CN104210038B

CN104210038B - 环形金刚石双刃带锯及其制作方法

Info

Publication number: CN104210038B
Application number: CN201410431361.1A
Authority: CN
Inventors: 秦建新; 陈超; 任孟德; 林峰; 张昌龙; 王进保
Original assignee: China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd
Current assignee: China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: CN104210038A

Abstract

本发明公开了一种环形金刚石双刃带锯及其制作方法，通过电镀包覆在不锈钢带两侧棱边上的电沉积金属层，金刚石颗粒均匀固结于电镀层上，电沉积金属层和金刚石颗粒构成的金刚石复合镀层用于切屑加工。本发明带锯的规格可以根据需要制成不同宽度，不同长度，使用不同粒度的金刚石颗粒，所述带锯可以装在不同设备上，主要以高速单向带锯式、线切割式加工，因不锈钢带两棱边都具有金刚石复合镀层，延长了金刚石工具的使用寿命，提高了利用率，对硬脆材料的加工，带锯不仅仅可以切割薄片，也可以根据带锯宽度加工一定的圆面，同时具备修边，磨边的能力，其应用前景十分广阔。

Description

环形金刚石双刃带锯及其制作方法

(一)技术领域：

本发明涉及金刚石切割工具，具体是一种环形金刚石双刃带锯及其制作方法。

(二)背景技术：

目前，现有技术用于切割硬脆材料(如：蓝宝石、单晶硅晶棒、砷化镓晶体、宝玉石等)的工具主要以内圆切割机、外圆切割机使用金刚石锯片等为主，其共同特点为切割使用的刀片均单侧刀刃，当刀刃失效时，刀具失效，使刀具使用寿命和基体的使用率大大降低；同时由于尺寸限制，使用这种金刚石锯片切割和制作片材，功率较低；锯片较厚时，在切制贵重材料时切口较大，材料耗损大，效率低。

为了提高切割效率，现有技术中还有一种线锯，其通常是线形金属丝，在使用这种线锯装置上，将一根金属线多组排列，一次可以切割多个切口，制作多片脆硬材料片材。使用这种线锯切割片材，操作中使线锯在动力装置的带动下运动起来，然后向线锯上撒浸油的磨料粉末，通过落到线锯钢丝上的磨料与工件之间的摩擦锯切工件。

线锯切割过程中由于磨料和线锯分离，因此，切割功效较低，同时，在切割过程中磨料颗粒的移动，在工件上切出的切口也比较大，一般切口在1mm左右，这样切割获得的片材上各处的厚度差距较大，翘曲严重，残留在所切片材面上的痕迹深，为了让片材达到使用要求，还要对其进行后续的打磨等加工，增加了加工成本和生产周期，并容易造成所切片材的品质不良；另外，由于线锯直径较细，钢丝使用寿命短，经常出现断线，不能够保证切割质量及稳定性。

上述问题，分别因为金刚石工具刀刃长度有限和基材强度不够引起金刚石工具失效，难以保证切割高效稳定进行。用上述金刚石工具切割材料，不管是操作中不断在线锯上撒磨料还是反复更换刀具都是极不方便的，同时不能够保证切割面的质量，其中浸油磨料对环境有较大的污染。

(三)发明内容：

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用寿命长、出材率高的环形金刚石双刃带锯及其制作方法。

能够解决上述技术问题的环形金刚石双刃带锯，其技术方案包括钢带，所述钢带的首、尾端连接成环形，与现有技术不同之处在于所述钢带正、反面(亦即钢带的内圆周面和外圆周面)的两侧边缘(即两棱边)包覆有金刚石复合镀层，所述金刚石复合镀层沿钢带长度方向(圆周方向)连续或断续分布；所述金刚石复合镀层包括电沉积金属层和于电沉积金属层上均布固结的金刚石颗粒。

所述电沉积金属层优选镍或镍钴合金。

所述钢带的厚度和宽度应根据加工需要及设备条件进行适当调整，一般情况下，为提高利用率及出材率，优选宽度小于10mm(窄带宽)，厚度小于0.3mm(薄厚度)的钢带制作带锯。

为适应带锯工作需要，所述钢带选择抗拉强度高且高韧性的不锈钢带。

上述环形金刚石双刃带锯制作方法，可采取如下工艺步骤：

1、选取长度、宽度和厚度合适的钢带，并将钢带的首、尾端焊接成环形。

2、选取尺寸大小合适的金刚石颗粒磨料，并分步处理：

第一步、金刚石颗粒表面预处理——将所需金刚石颗粒磨料置于碱性溶液中去除表面油脂后，用清水洗涤；然后置于体积比为3:1的浓盐酸(HCl)与浓硝酸(HNO₃)中，去除金刚石颗粒表面的金属氧化物后，用清水洗涤。

第二步，金刚石颗粒表面阳离子化——将第一步处理后的金刚石颗粒置于阳离子型表明活性剂溶液中，对阳离子型表面活性剂溶液施加0.1～0.2V的正电位，阳离子型表面活性剂的阳离子在电泳的作用下，在金刚石颗粒表面形成一层带有正电荷的薄膜。

3、采用复合电镀法在钢带正、反面的两侧边缘上电沉积一层金属，并将表面阳离子化的金刚石颗粒均匀固结在电沉积金属层内。

所述电沉积金属层一般为镍及镍钴合金，所述复合电镀条件为——以瓦特型电镀液为电解液，主盐为氨基磺酸镍，阳极为镍丝或镍球，钢带为阴极，电流密度为0.8A/dm²～1.0A/dm²，温度为45±5℃。

所述电流密度优选1A/dm²，所述温度优选45℃。

优选宽度小于10mm，厚度小于0.3mm的钢带。

所述钢带优选不锈钢带。

本发明的有益效果：

1、本发明是用电镀的方法在环形超薄不锈钢带两侧棱边上沉积一层金属(一般为镍及镍钴合金)，并在沉积的金属内固结金刚石磨料用于切削加工，带锯可以装在不同的设备上以适应不同的加工方式，其中主要以高速带锯式为主。

2、本发明主要针对硬脆材料的加工，可进行薄片切割，也可以根据带锯宽度加工一定的曲面，同时可以进行边缘磨削和修复，其应用前景十分广阔。

3、本发明采用复合电镀方法制备，可避免烧结金刚石工具制造过程中的混料、制粒、烧结、焊接(或注塑)等繁琐工序。

4、本发明在切割加工时可进行进返程切割，省去退刀时间和退刀过程带来的误差，大批量加工时可更好的保证产品稳定性。

5、本发明中金刚石颗粒的连续分布，可有效避免加工过程中带锯的震动，避免切割过程对带锯基体的磨损而过早断裂。

6、本发明具有一定的宽度，保证了切割稳定性和方向性，有利于切割平面的平整性；同时，带锯宽度也具备加工一定复杂形状的能力，由于带锯厚度很小(一般为0.2mm)，加工时切口损失小，提高了出材率，这对于成本较高的半导体、宝玉石等高价值材料的加工具有重要的意义。

7、本发明加工质量高，效率高，能耗低。

(四)附图说明：

图1为本发明一种实施方式的结构示意图。

图2为图1实施方式中的A处放大图。

图3为图2的B—B剖面结构图。

图号标识：1、钢带；2、电沉积金属层；3、金刚石颗粒；4、金刚石复合镀层。

(五)具体实施方式：

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明环形金刚石双刃带锯的主体为钢带1，所述钢带1一般采用规格为3800mm×8mm×0.2mm的不锈钢带，不锈钢带1的两端头焊接成为环形；所述钢带1正、反面(内圆周面、外圆周面)的两侧(宽度方向)边缘及边缘外包覆有对称的金刚石复合镀层4，所述金刚石复合镀层4沿钢带1的长度方向(圆周方向)连续分布；所述金刚石复合镀层4包括电沉积金属层2(镍或镍钴合金)和金刚石颗粒3，所述金刚石颗粒3于电沉积金属层2上均布固结，如图1、图2、图3所示。

所述环形金刚石双刃带锯之制作方法包括如下工艺步骤：

1、选取3800mm×8mm×0.2mm的不锈钢带1，通过无缝焊接技术将不锈钢带1的首、尾端焊接成环形，并通过后期热处理去除焊接所产生的应力。

2、选取尺寸大小合适的金刚石颗粒3磨料，并进行分步处理：

第一步，金刚石颗粒3表面预处理——将所需金刚石颗粒3磨料置于碱性溶液中去除表面油脂后，用清水洗涤；然后置于体积比为3:1的浓盐酸与浓硝酸中，去除表面金属氧化物后，用清水洗涤。

第二步，金刚石颗粒3表面阳离子化——将第一步处理后的金刚石颗粒3磨料置于阳离子型表明活性剂溶液中，对阳离子型表面活性剂溶液施加0.1-0.2V的正电位，阳离子型表面活性剂的阳离子在电泳的作用下，在金刚石颗粒3表面形成一层带有正电荷的薄膜。

3、采用复合电镀法在钢带3正、反面的两侧边缘上形成对称的电沉积金属层2，并将表面阳离子化的金刚石颗粒3均匀固结在电沉积金属层2内，所述电沉积金属层2和金刚石颗粒3构成的双侧金刚石复合镀层4成为带锯的双刃。

其中，所述复合电镀以瓦特型电镀液为电解液，主盐为氨基磺酸镍，阳极为镍丝或镍球，不锈钢带1为阴极，在电流密度为1A/dm²，温度为45℃的条件下，浸表面阳离子化的金刚石颗粒3采用埋沙法制备即可获得复合电沉积双面金刚石带锯。

不同宽度、不同长度、不同粒度的金刚石颗粒3构成不同规格的双刃带锯。

显然，上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述技术方案的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者调整。此时无需也无法对所有的实施方式予于穷举，而这些属于本发明技术方案所引申的显而易见的变化或者变动仍处于本发明的保护范围之内。

Claims

1.环形金刚石双刃带锯，包括钢带(1)，所述钢带(1)的首、尾端连接成环形，其特征在于：所述钢带(1)正、反面的两侧边缘包覆有金刚石复合镀层(4)，所述金刚石复合镀层(4)沿钢带(1)圆周方向连续或断续分布；所述金刚石复合镀层(4)包括电沉积金属层(2)和于电沉积金属层(2)上均布固结的金刚石颗粒(3)。

2.根据权利要求1所述的环形金刚石双刃带锯，其特征在于：所述电沉积金属层(2)为镍或镍钴合金。

3.根据权利要求1或2所述的金刚石双刃带锯，其特征在于：所述钢带(1)的宽度小于10mm，厚度小于0.3mm。

4.根据权利要求1或2所述的金刚石双刃带锯，其特征在于：所述钢带(1)为不锈钢带。

5.环形金刚石双刃带锯制作方法，其特征在于采取如下工艺步骤：

①、选取钢带(1)，并将钢带(1)的首、尾端焊接成环形；

②、选取尺寸大小合适的金刚石颗粒(3)，并分步处理：

第一步、金刚石颗粒(3)表面预处理，将所需金刚石颗粒(3)置于碱性溶液中去除表面油脂后，用清水洗涤；然后置于体积比为3:1的浓盐酸与浓硝酸中，去除金刚石颗粒(3)表面的金属氧化物后，用清水洗涤；

第二步，金刚石颗粒(3)表面阳离子化，将第一步处理后的金刚石颗粒(3)置于阳离子型表面活性剂溶液中，对阳离子型表面活性剂溶液施加0.1～0.2V的正电位，阳离子型表面活性剂的阳离子在电泳的作用下，在金刚石颗粒(3)表面形成一层带有正电荷的薄膜；

③、采用复合电镀法在钢带(1)正、反面的两侧边缘上沉积一层金属，并将表面阳离子化的金刚石颗粒(3)均匀固结在电沉积金属层(2)内；

④、所述电沉积金属层(2)为镍或镍钴合金，所述复合电镀法条件为：以瓦特型电镀液为电解液，主盐为氨基磺酸镍，阳极为镍球及镍合金球，钢带为阴极，电流密度为0.8A/dm²～1.0A/dm²，温度为45±5℃。

6.根据权利要求5所述的环形金刚石双刃带锯制作方法，其特征在于：所述电流密度为1A/dm²，所述温度为45℃。

7.根据权利要求5或6所述的环形金刚石双刃带锯制作方法，其特征在于：所述钢带(1)宽度小于10mm，厚度小于0.3mm。

8.根据权利要求5或6所述的环形金刚石双刃带锯制作方法，其特征在于：所述钢带(1)为不锈钢带。