CN103009681A - 一种高强度耐蚀耐磨切割钢丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度耐蚀耐磨切割钢丝及其制备方法，本发明采用的化学镀方法，在钢丝表面形成一层厚度为3-5μm的非晶态镍钴磷合金镀层，该镀层中较高的含磷量使镀层体现出较强的耐磨和耐腐蚀能力，从而起到了防止钢丝被环境腐蚀的目的。本发明的切割钢丝具有较强的耐磨和耐腐蚀性能，可大大延长切割钢丝的库存期，提高切割钢丝的成材率和稳定性能，且其生产工艺简单，生产成本低，具有经济、节能和可操作性强的优点。

Description

一种高强度耐蚀耐磨切割钢丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种光伏产业中的太阳硅片切割钢丝，特别是涉及一种高强度耐蚀耐磨切割钢丝及其制备方法。

背景技术

切割钢丝是用于携带砂浆将单（多）晶硅锭切割成太阳能发电用硅片的钢丝。

现有技术中，切割钢丝的生产主要由高碳钢盘条经历大拉、中丝热处理、中拉、热处理并镀黄铜和湿拉5个工序。切割钢丝镀铜的原因，一方面是铜层在湿拉工序中起到一定的润滑作用便于钢丝的变形拉拔，另一方面，铜层在镀黄铜后库存期和成品切割钢丝运输和使用过程中能够提供一定的耐蚀防锈作用，从而降低钢丝在湿拉工序和切割过程中的断丝率。

切割钢丝行业目前采用的多为先进行电镀铜，然后再电镀锌，最后通过中频扩散的方式形成铜锌合金（黄铜）。此工艺在一定程度上提高了钢丝的耐蚀性，改善钢丝拉拔过程中的润滑条件。但是在实际使用效果方面钢丝在库存一定时期时表面仍然会出现生锈的现象，此外在硅锭切割过程中黄铜镀层在切割的第一道次时就已经被全部磨掉，对钢丝基体无任何保护作用。

蒙特集团（香港）有限公司分别发明了一种镍基非晶态合金改性切割钢线（发明专利申请号为201110181081.6）和一种锆基非晶态合金改性切割线，上述两个发明采用真空电弧炉制备母基合金锭，然后再通过喷涂、化学镀等方式制备切割钢线，该工艺虽然提高了钢丝的切割效率和耐磨性，但是工艺条件繁琐，生产成本较高。

苏闵（张家港）新型金属材料科技有限公司发明了一种切割钢丝表面电镀金刚石工艺，使钢丝表面均匀附着一层牢固的金刚石粉末，该发明不仅提高了切割效率，而且省掉了切割环节中SiC的耗费，更节能环保。但是该工艺所用原料、制作成本和成品价格较高（金刚石粉末价格昂贵，工艺复杂），目前还没有实现产业化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种耐蚀性好，耐磨性高、切割效率高，且生产工艺简单，生产成本低的高强度耐蚀耐磨切割钢丝；

本发明的另一目的是提供上述高强度耐蚀耐磨切割钢丝的制备方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种高强度耐蚀耐磨切割钢丝，其特征是：在钢丝基体上镀有非晶态镍钴磷镀层。

所述镍钴磷镀层厚度为3-5μm。

所述镍钴磷镀层中含磷量为8-15%。

所述切割钢丝抗拉强度为1150-1300MPa，钢丝面缩率为40%-53%。

上述高强度耐蚀耐磨切割钢丝的制备方法，其特征在于包括采用化学镀法对钢丝基体表面进行镀层，其中化学镀法所用的镀液组成为：氯化镍5.6-7.2g/L，硫酸钴4-12g/L，次亚磷酸钠12-18g/L，硫酸铵35-55 g/L，柠檬酸钠35-50 g/L，该镀液pH 7-9。

所述采用化学镀法对钢丝基体表面进行镀层时的工作温度为85℃-90℃。

所述化学镀法所用的镀液槽长度为100-150m。

本发明采用的化学镀方法，在钢丝表面形成一层厚度为3-5μm的非晶态镍钴磷合金镀层，该镀层中较高的含磷量使镀层体现出较强的耐磨和耐腐蚀能力，从而起到了防止钢丝被环境腐蚀的目的。其次，本发明工艺过程简单，操作方便。第三，通过补加镀液主要成分，镀液可连续使用，延长了镀液的使用寿命，并降低了成本。第四，将切割钢线的磨损率由10-18%降低到3-5%。切割钢线的耐磨性得到较大程度的提高。

综上所述，本发明的切割钢丝具有较强的耐磨和耐腐蚀性能，可大大延长切割钢丝的库存期，提高切割钢丝的成材率和稳定性能，且其生产工艺简单，生产成本低，具有经济、节能和可操作性强的优点。

具体实施方式

本发明的切割钢丝的制备主要包括高碳钢盘条经历大拉、中丝热处理、中拉、热处理并镀层和湿拉工艺，改进之处在于在热处理、酸洗和水洗等工艺不变的前提下，用化学镀镍钴磷的方法代替电镀黄铜工艺。整个工艺过程为：放线→热处理→AQUA淬火→酸洗活化→冷水洗→热水洗→诱发→化学镀→水洗吹干→收线。其中放线、热处理、AQUA淬火、酸洗活化、冷水洗、热水洗工艺沿用传统切割钢丝中电镀工序中的工艺，其余工艺为本发明所产生的工艺。

具体工艺包括：

热处理，将钢丝加热到950℃-1050℃使其组织进行充分的奥氏体化。

AQUA淬火，将奥氏体化后的钢丝快速冷却到约650℃进行过共析转变，生成索氏体组织，从而保证钢丝保持较高的抗拉强度（1200MPa以上）和良好的加工性能（面缩率大于45%）。

酸洗活化，将钢丝通过HCl浓度为5%-13%的酸洗槽，一方面除去热处理后钢丝表面的氧化皮，另一方面激活钢丝表面活性，利于化学镀反应的进行。

冷水洗、热水洗，彻底洗去钢丝表面的残余酸液并给钢丝进行预热利于化学镀反应的进行（热水洗）。

诱发，采用外加恒电位极化的方法催化化学镀反应的进行；

化学镀，将钢丝通过镀液槽，钢丝与镀液充分接触并反应，在钢丝表面上均匀的镀一层非晶态镍钴磷合金镀层。

其中镀液的主要组分为：

氯化镍                             5.6-7.2g/L，

硫酸钴                             4-12g/L，

次亚磷酸钠                         12-18g/L，

硫酸铵                             35-55 g/L，

柠檬酸钠                           35-50 g/L。

镀液槽及钢丝关键技术指标：

镀液PH                 7-9。

镀液温度              85℃-90℃。

镀液槽长度              100-150m。

钢丝DV值                45-65/min。

钢丝抗拉强度            1150-1300MPa。

钢丝面缩率               40%-53%。

镀液槽中各种组分含量和PH值的控制是通过定期取样检测并手工添加，其中PH值的控制是通过向镀液槽中添加氨水和稀硫酸来实现。

水洗吹干，用水清洗钢丝，洗去钢丝表面的残余镀液并保持钢丝干燥。

通过上述工艺生产的切割钢丝，其镍钴磷镀层厚度为3-5μm，镍钴磷镀层中含磷量为8-15%，钢丝DV值65/min。

Claims (7)

1.一种高强度耐蚀耐磨切割钢丝，其特征是：在钢丝基体上镀有非晶态镍钴磷镀层。

2.按照权利要求1所述的高强度耐蚀耐磨切割钢丝，其特征是：所述镍钴磷镀层厚度为3-5μm。

3.按照权利要求1所述的高强度耐蚀耐磨切割钢丝，其特征是：所述镍钴磷镀层中含磷量为8-15%。

4.按照权利要求1－3中任意一项所述的高强度耐蚀耐磨切割钢丝，其特征是：所述切割钢丝抗拉强度为1150-1300MPa，钢丝面缩率为40%-53%。

5.一种如权利要求1-3中任意一项所述的高强度耐蚀耐磨切割钢丝的制备方法，其特征在于包括采用化学镀法对钢丝基体表面进行镀层，其中化学镀法所用的镀液组成为：氯化镍5.6-7.2g/L，硫酸钴4-12g/L，次亚磷酸钠12-18g/L，硫酸铵35-55 g/L，柠檬酸钠35-50 g/L，该镀液pH 7-9。

6.按照权利要求5所述的高强度耐蚀耐磨切割钢丝的制备方法，其特征在于所述采用化学镀法对钢丝基体表面进行镀层时的工作温度为85℃-90℃。

7.按照权利要求5所述的高强度耐蚀耐磨切割钢丝的制备方法，其特征在于所述化学镀法所用的镀液槽长度为100-150m。