CN105506718A - 一种磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺及磨粒图案化磁化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金刚石线锯生产技术领域，特别是一种制造磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺，包括以下步骤：放线：将芯线钢丝连续平顺地从原包装工字轮上放出；表面处理：去除芯线钢丝表面杂质，然后在芯线表面沉积金属镀层；图案化磁化；金刚石附着；金刚石固结；后处理：将得到的金刚石线锯通加热装置烘干，并消除镀层应力；收线：将所得绞合金刚石线锯绕在制定工字轮上得成品金刚石线锯。采用上述工艺后，本发明利用钢丝的铁磁性以及镀镍金刚石微粉的磁性，设计可控磁场磁化钢丝，实现微粉的可控定向排布。同时由于磁化后钢丝离开磁场后保留剩磁，其对金刚石微粉的吸附可进一步增强上粉能力，采用此工艺还可改善金刚石微粉的团聚与堆叠现象。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石线锯生产技术领域，特别是一种制造磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺及磨粒图案化磁化装置。
背景技术
金刚石线锯，简称金刚线，是在表面固结一层金刚石磨料微粒的高强度切割钢丝，用于切割单晶/多晶硅、蓝宝石、砷化镓、磁性材料、水晶等硬脆材料。相对于传统的游离砂浆切割方式，金刚线切割技术是革命性的进步。金刚线切割工艺已经在日本90％以上用户普及使用，在欧美20％以上用户使用。目前国内市场上的金刚线主要被国外公司垄断，在太阳能硅材料切割用的金刚线市场上，中国制造尚处于空白状态，国内太阳能硅材料切割用的金刚线基本全部采用进口，对外依存度很高，严重制约我国太阳能产能最大化的进一步发展。加紧研发和制造具有我国自主知识产权的金刚线，打破全靠进口采购的局面，为国内用户提供质优价廉的金刚线成发展关键。
与传统的钢线和砂浆切割方式相比，金刚线切割具有诸多优点：可实现高速切割，环保生产，成本低廉等等，而且与国外同类型产品相比具有明显的性价比优势。高速切割是针对传统的砂浆切割方式而言，速度是该传统工艺切割的2-3倍，能够使用户降低采购设备成本，同时也能使用户能够承接较大的订货量。环保生产也是针对传统的砂浆切割方式而言，传统工艺切割环境恶劣，不环保，且大量的砂浆需要回收处理，耗用大量的人力和财力成本，而金刚线切割工艺却无须砂浆，只需要水或是水基冷却清洁液就可以，真正实现了环保生产和制造。
当下采用传统钢线切割还属于主流，但随着对生产技术要求不断提高，传统钢线已经大大制约了生产发展，新型切割线面世显得尤为重要，而金刚石切割线研制成功就很好解决了这个问题。金刚线与由游离磨料进行线切割的加工技术相比，其优势非常明显，主要体现在以下方面：
1)效率高、寿命长，切割精度高，硅片质量好。
2)用金刚线替代碳化硅磨料，将更容易回收废渣中的多晶硅。据统计，约有40％的多晶硅没有得到利用，浪费在废渣中，难以与碳化硅分离。若采用金刚线切割，可以利用燃烧的方式分离并循环利用多晶硅。
3)可使用水溶性冷却液，废渣废料少更加环保。
4)加工件表面损伤小、挠曲变形小，切片薄、片厚一致性好，能切割大尺寸硅锭等。
5)综合成本可降低30％以上。
金刚石线锯为单股钢丝外以金属或树脂固结金刚石磨粒，其中树脂固结金刚石线锯由于树脂耐热性差及把持力逊于电镀金刚石线锯，主要应用于多晶硅片的切割；而电镀金刚石线锯可应用于各种硬脆材料的切割。
电镀金刚石线锯生产工艺依金刚石微粒分散方式不同可分为埋砂法和悬砂法，前者是将芯线钢丝埋入被电镀液淹没的金刚石粉中施加电流，由于离子迁移速率限制而生产效率低下，难以适用于大规模工业生产；后者是将金刚石微粒分散在镀液中，施加电流后在镀层生长过程中将金刚石磨粒包裹嵌入，但是由于磨粒在镀液中做随机布朗运动，附着在钢丝表面后难以避免产生团聚重叠现象。
发明内容
本发明需要解决的技术问题提供一种磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺及磨粒图案化磁化装置。
为解决上述的技术问题，本发明的一种制造磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺，包括以下步骤：
放线：将芯线钢丝连续平顺地从原包装工字轮上放出；
表面处理：去除芯线钢丝表面杂质，然后在芯线表面沉积金属镀层；
图案化磁化：表面处理后的芯线钢丝通过一个或多个高频磁头，在设定的磁场强度下被磁化，根据钢丝走线速度通过改变磁场强度或方向实现图案化；
金刚石附着：通过电化学共沉积法将金刚石微粒附着在芯线钢丝表面；
金刚石固结：将附着有金刚石微粒的芯线钢丝接通直流电源阴极并通过镀镍溶液，施加电流后芯线钢丝表面沉积镍层将金刚石微粒埋覆，得到金刚石线锯；
后处理：将得到的金刚石线锯通加热装置烘干，并消除镀层应力；
收线：将所得绞合金刚石线锯绕在制定工字轮上得成品金刚石线锯。
进一步的，所述步骤表面处理具体包括如下步骤：
(1)脱脂：将芯线钢丝通过一定温度70-90℃的碱性脱脂液中进行化学或电化学脱脂，除去表面油污及拉拔润滑剂；
(2)除锈：将细金属绳状芯线通过一定温度35-60℃的酸性溶液中进行化学或电化学处理，中和芯线表面碱性，并去除氧化层及钝化层从而活化表面；
(3)金属镀层沉积：将表面洁净的金属绳状芯线接通直流电源阴极通过高速镀镍液或镀铜液，施加电流后金属绳表面沉积金属镀层并将各股细丝包覆固结。
进一步的，所述步骤图案化磁化中所述磁场强度和方向由电磁铁提供。
本发明还包括一种磨粒图案化磁化装置，包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固定有主动皮带轮，所述主动皮带轮通过皮带与从动皮带轮传动连接，所述从动皮带轮与空心轴转动连接，所述从动皮带轮上固定有电磁铁。
进一步的，所述电磁铁包括高频磁头，所述高频磁头固定在磁头固定板上，所述磁头固定板固定在从动皮带轮上，所述高频磁头上绕制有线圈。
采用上述工艺后，本发明利用钢丝的铁磁性以及镀镍金刚石微粉的磁性，设计可控磁场磁化钢丝，实现微粉的可控定向排布。同时由于磁化后钢丝离开磁场后保留剩磁，其对金刚石微粉的吸附可进一步增强上粉能力，而由于磁力线的分布的不相交性与向外发散性，采用此工艺还可改善金刚石微粉的团聚与堆叠现象。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种磨粒图案化磁化装置的结构示意图。
图中：1为钢丝，2为固定板，3为中空轴，4为磁头固定板，5为高频磁头，6为线圈，7为从动皮带轮，8为皮带，9为主动皮带轮，10为驱动电机
具体实施方式
本发明的一种磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺，包括以下步骤：
放线：将芯线钢丝连续平顺地从原包装工字轮上放出；
表面处理：去除芯线钢丝表面杂质，然后在芯线表面沉积金属镀层；
图案化磁化：表面处理后的芯线钢丝通过一个或多个高频磁头，在设定的磁场强度下被磁化，根据钢丝走线速度通过改变磁场强度或方向实现图案化；
金刚石附着：通过电化学共沉积法将金刚石微粒附着在芯线钢丝表面；
金刚石固结：将附着有金刚石微粒的芯线钢丝接通直流电源阴极并通过镀镍溶液，施加电流后芯线钢丝表面沉积镍层将金刚石微粒埋覆，得到金刚石线锯；
后处理：将得到的金刚石线锯通加热装置烘干，并消除镀层应力；
收线：将所得绞合金刚石线锯绕在制定工字轮上得成品金刚石线锯。
进一步的，所述步骤表面处理具体包括如下步骤：
(1)脱脂：将芯线钢丝通过一定温度70-90℃的碱性脱脂液中进行化学或电化学脱脂，除去表面油污及拉拔润滑剂；
(2)除锈：将细金属绳状芯线通过一定温度35-60℃的酸性溶液中进行化学或电化学处理，中和芯线表面碱性，并去除氧化层及钝化层从而活化表面；
(3)金属镀层沉积：将表面洁净的金属绳状芯线接通直流电源阴极通过高速镀镍液或镀铜液，施加电流后金属绳表面沉积金属镀层并将各股细丝包覆固结。
如图1所示，本实施方式还包括一种磨粒图案化磁化装置，包括驱动电机10，所述驱动电机10的输出轴上固定有主动皮带轮9，所述主动皮带轮9通过皮带8与从动皮带轮7传动连接，所述从动皮带轮7与空心轴3转动连接，所述空心轴固定在固定板2上，所述从动皮带轮7上固定有电磁铁。
所述电磁铁包括高频磁头5，所述高频磁头5固定在磁头固定板4上，所述磁头固定板4固定在从动皮带轮7上，所述高频磁头5上绕制有线圈6。所述步骤图案化磁化中所述磁场强度和方向由电磁铁提供。
本发明磨粒图案化磁化装置的工作原理如下：将表面处理后的钢丝1穿过空心轴3，然后通过驱动电机10驱动主动皮带轮9转动，主动皮带轮9通过皮带8带动从动皮带轮7转动，也就带动高频磁头5和磁头固定板4的整体转动。在高频磁头5转动的过程中，通过给高频磁头5上的线圈6通电，从而产生磁场，根据钢丝1走线速度通过改变磁场强度或方向实现图案化。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (5)
1.一种磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
放线：将芯线钢丝连续平顺地从原包装工字轮上放出；
表面处理：去除芯线钢丝表面杂质，然后在芯线表面沉积金属镀层；
图案化磁化：表面处理后的芯线钢丝通过一个或多个高频磁头，在设定的磁场强度下被磁化，根据钢丝走线速度通过改变磁场强度或方向实现图案化；
金刚石附着：通过电化学共沉积法将金刚石微粒附着在芯线钢丝表面；
金刚石固结：将附着有金刚石微粒的芯线钢丝接通直流电源阴极并通过镀镍溶液，施加电流后芯线钢丝表面沉积镍层将金刚石微粒埋覆，得到金刚石线锯；
后处理：将得到的金刚石线锯通加热装置烘干，并消除镀层应力；
收线：将所得绞合金刚石线锯绕在制定工字轮上得成品金刚石线锯。
2.按照权利要求1所述的一种磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺，其特征在于，所述步骤表面处理具体包括如下步骤：
(1)脱脂：将芯线钢丝通过一定温度70-90℃的碱性脱脂液中进行化学或电化学脱脂，除去表面油污及拉拔润滑剂；
(2)除锈：将细金属绳状芯线通过一定温度35-60℃的酸性溶液中进行化学或电化学处理，中和芯线表面碱性，并去除氧化层及钝化层从而活化表面；
(3)金属镀层沉积：将表面洁净的金属绳状芯线接通直流电源阴极通过高速镀镍液或镀铜液，施加电流后金属绳表面沉积金属镀层并将各股细丝包覆固结。
3.按照权利要求1所述的一种磨粒图案化排布电镀金刚石线锯生产工艺，其特征在于：所述步骤图案化磁化中所述磁场强度和方向由电磁铁提供。
4.一种磨粒图案化磁化装置，其特征在于：包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固定有主动皮带轮，所述主动皮带轮通过皮带与从动皮带轮传动连接，所述从动皮带轮与空心轴转动连接，所述从动皮带轮上固定有电磁铁。
5.按照权利要求4所述的一种磨粒图案化磁化装置，其特征在于：所述电磁铁包括高频磁头，所述高频磁头固定在磁头固定板上，所述磁头固定板固定在从动皮带轮上，所述高频磁头上绕制有线圈。
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