CN104070614B - 固定磨料线锯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固定磨料线锯及其制备方法技术领域，本发明的固定磨料线锯包括：线材；结合层，位于所述线材表面，包括形成于所述线材表面的金属或合金层以及嵌置固定于金属或合金层之内的数个研磨颗粒；以及表面层，表面层为一层或多层复合层，覆盖于所述结合层的表面，表面层由有机材料、金属和/或合金材料构成，并可包含填充于其间的填充磨料。本发明可解决由于研磨颗粒结合强度随表面层的耗损而降低，切割过程中切屑堵塞，以及冷却液或润滑液的流通问题，在提升切割效率的同时延长线锯使用寿命，还能通过调整表面配置来提高工件的切割平坦度。
Description
技术领域
本发明涉及线锯及其制备方法技术领域，特别是一种固定磨料线锯及其制备方法。
背景技术
线锯切割是对半导体、水晶、各种单结晶、磁性材料、精密陶瓷、及其他硬脆材料进行切割的一种加工方法。游离磨料线锯目前已广泛的应用在半导体晶圆和太阳能硅片的切片制程中，其是利用钢线带动游离磨料(磨料+液体)来移除材料，但由于游离磨料线锯使用后的磨料易污染环境，导致工业上的浪费，且其加工效率低，故发展固定磨料线锯已成为工业界必然的趋势。相较于游离磨料线锯，固定磨料线锯之优点在于提升材料移除率以及加工磨料能充分被利用，能够有效的提供产能。
美国专利US4485757A曾提出一种用滚压嵌入方式制备连续金刚石线锯的工艺，此种工艺制备的金刚石线锯的金刚石涂层直径均匀而厚度及线径不均匀，很难生产出大于120米长的金刚石线。并且，通过机械作用将超硬磨料滚压嵌入到线材基体中，还大大降低了线材的强度。
一种磨料线锯是树脂结合剂固结方式是通过热固性树脂或光固化树脂将磨料颗粒固结到线材上，如日本大阪府的住友电气工业株式会社和大阪金刚石工业株式会社共同申请的专利提到在高强度线材上用树脂固定上磨料和填料，磨料尺寸不小于树脂粘结层厚度的三分之二，填料尺寸小于粘结剂厚度的三分之二。线锯制作中的树脂固化需要加热和烧结工序，因此，此线锯制造速度只能提高到每分钟10米左右。这种树脂结合剂固结金刚石制备的金刚线锯磨料尺寸越大，切割速度快，但切割速度随时间变化较大，同时这种金刚石线锯都存在磨料把持强度不高，耐热性差，耐磨性低，加工时线锯磨损严重等问题。
还有一种磨料线锯是通过电镀或复合镀的方式，是通过电镀，电镀和化学镀复合镀的方式，将磨料溶于镀液中，均匀的夹杂在金属镀层中而附着在线材上制备的，这种方式是从水溶液内沉积金属层把磨料颗粒埋住而把持力不够，磨料线锯的寿命短，因此无法从根本上解决磨料颗粒脱落的问题。
此外在切锯工件的过程中，会产生大量的工件粉末，这些粉末容易团聚并附着在研磨颗粒上，阻碍了研磨颗粒的工作，并影响了冷却液/润滑液对研磨颗粒的作用。
鉴于太阳能行业的快速发展，为了改善游离磨料线切所造成的污染和效率低的问题，日本一些企业，台湾的微钻，中国岱勒等公司也相应推出了用于太阳能晶硅切割的金刚线，其是在金刚石表面镀了一层金属，如镍或镍的合金，在通过镍或镍的合金镀液把金刚石附着在钢线上，这种制备的金刚线镀层对金刚石的把持力不够，容易造成断线，寿命低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决由于研磨颗粒结合强度随表面层的耗损而降低、切割过程中切屑堵塞，以及冷却液/润滑液的流通问题，本发明提供一种固定磨料线锯及其制备方法，它在提升切割效率的同时延长线锯使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种固定磨料线锯，其包括：
线材；
结合层，位于所述线材表面，包括形成于所述线材表面的金属或合金层以及嵌置固定于金属或合金层之内的数个研磨颗粒；
以及表面层，表面层为一层或多层复合层，表面层覆盖于所述结合层的表面，所述表面层材料为有机材料、金属或合金材料。
进一步，表面层中可包含填充于其间的填充磨料。
在结合层的表面，通过覆盖表面层，用于进一步固定研磨颗粒，使研磨颗粒在使用过程中不易脱落，能提升切割效率，同时也能延长线锯使用寿命。
进一步地：所述的有机材料是树脂、环氧树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酰亚胺、改性环氧树脂的任意一种或其组合；这些有机材料便于加工，通过热或光进行固化成型，具有很好的固定，耐磨，强度等特征。所述金属是钛、镍、铜、锌、铝、银、锡或铬；所述合金是以钛、镍、铜、锌、铝、银、锡或铬为主体的合金。这些金属或合金便于加工，电镀或化学镀，且力学性能好。
进一步地：所述的结合层的主体材料为镍、铜、锌、锡或银；或者以镍、铜、锌、锡、银为主体的合金。这些金属或合金便于加工，电镀或化学镀，且力学性能好。并且还可以进一步和金属化合磨料产生冶金化合反应。
进一步地：所述的结合层的主体材料为铜锡合金、铜锌合金、锡铋合金、锡铅合金、锡锑合金、铝镁合金、锡银合金、镍铝合金、锌镍合金或铝铜合金。这些合金材料易于加工，电镀或化学镀，力学性能好，并且还可以进一步和金属化合磨料产生冶金化合反应。
进一步地：所述的研磨颗粒主体是金刚石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅的任意一种或其组合。这些研磨颗粒是自然界中最坚硬的一些物质，因此用其来切锯其他坚硬物质。
进一步地：所述的研磨颗粒是裸研磨颗粒，或者是表面全部或部分包覆了金属或合金的研磨颗粒。采用裸研磨颗粒，线锯制作成本低；采用表面全部或部分包覆了金属或合金的研磨颗粒；采用表面全部或部分包覆了金属化合层的研磨颗粒与结合层结合强度更高，更不易脱落。可根据线锯的使用要求，对研磨颗粒进行选择。
进一步地：所述的包覆研磨颗粒的金属或合金是钛、镍、铜、锌、铝、银、锡、铬或是以上各金属的合金。进一步地：所述的包覆研磨颗粒的金属化合的主体材料为镍、铜、锡、锌、铝或银为主体的合金材料，且合金材料中含有活化材料，所述的活化材料为硅、钛、铬、锰、硼和铝中的一种或多种，所述的活化材料的重量百分比至少超过金属化合层中合金材料总体的0.1％。
这些金属或合金材料易于加工，电镀或化学镀，力学性能好，并且合金材料还可以进一步加工，形成金属化合层。
进一步地：所述的表面层中的填充磨料的颗粒尺寸是研磨颗粒的3/4-1/30之间。填充磨料进一步加固研磨颗粒的固定，并增加了表面层的耐磨性，并有利于防止切屑堵塞，以及冷却液/润滑液的流通。
进一步地：为使填充磨料坚硬，力学性能好所述的填充磨料为金刚石、碳化硅、氮化铝、石墨、六方氮化硼或金属及合金微粉的一种或其组合。
进一步地：所述的线材是以金属为基材的线材，优选不锈钢线、碳钢钢线、镀铜钢线、镀锌钢线、镀黄铜钢线，且线材为经过或未经过预变形的单线、绞线或编线。
由于结合层是在线材表面形成的金属或合金层，其中还嵌置固定于金属或合金层之内的数个研磨颗粒；受加工工艺限制，本发明中的线材采用上述线材较为合适。这些线材的力学性能便于此工艺的制备。
进一步地：所述的表面层的表面有沟槽。通过这些沟槽的收缩及放大，避免了表面层从线锯上脱落。
进一步地：为便于制作，所述的沟槽为螺旋型或与线材平行或垂直的沟槽，或者是无规则裂纹式沟槽。
一种固定磨料线锯的制备方法，包括如下步骤：
(A)形成结合层：采用涂覆、热浸、电镀、化学镀或复合镀方式，在线材表面形成一结合层，其中该结合层包括形成的金属或合金层以及嵌置固定于该层之内的数个研磨颗粒；
(B)形成表面层：通过涂覆，热沾或电镀的方式在结合层上形成表面层，表面层为一层或多层的复合层，以进一步固定这些研磨颗粒。
进一步地：为提高研磨颗粒与金属或合金层的结合强度，加强研磨颗粒在金属或合金层上的附着力，所述的研磨颗粒表面全部或部分包覆了金属或合金，或研磨颗粒表面全部或部分包覆了金属化合层，所述的(A)形成结合层步骤与(B)形成表面层步骤间，还有(A1)冶金化合处理步骤，所述的(A1)冶金化合处理为：短时间单次或多次加热步骤(A)中得到的线材，使得金属或合金层与研磨颗粒表面包覆的金属或合金或金属化合层产生冶金结合。
进一步地：所述的步骤(A1)中的加热方式采用表面加热，加热温度为250℃-900℃，单次加热时间为2-60秒。采用短时间表面加热，加热温度250℃-900℃，可以在提高研磨颗粒与金属或合金层结合强度的同时避免损伤线材。
进一步地：所述的步骤(B)形成表面层为：在采用涂覆、热沾或电镀的方式在结合层上形成表面层的过程中，通过辅助加工或控制固化工艺，在表面层的外表面形成沟槽。为避免表面层在使用过程中脱落，在形成表面层的过程中，通过辅助加工或控制固化工艺，在表面层的外表面形成沟槽，由于存在沟槽，因此线锯使用时热胀冷缩过程中，表面层不易脱落。
一种研磨颗粒表面全部或部分包覆金属化合层的方法，其包括如下工艺步骤：
1)有机粘附溶液调配：将粘附剂溶入有机溶剂中，搅拌均匀，得有机粘附溶液；
2)浸润：将研磨颗粒浸入调配好的有机粘附溶液中，使得研磨颗粒的表面涂覆有有机粘附溶液；
3)涂附工艺：将步骤2)中得到的研磨颗粒合金粉末加以混拌，使得金属或合金粉末附着在研磨颗粒表面，再除去多余的金属或合金粉末；
4)加热工艺：将附着有合金粉末的研磨颗粒和大量的细粒氧化陶瓷粉末混拌后置于承具中，再置于真空炉中或保护气体条件下进行加热，使得金属或合金粉末加热融化；
5)冷却工艺：将步骤4)中加热后的研磨颗粒加以冷却并过滤，得表面全部或部分包覆金属化合层的研磨颗粒。
进一步地：所述的保护气体是所述的保护气体是氢、氩、氦、氮、氨、一氧化碳、二氧化碳中的一种或几种的混合。
本发明的有益效果是，本发明的固定磨料线锯及其制备方法，解决了现有的线锯由于研磨颗粒结合强度随表面层的耗损而降低之问题，切割过程中切屑堵塞，以及冷却液/润滑液的流通问题，在提升切割效率的同时延长线锯使用寿命，还可通过调整表面层的结构配置来提高工件的切割平坦度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的第一个具体实施例中的未形成表面层前的线锯的结构示意图；
图2是本发明的固定磨料线锯的第一个具体实施例的结构示意图；
图3是本发明的第二个具体实施例中的未形成表面层前的线锯的结构示意图；
图4是本发明的固定磨料线锯的第二个具体实施例的结构示意图；
图5是本发明的第三个具体实施例中的未形成表面层前的线锯的结构示意图；
图6是本发明的固定磨料线锯的第三个具体实施例的结构示意图；
图7是本发明的第四个具体实施例中的未形成表面层前的线锯的结构示意图；
图8是本发明的固定磨料线锯的第四个具体实施例的结构示意图；
图9是图8的剖视图；
图10是本发明的固定磨料线锯的第五个具体实施例中的未形成表面层前的线锯的结构示意图；
图11是本发明的固定磨料线锯的第五个具体实施例的结构示意图；
图12是本发明的固定磨料线锯的第六个具体实施例中的未形成表面层前的线锯的结构示意图；
图13是本发明的固定磨料线锯的第六个具体实施例的结构示意图。
图中：1、线材，2、结合层，2-1、电镀层，2-2、研磨颗粒，3、表面层，3-2、沟槽。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1：
如图2所示的本发明的固定磨料线锯的第一个具体实施例，包括线材1，线材1为一镀铜钢线；线材1表面形成有结合层2，结合层2包括形成于所述线材1表面的电镀层2-1以及嵌置固定于电镀层之内的数个研磨颗粒2-2，电镀层的材料为锌，研磨颗粒为金刚石外层全部包裹了金属化合层，金属化合层的主体材料为铜铬合金；以及表面层3，表面层3为一层，表面层3覆盖于结合层2的表面，表面层3材料为环氧树脂。
如图1和2所示，本发明的固定磨料线锯的第一个具体实施例中的研磨颗粒的制备方法为：
1)有机粘附溶液调配，将酚醛树脂溶于乙醇中，搅拌均匀；
2)涂覆工艺，将金刚石磨料置于漏勺中，再浸入有机粘附溶液中，经由摇动混拌后，将漏勺提起，将多余溶液漏掉，使得金刚石表面涂覆了有机粘附溶液；
3)涂附工艺，将表面涂覆了有机粘附溶剂的金刚石和大量铜铬粉末在滚筒中混拌，使得粉末均匀的涂附在金刚石的表面，然后用筛网将多余的粉末除掉；
4)加热工艺，将涂附了铜铬合金粉末的金刚石和大量细粒三氧化二铝粉末混拌后，置于氧化陶瓷承具中，再放于真空炉中进行加热，在1000度下加热13分钟(加热的温度和时间根据材料而定，但不局限于此)，将铜铬合金粉末加热融化；
5)冷却工艺，将步骤4)中加热后的混料加以冷却并以筛网过滤，获得表面包覆金属化合层的研磨颗粒2-2。
如图1和图2所示，本发明的固定磨料线锯的第一个具体实施例的制备方法为：
(A)形成结合层：配制一电镀液，电镀液中包含有研磨颗粒2-2，利用电镀法使得镀铜钢线1经由电镀液于镀铜钢线1表面形成结合层2，如图1所示，结合层2包括电镀层2-1以及嵌置于该电镀层2-1中的研磨颗粒2-2。电镀层2-1的材料为锌，研磨颗粒2-2的表面全部包覆有金属化合层，金属化合层的主体材料是铜铬合金。
(A1)冶金化合处理：用中频加热装置，以单次加热时间为2秒，加热温度为500℃，加热次数为3次，加热步骤(A)中得到的线材，使得电镀层的锌与研磨颗粒表面包覆的金属化合层中的主体材料铜铬合金产生冶金结合。
(B)形成表面层：上述步骤处理后的线材1经热沾环氧树脂，然后由热硬化法或光硬化发而形成一表面层3，并可覆盖结合层2的表面。
实施例2：
如图4所示的本发明的固定磨料线锯的第二个具体实施例，包括线材1，线材1为一不锈钢钢线；线材1表面形成有结合层2，结合层2包括形成于所述线材1表面的电镀层2-1以及嵌置固定于电镀层之内的数个研磨颗粒2-2，电镀层的材料为锡铜合金，研磨颗粒为碳化硅外层部分包裹了金属化合层，金属化合层主体材料铜镍合金；以及表面层3，表面层3为一层，表面层3覆盖于结合层2的表面，表面层3材料为环氧树脂，环氧树脂中填充有填充磨料3-1碳化硅。表面层3的外表面形成有沟槽3-2。
如图3和4所示，本发明的固定磨料线锯的第二个具体实施例中的研磨颗粒的制备方法为：
1)有机粘附溶液调配，将聚乙二醇10000溶于甲醇中，搅拌均匀；
2)涂覆工艺，将碳化硅磨料置于漏勺中，再浸入有机粘附溶液中，经由摇动混拌后，将漏勺提起，将多余溶液漏掉，使得碳化硅表面涂覆了有机粘附溶液；
3)涂附工艺，将表面涂覆了有机粘附溶剂的碳化硅和大量铜镍合金粉末在滚筒中混拌，使得粉末均匀的涂附在碳化硅的表面，然后用筛网将多余的粉末除掉；
4)加热工艺，将涂附了铜镍合金粉末的碳化硅和大量细粒三氧化二铝粉末混拌后，置于氧化陶瓷承具中，再放于真空炉中进行加热，在1050度下加热10分钟(加热的温度和时间根据材料而定，但不局限于此)，将铜镍合金粉末加热融化；
5)冷却工艺，将步骤4)中加热后的混料加以冷却并以筛网过滤，获得表面包覆金属化合层的研磨颗粒2-2。
如图3和图4所示，本发明的固定磨料线锯的第二个具体实施例的制备方法为：
(A)形成结合层：配制一电镀液，电镀液中包含有研磨颗粒2-2，利用电镀法使得不锈钢钢线1经由电镀液于不锈钢钢线1表面形成结合层2，如图1所示，结合层2包括电镀层2-1以及嵌置于该电镀层2-1中的研磨颗粒2-2。电镀层2-1的材料为锡铜合金，研磨颗粒2-2的表面部分包覆金属化合层，金属化合层主体材料为铜镍合金。
(A1)冶金化合处理：用中频加热装置，以单次加热时间为60秒，加热温度为250℃，加热次数为5次，加热步骤(A)中得到的线材，使得电镀层的锡铜合金与研磨颗粒表面包覆的金属化合层中的主体材料铜镍合金产生冶金结合。
(B)形成表面层：上述步骤处理后的线材1经涂覆填充有填充磨料碳化硅的环氧树脂，填充磨料碳化硅的颗粒尺寸是研磨颗粒碳化硅的1/4，然后由热硬化法形成一表面层3，并可覆盖结合层2的表面，并通过在热硬化法成型的过程中，利用软钢刷在表面加工出数个螺旋型沟槽3-2。
实施例3：
如图6所示的本发明的固定磨料线锯的第三个具体实施例，包括线材1，线材1为一镀铜钢线；线材1表面形成有结合层2，结合层2包括形成于所述线材1表面的电镀层2-1以及嵌置固定于电镀层之内的数个研磨颗粒2-2，电镀层的材料为镍铜合金，研磨颗粒为裸碳化硅颗粒，本实施例中的研磨颗粒也可以是金刚石，立方氮化硼、氧化铝或其组合；以及表面层3，表面层3为一层，表面层3覆盖于结合层2的表面，表面层3材料为镍，镍金属中填充有填充磨料3-1，填充磨料3-1为碳化硅和石墨的混合填料。
如图5和图6所示，本发明的固定磨料线锯的第三个具体实施例的制备方法为：
(A)形成结合层：配制一电镀液，电镀液中包含有研磨颗粒2-2，利用电镀法使得镀铜钢线1经由电镀液于镀铜钢线1表面形成结合层2，如图5所示，结合层2包括电镀层2-1以及嵌置于该电镀层2-1中的研磨颗粒2-2。电镀层2-1的材料为镍铜合金，研磨颗粒2-2为裸碳化硅颗粒。本实施例中的研磨颗粒也可以是金刚石，立方氮化硼、氧化铝或其组合。
(B)形成表面层：上述步骤处理后的线材经通过电镀的方式形成表面层3，并可覆盖结合层2的表面，在本实施例表面层为镍金属层，填充磨料为碳化硅和石墨的混合填料，碳化硅和石墨的重量比为3：1，填充磨料碳化硅和石墨的颗粒尺寸为研磨颗粒裸碳化硅颗粒的1/30。
实施例4：
如图7-9所示的本发明的固定磨料线锯的第四个具体实施例，包括线材1，线材1为相互绞合的三条镀黄铜钢线；线材1表面形成有结合层2，结合层2包括形成于所述线材1表面的电镀层2-1以及嵌置固定于电镀层之内的数个研磨颗粒2-2，电镀层的材料为铜锡合金，研磨颗粒为金刚石外层全部包裹了铜钛合金；以及表面层3，表面层3为一层，表面层3覆盖于结合层2的表面，本实施例中的研磨颗粒也可以是金刚石，立方氮化硼、氧化铝或其组合；以及表面层3，表面层3为一层，表面层3覆盖于结合层2的表面，表面层3材料为铜锌合金，铜锌合金中填充有填充磨料3-1，填充磨料3-1为碳化硅，石墨和氮化铝的混合填料，碳化硅，石墨和氮化铝重量比为1:1:1。
如图7-9所示，本发明的固定磨料线锯的第四个具体实施例中的研磨颗粒的铜钛合金层通过电镀的方式制备，获得研磨颗粒2-2。
如图7-9所示，本发明的固定磨料线锯的第四个具体实施例的制备方法为：
形成线材1：将三条镀黄铜钢线相互绞合，形成线材1，以提高线锯的柔韧性。
(A)形成结合层：配制一电镀液，电镀液中包含有研磨颗粒2-2，利用电镀法使得上述线材1经由电镀液于线材1表面形成结合层2，如图7所示，结合层2包括电镀层2-1以及嵌置于该电镀层2-1中的研磨颗粒2-2。电镀层2-1的材料为铜锡合金，研磨颗粒2-2的表面全部包覆有铜钛合金。
(A1)冶金化合处理：用中频加热装置，以单次加热时间为2秒，加热温度为900℃，加热次数为3次，加热步骤(A)中得到的线材，使得电镀层的铜锡合金与研磨颗粒表面包覆的铜钛合金产生冶金结合。
(B)形成表面层：上述步骤处理后的线材通过电镀的方式形成表面层3，并可覆盖结合层2的表面，在本实施例表面层为铜锌合金层，填充磨料为碳化硅、石墨和氮化铝，填充磨料颗粒尺寸为研磨颗粒裸碳化硅颗粒的1/15。
(B1)冶金化合处理：用中频加热装置，以单次加热时间为4秒，加热温度为500℃，加热次数为8次，加热步骤(B)中得到的线材，使得表面层的铜锌合金与研磨颗粒表面包覆的铜钛合金产生冶金结合。
实施例5：
如图10和11所示的本发明的固定磨料线锯的第五个具体实施例，包括线材1，线材1为一镀黄铜钢线；线材1表面形成有结合层2，结合层2包括形成于所述线材1表面的电镀层2-1以及嵌置固定于电镀层之内的数个研磨颗粒2-2，电镀层的材料为铜锌合金，研磨颗粒为碳化硅外层部分包裹了金属铜；以及表面层3，表面层3覆盖于结合层2的表面，表面层3为两层，下面一层的材料是镍金属，上面一层的材料为镍锌合金，镍锌合金中填充有碳化硅和石墨的混合填料，碳化硅和石墨的重量比为3：1。
如图10和11所示，本发明的固定磨料线锯的第五个具体实施例中的研磨颗粒的铜金属层通过电镀方式制备，研磨颗粒2-2。
如图10和图11所示，本发明的固定磨料线锯的第五个具体实施例的制备方法为：
(A)形成结合层：配制一电镀液，电镀液中包含有研磨颗粒2-2，利用电镀法使得镀黄铜钢线材1经由电镀液于镀黄铜钢线材1表面形成结合层2，结合层2包括电镀层2-1以及嵌置于该电镀层2-1中的研磨颗粒2-2。电镀层2-1的材料为铜锌合金，研磨颗粒2-2的表面部分包覆有金属铜。
(A1)冶金化合处理：用中频加热装置，以单次加热时间为2秒，加热温度为800℃，加热次数为5次，加热步骤(A)中得到的线材，使得电镀层的铜锌合金与研磨颗粒表面包覆的金属铜产生冶金结合。
(B)形成表面层：上述步骤处理后的线材1通过电镀的方式形成表面层3的下表面层，并可覆盖结合层2的表面，在本实施例表面层的下表面层为镍金属层，再通过电镀的方式形成表面层3的上表面层，上表面层的材料是镍锌合金，镍锌合金中的填料为碳化硅和石墨的混合填料，碳化硅和石墨的重量比为3：1。
实施例6：
如图12和13所示的本发明的固定磨料线锯的第六个具体实施例，包括线材1，线材1为一镀黄铜钢线；线材1表面形成有结合层2，结合层2包括形成于所述线材1表面的电镀层2-1以及嵌置固定于电镀层之内的数个研磨颗粒2-2，电镀层的材料为铜锌合金，研磨颗粒为碳化硅外层部分包裹金属化合层，金属化合层的主体材料铜铬合金；以及表面层3，表面层3覆盖于结合层2的表面，表面层3为两层，下面一层的材料是锌金属，上面一层的材料为铜锡合金，铜锡合金中填充有碳化硅和石墨的混合填料，碳化硅和石墨的重量比为3：1。表面层3的外表面形成有数个螺旋沟槽3-2。
如图12和13所示，本发明的固定磨料线锯的第六个具体实施例中的研磨颗粒的制备方法为：
1)有机粘附溶液调配，将聚乙二醇10000溶于甲醇中，搅拌均匀；
2)涂覆工艺，将碳化硅磨料置于漏勺中，再浸入有机粘附溶液中，经由摇动混拌后，将漏勺提起，将多余溶液漏掉，使得碳化硅表面涂覆了有机粘附溶液；
3)涂附工艺，将表面涂覆了有机粘附溶剂的碳化硅和大量铜铬合金粉末在滚筒中混拌，使得粉末均匀的涂附在碳化硅的表面，然后用筛网将多余的粉末除掉；
4)加热工艺，将涂附了铜铬合金粉末的碳化硅和大量细粒三氧化二铝粉末混拌后，置于氧化陶瓷承具中，再放于充有保护气体氩气的加热炉中进行加热，在1050度下加热10分钟(加热的温度和时间根据材料而定，但不局限于此)，将铜铬合金粉末加热融化；
5)冷却工艺，将步骤4)中加热后的混料加以冷却并以筛网过滤，获得表面包覆金属化合层的研磨颗粒2-2，金属化合层的主体材料是铜铬合金。
如图12和图13所示，本发明的固定磨料线锯的第六个具体实施例的制备方法为：
(A)形成结合层：配制一电镀液，电镀液中包含有研磨颗粒2-2，利用电镀法使得镀黄铜钢线材1经由电镀液于镀黄铜钢线材1表面形成结合层2，结合层2包括电镀层2-1以及嵌置于该电镀层2-1中的研磨颗粒2-2。电镀层2-1的材料为铜锌合金，研磨颗粒2-2的表面部分包覆有金属化合层，金属化合层的主体材料是铜铬合金。
(A1)冶金化合处理：用中频加热装置，以单次加热时间为5秒，加热温度为600℃，加热次数为5次，加热步骤(A)中得到的线材，使得电镀层的铜锌合金与研磨颗粒表面包覆的金属化合层中的主体材料铜铬合金产生冶金结合。
(B)形成表面层：上述步骤处理后的线材1通过电镀的方式形成表面层3的下表面层，并可覆盖结合层2的表面，在本实施例表面层的下表面层为锌金属层，再通过热沾的方式形成表面层3的上表面层，上表面层的材料是铜锡合金，铜锡合金中的填料为碳化硅和石墨的混合填料，碳化硅和石墨的重量比为3：1，最后利用软钢刷在最外表面加工出数个螺旋型沟槽3-2。
(B1)冶金化合处理：用中频加热装置，以单次加热时间为30秒，加热温度为520℃，加热次数为2次，加热步骤(B)中得到的线材，使得表面层的铜锡合金与研磨颗粒表面包覆的金属化合层中的主体材料铜铬合金产生冶金结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (27)
1.一种固定磨料线锯，其特征是包括：
线材（1）；
结合层（2），一层或多层，位于所述线材（1）表面，包括形成于所述线材表面的金属或合金层（2-1）以及嵌置固定于金属或合金层之内的数个研磨颗粒（2-2）；以及表面层（3），表面层（3）为一层或多层复合层，表面层（3）覆盖于所述结合层（2）的表面，所述表面层（3）材料为有机材料、金属或合金材料。
2.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：表面层（3）包含填充于其间的填充磨料（3-1）。
3.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的有机材料是环氧树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酰亚胺、改性环氧树脂的任意一种或其组合；所述金属是钛、镍、铜、锌、铝、银、锡或铬；所述合金是以钛、镍、铜、锌、铝、银、锡或铬为主体的合金。
4.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的结合层（2）的主体材料为镍、铜、锌、锡或银；或者以镍、铜、锌、锡、银为主体的合金。
5.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的结合层（2）的主体材料为铜锡合金、铜锌合金、锡铋合金、锡铅合金、锡锑合金、铝镁合金、锡银合金、镍铝合金、锌镍合金或铝铜合金。
6.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的研磨颗粒主体是金刚石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅的任意一种或其组合。
7.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的研磨颗粒是裸研磨颗粒，或者是表面全部或部分包覆了金属或合金的研磨颗粒，或者是表面全部或部分包覆了金属化合层的研磨颗粒；所述的金属化合层与研磨颗粒表面之间在物理结合力之外存在化学键结合。
8.如权利要求7所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的包覆研磨颗粒的金属或合金是钛、镍、铜、锌、铝、银、锡、铬或是以上各金属的合金。
9.如权利要求7所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的研磨颗粒表面全部或部分包覆的金属化合层的主体材料为镍、铜、锡、锌、铝或银为主体的合金材料。
10.如权利要求7所述的固定磨料线锯，其特征是：形成金属化合层主体合金材料中，含有活化材料，所述的活化材料为硅、钛、铬、锰、硼和铝中的一种或多种，所述的活化材料的重量百分比至少超过金属化合层中合金材料总体的0.1% 。
11.如权利要求7所述的固定磨料线锯，其特征在于, 结合层（2）与线材（1）的部分或全部表面以及表面全部或部分包覆了金属或合金的研磨颗粒的部分或全部表面（2-2）存在冶金结合。
12.如权利要求7所述的固定磨料线锯，其特征在于, 结合层（2）与线材（1）的部分或全部表面以及表面全部或部分包覆了金属化合层的研磨颗粒的部分或全部表面（2-2）存在冶金结合。
13.如权利要求7所述的固定磨料线锯，其特征在于, 所述的表面层（3）材料为金属或合金材料，表面层（3）与结合层（2）的部分或全部表面、结合层（2）与线材（1）的部分或全部表面以及部分或全部表面包覆了金属或合金的研磨颗粒的部分或全部表面（2-2）存在冶金结合。
14.如权利要求7所述的固定磨料线锯，其特征在于, 所述的表面层（3）材料为金属或合金材料，表面层（3）与结合层（2）的部分或全部表面、结合层（2）与线材（1）的部分或全部表面以及部分或全部表面包覆了金属化合层的研磨颗粒的部分或全部表面（2-2）存在冶金结合。
15.如权利要求2所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的表面层（3）中的填充磨料的颗粒尺寸是研磨颗粒的3/4-1/30之间。
16.如权利要求15所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的填充磨料为金刚石、碳化硅、氮化铝、石墨、六方氮化硼、金属或合金微粉的一种或其组合。
17.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的线材（1）是以金属为基材的线材，包括不锈钢线、碳钢钢线、镀铜钢线、镀锌钢线或镀黄铜钢线，且线材为经过或未经过预变形的单线、绞线或编线。
18.如权利要求1所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的表面层（3）的表面有沟槽（3-2）。
19.如权利要求18所述的固定磨料线锯，其特征是：所述的沟槽为螺旋型或与线材平行或垂直的沟槽，或者是无规则裂纹式沟槽。
20.一种固定磨料线锯的制备方法，包括如下步骤：
（A）形成结合层：采用涂覆、热浸、电镀、化学镀或复合镀方式，在线材表面形成一结合层，其中该结合层包括形成的金属或合金层以及嵌置固定于该金属或合金层之内的数个研磨颗粒；
（B）形成表面层：通过涂覆，热沾或电镀的方式在结合层上形成表面层，表面层为一层或多层的复合层，以进一步固定上述研磨颗粒。
21.如权利要求20所述的固定磨料线锯的制备方法，其特征是：所述的研磨颗粒表面全部或部分包覆了金属或合金，所述的（A）形成结合层步骤与（B）形成表面层步骤间，还有（A1）冶金化合处理步骤，所述的（A1）冶金化合处理为：短时间单次或多次加热步骤（A）中得到的线材，使得结合层的金属或合金层与研磨颗粒表面包覆的金属或合金产生冶金结合。
22.如权利要求20所述的固定磨料线锯的制备方法，其特征是：所述的研磨颗粒表面全部或部分包覆了金属或合金，所述的表面层（3）材料为金属或合金材料，所述的（B）形成表面层步骤后，还有（B1）冶金化合处理步骤，所述的（B1）冶金化合处理为：短时间单次或多次加热步骤（B）中得到的线材，使表面层的金属或合金与研磨颗粒表面包覆的金属或合金产生冶金结合。
23.如权利要求20所述的固定磨料线锯的制备方法，其特征是：所述的研磨颗粒表面全部或部分包覆了金属化合层，所述的（A）形成结合层步骤与（B）形成表面层步骤间，还有（A1）冶金化合处理步骤，所述的（A1）冶金化合处理为：短时间单次或多次加热步骤（A）中得到的线材，使得结合层的金属或合金层与研磨颗粒表面包覆的金属化合层产生冶金结合。
24.如权利要求20所述的固定磨料线锯的制备方法，其特征是：所述的研磨颗粒表面全部或部分包覆了金属化合层，所述的表面层（3）材料为金属或合金材料，所述的（B）形成表面层步骤后，还有（B1）冶金化合处理步骤，所述的（B1）冶金化合处理为：短时间单次或多次加热步骤（B）中得到的线材，使得表面层的金属或合金与研磨颗粒表面包覆的金属化合层产生冶金结合。
25.如权利要求21或23所述的固定磨料线锯的制备方法，其特征是：所述的步骤（A1）中的加热方式采用表面加热，加热温度为250℃-900℃，单次加热时间为2-60秒。
26.如权利要求22或24所述的固定磨料线锯的制备方法，其特征是：所述的步骤（B1）中的加热方式采用表面加热，加热温度为250℃-900℃，单次加热时间为2-60秒。
27.如权利要求20所述的固定磨料线锯的制备方法，其特征是：所述的步骤（B）形成表面层为：在采用涂覆、热沾或电镀的方式在结合层上形成表面层的过程中，通过辅助加工或控制固化工艺，在表面层的外表面形成沟槽。
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