚石线锯。

进一步地，选择性去除金刚石线锯外表面金属层，保留金刚石颗粒周围金属层的方法是通过电化学腐蚀实现的。

进一步地，电化学腐蚀以金刚石线锯为阳极、惰性金属为阴极，在酸性电解质溶液中进行电化学反应得到处理好的金刚石线锯。

进一步地，电化学反应的时间为0.5~5min。

进一步地，电化学反应的电压为0.5~5V。

进一步地，酸性电解质溶液包括体积百分比为1~5%的稀硫酸和0.01~0.1mol/L的氯化镍溶液。

进一步地，惰性金属为镍。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的处理金刚石线锯的方法，选择性去除金刚石线锯外表面的金属层，保留金刚石颗粒周围的金属层得到处理好的金刚石线锯，这种去除的优选方式采用电化学腐蚀实现，使金刚石外表面的金属层完全去除，而不影响金刚石颗粒周围的金属层，保证金刚石颗粒与线坯的结合力，金刚石线锯的开刃能力提高了150~200%，避免了金刚石直接与被切割产品接触时，金刚石打滑或切不进的现象；对金刚石线锯的使用寿命和被切割产品的质量没有任何影响。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明对比例1的金刚石线线锯的SEM图；

图2是本发明对比例2的金刚石线锯的SEM图；

图3是本发明优选实施例的金刚石线锯的SEM图；

图4是本发明优选实施例的金刚石线锯切割单晶硅后，单晶硅表面的SEM图；

图5是本发明对比例2的金刚石线锯切割单晶硅后，单晶硅表面的SEM图；以及，

图6是本发明对比例1的金刚石线锯切割多晶硅后，多晶硅表面照片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种处理金刚石线锯的方法，选择性去除金刚石线锯外表面的金属层，保留金刚石颗粒周围的金属层得到处理好的金刚石线锯。由于金刚石线锯在使用过程中存在的打滑，切不进的现象主要是因为金刚石外表面存在一层金属镀层，金属镀层的目的在于使金刚石颗粒牢固地粘结在线坯上。如果将金刚石周围的金属层全部去除，则金刚石与线坯失去了结合力，金刚石极易脱落，影响金刚石线锯的寿命。本发选择性地将导致金刚石线锯容易打滑的外表面金属层去除，而保留金刚石颗粒周围起固结作用的金属，大大提高了金刚石线锯的开刃能力，开刃能力提高150~200%，避免了金刚石线锯切不进、打滑的现象。同时对金刚石线锯的使用寿命和被切割产品的质量没有任何影响。

进一步地，选择性去除金刚石线锯外表面金属层，保留金刚石颗粒周围金属层的方法是通过电化学腐蚀实现的。本发明首次采用电化学腐蚀的方法处理金刚石线锯，以提高金刚石线锯的开刃能力，采用电化学腐蚀方法，处理更迅速，金刚石外表面金属的去除更干净，同时对包覆在金属颗粒周围的金属层没有影响。

进一步地，电化学腐蚀反应以金刚石线锯为阳极、惰性金属为阴极，在酸性电解质溶液中进行电化学反应得到处理好的金刚石线锯。本发明以金刚石线锯为阳极、惰性金属为阴极通入电流，使电流从正极流向负极；而电子的流向与电流方向相反，为了形成完整的电子通路，作为阳极的金刚石线锯失去阳离子，作为阴极的惰性金属得到阳离子，失去的阳离子来源于金刚石线锯外表面的金属层，从而使包覆在金刚石线锯外表面的金属层以离子的形式溶解在电解质溶液中。同时电化学反应存在尖端放电现象，金刚石线锯外表面的金属层电子密集度高，先参加电化学反应，待外表面金属的阳离子完全失去后才与镀覆在金刚石颗粒周围的金属离子发生反应，本发明通过控制电化学反应时间，可以达到选择性去除金刚石外表面的金属层，而保留金刚石颗粒周围金属层的目的。以惰性金属作为电化学反应的阴极，惰性金属不参与电化学反应，不与电解质溶液发生化学反应，保证电化学反应体系的稳定，延长阴极的使用寿命。弱酸性电解质溶液为电化学反应体系提供氢离子，使电化学反应体系中形成电子通路，保证电化学反应的正常进行；同时弱酸性电解质不对金刚石线锯产生腐蚀作用，不影响金刚石线锯的使用寿命。

进一步地，电化学反应时间为0.5~5min。将电化学反应时间控制在0.5~5min，可以保证金刚石线锯放入外表面金属完全去除而对金刚石微粉周围的金属不产生影响。若电化学反应时间过长，一方面金刚石颗粒周围的金属容易被腐蚀；另一方面，金刚石线锯的硬度、韧性等将受到影响。

进一步地，电化学反应的电压为0.5~5V。将电压控制在0.5~5V之间，保证电化学反应速度适中，过程可控。

进一步地，电解质溶液包括体积百分比为1~5%的硫酸和0.01~0.1mol/L的氯化镍溶液。其中硫酸和氯化镍作为电解质溶液，电化学反应环境稳定。硫酸在参与电化学反应过程中不会产生气体或沉淀。氯化镍的作用是提供反应时溶液体系中的镍离子，在反应过程中，金刚石线作为阳极，表面的金属镍电解失去电子，成为镍离子，进入溶液体系。同时，在阴极附件的镍离子得到电子，沉积在阴极上，反应过程中，镍不断从金刚石线上溶解，同时在阴极沉积，电解质溶液是稳定的。

保证电解质溶液的环境稳定，电解质溶液可重复利用。当硫酸浓度为1~5%（v/v）、氯化镍的浓度为0.01~0.1mol/L时，导电率高，电化学反应的速率快，若硫酸的浓度过高，则对金刚石线锯产生腐蚀作用，导致金刚石线锯的硬度降低，使用寿命降低。

进一步地，惰性金属为镍。当使用镍为阴极时，由于包覆在金刚石线锯外表面的金属层主要为镍，经过电化学反应后，金属层中镍以离子的形式溶解在电解质溶液中，并随着电流方向移动到阴极板上，由于阴极板为镍元素，而吸附在阴极板上的金属离子也是镍元素，阴极板不被其他元素污染，延长了阴极的使用寿命。

实施例

以下实施例所用的材料和仪器均为市售。

实施例1：

将直径为0.14mm的金刚石线锯，采用1%（v/v）硫酸加0.01mol/L氯化镍的溶液体系，金刚石线锯为阳极，镍板为阴极，在0.5V的电压下，处理0.5min。

实施例2：

将直径为0.25mm的金刚石线锯，采用3%（v/v）硫酸加0.05mol/L氯化镍的溶液体系，金刚石线锯为阳极，镍板为阴极，在3V的电压下，处理3min。

实施例3：

将直径为0.42mm的金刚石线锯，采用5%（v/v）硫酸加0.1mol/L氯化镍的溶液体系，金刚石线锯为阳极，镍板为阴极，在5V的电压下，处理5min。

对比例1：

直径为0.35mm的金刚石线锯，不进行任何处理。

对比例2：

直径为0.42mm的不被电镀金属覆盖的金刚石线锯。

对比例3

直径为0.42mm的金刚石线锯，在使用前先切割一次废料。

将实施例1~3的金刚石线锯和对比例1~3的金刚石线锯进行开刃能力检测。

开刃能力的检测方法：将金刚石线锯在被切割产品的表面往复切割10次后，测量产品被切入深度，被切入深度越深，则金刚石线锯的开刃能力越强。

表1为实施例1~3和对比例1的金刚石线锯的质量检测结果。

表1金刚石线锯的质量检测结果表

从表1的检测结果可知，实施例1~3的金刚石线锯开刃能力明显高于对比例1~3，未对金刚石线锯进行处理之前，金刚石线锯的切入深度较低，而按照本发明的方法对金刚石线锯进行处理之后，金刚石线锯的切入深度提高了150~200%，证明按照本发明的方法处理金刚石线锯，可以有效去除金刚石线锯表面的金属层，同时在切割时金刚石线锯中的金刚石颗粒没有脱落现象，证明按照本发明的方法处理金刚石线锯，不会对金刚石和金属镀层的结合力产生影响。按照本发明的处理方法可以明显提高金刚石线锯的开刃能力，同时对金刚石线锯的使用寿命没有影响，被切割产品的边缘整齐，不影响产品的质量，若电化学反应时间过长，则影响金刚石线锯的使用寿命。

图1为对比例1的金刚石线线锯的SEM图，从图1中可以看出，未经过处理的金刚石线锯，金刚石周围和顶部均被金属层包裹。

图2为对比例2的金刚石线锯的SEM图，从图2中可以明显的看出，金刚石线锯表面有金刚石脱落后留下的坑。

图3为实施例1的金刚石线锯的SEM图，从图3中可以明显的看出，金刚石线锯表面没有金刚石脱落的现象。

图4为实施例1的金刚石线锯切割单晶硅后，单晶硅表面的SEM图，从图4中可以明显的看出，采用实施例1的方法对金刚石线锯进行处理，金刚石切割单晶硅，边缘整齐，不存在划痕。

图5为对比例2的金刚石线锯切割单晶硅后，单晶硅表面的SEM图，从图5中可以明显的看出，采用对比例2的方法对金刚石线锯进行处理，金刚石切割单晶硅，边缘出现划痕。

图6为对比例1的金刚石线锯切割多晶硅后，多晶硅表面照片，从图6中可以明显的看出，采用对比例1的方法对金刚石线锯进行处理，金刚石切割多晶硅，多晶硅表面可以看到非常明显的划痕。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种处理金刚石线锯的方法，其特征在于，选择性去除金刚石线锯外表面的金属层，保留金刚石颗粒周围的金属层得到处理好的金刚石线锯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性去除金刚石线锯外表面金属层，保留金刚石颗粒周围金属层的方法是通过电化学腐蚀实现的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学腐蚀以金刚石线锯为阳极、惰性金属为阴极，在酸性电解质溶液中进行电化学反应得到处理好的金刚石线锯。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电化学反应的时间为0.5~5min。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电化学反应的电压为0.5~5V。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸性电解质溶液包括体积百分比为1~5%的稀硫酸和0.01~0.1mol/L的氯化镍溶液。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述惰性金属为镍。

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