CN105862108A - 采用旋转磁场发生装置的金刚石线的生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用旋转磁场发生装置的金刚石线的生产装置，其生产装置包括：上砂筒和适于穿行于该上砂筒的中心轴的钢丝线，该钢丝线呈负极，上砂筒的下端设有旋转磁场发生装置。上述生产方法，包括：A、钢丝线的表面处理；B、配制镀液；C、将电镀液放入上砂槽中，并将电镀液由上砂槽输入上砂筒中，再在上砂筒内的镍块上接入直流阳极；D、使钢丝线从上砂筒的下端中心穿入，再从上端中心穿出，并在处于穿行状态的钢丝线上接入直流阴极，同时所述旋转磁场发生装置生成绕该上砂筒的中心轴旋转的磁场，磁力线切割上砂筒内的镀液，使镀液中产生径向电流并使经阳离子处理的金刚石颗粒与镍离子一同结合在所述钢丝线上。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石线的技术领域，具体是一种应用金刚石线的生产装置生产金刚石线的方法。
背景技术
硬脆材料如硅晶体、蓝宝石、石英晶体材料等在近几年得到了高速发展，而切割这些材料的工艺主要有内外圆切割和线锯切割等，由于线锯切割的优点：高效、低成本、窄切缝、污染小已基本取代了其他的切割方法。而线锯切割中金刚石线的切割有大大优于砂线切割，金刚石线的切割效率是砂线切割的3倍，切缝更小，特别是硅片切割，金刚石线切割的硅片光能转换率高于砂线切割的硅片。
目前市场上金刚石线的常规生产方法是采用落砂法和埋砂法，其制作方法是由放线伦放出金属裸线，经过除油、除漆、预镀镍、上砂、镀镍加厚、清洗、烘干、收线等工序，而落砂法和埋砂法的区别是线在水平移动时落砂法是从线的上方将金刚石微粉均匀地撒在镀液里移动的线上，而埋砂法是将移动的裸线从镀液里金刚石微粉中穿过。这两种方法的弊端是速度慢，且金刚石颗粒收到自重和移动过程中阻力的影响，都不能均匀分布在钢丝线上，从而影响切割效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺方法简单，操作方便，金刚石颗粒在钢丝线上快速沉淀，且沉积均匀性好，沉积密度可以根据需要调控，电镀层对金刚石颗粒的把持力高的金刚石线的生产装置及金刚石线的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金刚石线的生产装置，其包括上砂筒、固定在该上砂筒内壁上的呈正极的镍块和适于穿行于该上砂筒的中心轴的钢丝线，该钢丝线呈负极，邻近所述上砂筒的上端口、或上砂筒的底部、或所述上砂筒的外周设有旋转磁场发生装置，该旋转磁场发生装置适于生成绕该上砂筒的中心轴旋转的磁场，该磁场旋转时磁力线适于切割上砂筒内的镀液，使镀液中产生径向电流并使经阳离子处理的金刚石颗粒与镍离子一同结合在所述钢丝线上。
作为一种实施方式，所述旋转磁场发生装置包括：设于一旋转支架上的同圆周径向对称分布的多对磁块，所述圆周的圆心在所述上砂筒的中心轴上。径向对称的一对磁块的相邻端的磁极相同，相邻磁块的内侧端的磁极相反。磁块为永磁体或电磁铁。
作为一种优化实施方式，所述上砂筒包括非金属材质的外筒体、套设于该外筒体内的双层网状筒体，所述镍块固定在该双层网状筒体的筒壁中，且该上砂筒垂直设置。镍块适于在电镀过程中释放出镍离子，采用双层网状筒体放置镍块，可方便镍块的更换。作为优选的方案，镍块包括沿上砂筒的中心轴均匀、水平同圆周分布的多块，镍块也可以是水平固定在外筒体中的镍圈，该镍圈与所述上砂筒同中心轴。本发明在外筒体内设置双层网状筒体，可方便镍块的装配和定期更换；作为进一步优选的方案，所述双层网状筒体采用金属网制成，优选钛网；使用时，只需将该金属网连接直流阳极，即可使各镍块呈正极，方便了装配；同时，金属网不易屏蔽磁场，且可使电离出的镍离子围绕钢丝线均匀分布。
所述磁块的内侧端面为适于与所述上砂筒的外壁配合的圆弧面，以使磁块端部的磁力线沿着筒壁均匀分布，且该磁块的内侧端的横截面呈喇叭状，以扩大磁块端部的面积，提高磁力线的覆盖面积，进而提高电镀效果。
所述上砂筒的下端口密封连接有底板，该底板的中心设有适于使所述钢丝线穿行的中心通孔，所述上砂筒的正下方设有用于收集并存储电镀液的上砂槽，该上砂槽中的电镀液通过泵输入所述上砂筒，以使电镀液循环利用。
应用所述生产装置的金刚石线的生产方法，其包括如下步骤：
A、钢丝线的表面处理；
B、配制镀液；
C、将电镀液放入上砂槽中，并将电镀液由上砂槽输入上砂筒中，再在上砂筒上内的镍块上接入直流阳极；
D、使钢丝线从上砂筒的下端中心穿入，再从上端中心穿出，并在处于穿行状态的钢丝线上接入直流阴极，同时所述旋转磁场发生装置生成绕该上砂筒的中心轴旋转的磁场，磁力线切割上砂筒内的镀液，使镀液中产生径向电流并使经阳离子处理的金刚石颗粒与镍离子一同结合在所述钢丝线上；
E、固砂和收线：先是镀镍并使镀层为金刚石颗粒粒径的1/2至1/3，再依次经过清洗、烘干和收线。
配制电镀液时，每升镀液中包括：金刚石微粉20-60克拉、氨基磺酸镍200-600g、氯化镍10-40g、硼酸30-50g。
为防止电镀液的结晶，电镀液保持在40-60℃。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
（1）本发明的电镀液由金刚石微粉、氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸和水混合搅拌而成，其金刚石颗粒经搅拌后呈悬浮状态，在本配方中由于氨基磺酸镍具有不挥发、内应力低、电镀速度快、溶解度大等特性，所以使用氨基磺酸镍为电镀主盐的镀液能获得比硫酸镍为电镀主盐的镀液机械性能更优良的金属镀层，具体表现在：a、氨基磺酸镍的电流密度范围比硫酸镍的范围要大得多，所以镀液电流的效率高，可节约电镀的时间，从而提高了生产效率；b、以氨基磺酸镍为电镀主盐的镀液，镀层结晶细致，均匀平滑，色泽光亮；c、以氨基磺酸镍为电镀主盐的镀液，镀层内应力低，沉积速度快，延展性好，镀层含硫量低于0.003%；d、氨基磺酸镍无污染、无臭味、对人体毒性小，而硫酸镍对人体有毒、遇水放热引起水的沸腾而伤害人的表皮、接触尘沫及有机物、有时能引起燃烧或爆炸、气雾化后对环境的污染较大。
（2）本发明的金刚石线的生产装置适于生成绕该上砂筒的中心轴旋转的磁场，该磁场旋转时磁力线适于切割上砂筒内的镀液，使镀液中产生径向电流并使经阳离子处理的金刚石颗粒与镍离子一同均匀地结合在所述钢丝线上。
（3）本发明将上砂筒垂直放置，适于使钢丝线四周的金刚石颗粒对金刚石线的受力所受外界阻力影响相等，加上电镀液是从上砂槽中由泵输出，使电镀液中金刚石颗粒始终处于悬浮状，所以本发明能使金刚石颗粒均匀地电镀到钢丝线上。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为实施例中的旋转磁场发生装置的结构图。
具体实施方式
实施例1
见图1，本实施例的金刚石线的生产装置，包括上砂筒1、设于上砂筒1内的镍块和适于穿行于该上砂筒1的中心轴的钢丝线2，该钢丝线2呈负极，上砂筒1的底部设有旋转磁场发生装置，该旋转磁场发生装置适于生成绕该上砂筒的中心轴旋转的磁场，该磁场旋转时磁力线适于切割上砂筒1内的镀液，使镀液中产生径向电流并使经阳离子处理的金刚石颗粒与镍离子一同结合在所述钢丝线2上。
所述旋转磁场发生装置包括：设于一电机驱动其旋转的旋转支架3上的同圆周径向对称分布的2至8对磁块4，所述圆周的圆心在所述上砂筒1的中心轴上。旋转支架3由非导磁材料制成，如ABS等材料。
径向对称的一对磁块4的相邻端的磁极相同，相邻磁块4的内侧端41的磁极相反。磁块4为永磁体或电磁铁，各磁块4工作时的磁性强度相同；工作时，通过调整电磁铁的磁性强度或旋转支架3的转速，特征电镀的速度。
所述上砂筒1包括非金属材质的外筒体、套设于该外筒体内的由钛网制成的双层网状筒体，双层网状筒体的筒壁中固定有镍块，且该上砂筒垂直设置。作为优选的方案，镍块包括沿上砂筒的中心轴均匀、水平同圆周分布的多块，（若不采用双层网状筒体，镍块可以是水平固定在外筒体中的镍圈，该镍圈与所述上砂筒同中心轴。所述镍块或镍圈通过螺钉直接固定在外筒体的内壁上）。
所述磁块的内侧端面为适于与所述上砂筒的外壁配合的圆弧面，且该磁块的内侧端的横截面呈喇叭状。
所述上砂筒的下端口密封连接有底板，该底板的中心设有适于使所述钢丝线穿行的中心通孔，所述上砂筒的正下方设有用于收集并存储电镀液的上砂槽，该上砂槽中的电镀液通过泵输入所述上砂筒。
实施例2
本实施例的金刚石线的生产方法包括下述步骤：
第一步：刚丝线的表面处理
首先是对钢丝线表面的油脂和氧化层进行清洗，清洗的方法是先用碱液清洗后水洗，再用弱酸清洗后再水洗。
第二步：选择合适的金刚石颗粒
金刚石颗粒的大小是根据钢丝线径的大小而不同而确定，金刚石颗粒的大小以10-50um为宜，同时选用的金刚石颗粒应被阳离子处理过为妥，因为金刚石颗粒质量的好坏将决定金刚石线的质量的好坏。
第三步：配制金刚石电镀液
金刚石电镀液的好坏决定金刚石颗粒与钢丝线的结合强度以及结合的时间，所以在整个金刚石线的生产过程中金刚石电镀液决定着金刚石颗粒能否有效地镀到钢丝裸线上，以及镀在钢丝裸线上的效果，所以该配方是本发明的一个重要的辅助环节。电镀液的配制方法是每升电镀液中包括：金刚石微粉20-60克拉、氨基磺酸镍200-600g、氯化镍10-40g、硼酸30-50g。
第四步：将金刚石颗粒电镀到钢丝裸线上
该过程是本发明的一个重要环节，其方法是先将电镀液放入上砂槽以便使用，再将钢丝线从上砂筒的底部中心位置穿入再从上砂筒的上部的中心位置穿出，穿好钢丝线后再将电镀液用泵打入上砂筒中。
这个过程的原理是：由于钢丝线是直流电负极，而上砂筒是直流电正极，且钢丝线又处于上砂筒的中心轴上，这样在上砂筒中就形成了一个以钢丝线为中心的电场，在电场的作用下，上砂筒中的镍块会分解出呈阳性的镍离子进入电镀液中，而电镀液中的镍离子则会游离到钢丝线上并还原成镍分子，以镍的形式将吸附在钢丝线上的金刚石颗粒一同包裹在钢丝线上，这就形成了一个电镀槽。为了使金刚石颗粒能够均匀地吸附在钢丝线上，其方法是在上砂筒的下方安装一个环形的电磁场，由于在此之前金刚石颗粒已作阳离子处理，具体的方法是先在金刚石颗粒表面包一层镍离子，当电磁环形磁铁旋转时其磁力线与镀液中的金刚石颗粒呈垂直方向的运动，这样镀液中的磁力就会转化为电力从而使金刚石颗粒带电并有阳极呈现，而钢丝线是带负极电流的，所以金刚石颗粒受静电的作用而有规律地吸附到钢丝线上，当钢丝线从下方的电磁场中运动到上方的上砂筒中时，钢丝线上所吸附的金刚石颗粒就会与游离到负极上还原的镍分子一同结合在钢丝线上，这是电镀原理。
第五步：固砂和收线
该过程是为了巩固金刚石颗粒钢丝线上的把持力，当金刚线从上砂筒穿出后，首先是镀镍，以加厚镀层，并使镀层为金刚石颗粒粒径的1/2至1/3，再依次经过清洗、烘干并收线，即可得到成型产品。
在制作生产金刚石线工具时应注意，由于电镀液是酸性的，且需要加热，因此选择的材料应以耐酸耐温的材料为宜。而从上砂槽中输入到上砂筒中的镀液，为保持镀液中金刚石颗粒一直保持悬浮状态，镀液必需一直向上砂筒中输入，所以在上砂筒的上端应设有回流的出口，这样镀液就可以循环使用了，综上所述，本发明工艺简单，操作方便，上砂速度快，金刚石微粉利用率高，所生产的金刚石线在电镜下，无堆积，钢丝线四周颗粒分布均匀，是一种高效快速生产金刚石线的方法。
实施例3
选用0.11mm的钢丝线，将线穿入设备中；
配制金刚石电镀液：称取氨基磺酸镍60000g、 氯化镍3000g、硼酸4500g，将这些化学原料放入电镀液配制槽中，向配制电镀液的槽中加入纯水并不断搅拌，最终镀液达到150升，抽取电镀液70升加入到电镀槽中，再在电镀槽中加入2100g经过阳离子处理的金刚石微粉，搅拌电镀液并加热至50度，电镀液配制结束。
开动收线机，速度调至每分钟3米，对钢丝线施加0.5安培的直流电，这时0.11mm的钢丝线在导轮的牵引下从上砂筒中穿出，金刚石颗粒就被均匀地镀到钢丝线上，经过加厚、冲洗和烘干后即制成成品金刚石线。
实施例4
选用0.25mm的钢丝线，将线穿入设备中；
配制金刚石电镀液：称取氨基磺酸镍60000g、 氯化镍3000g、硼酸4500g，将这些化学原料放入电镀液配制槽中，向配制电镀液的槽中加入纯水并不断搅拌，最终镀液达到150升，抽取电镀液70升加入到电镀槽中，再在电镀槽中加入2800g经过处理的金刚石微粉，搅拌电镀液并加热至50度，电镀液配制结束。
开动收线机，速度调至每分钟3米，对钢丝线施加0.75安培的直流电，这时0.25mm的钢丝线在导轮的牵引下从上砂筒中穿出，金刚石颗粒就被均匀地镀到钢丝线上，经过加厚、冲洗和烘干后即制成成品金刚石线。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种金刚石线的生产装置，包括上砂筒、固定在该上砂筒内壁上的呈正极的镍块和适于穿行于该上砂筒的中心轴的钢丝线，该钢丝线呈负极，其特征在于：
邻近所述上砂筒的上端口设有旋转磁场发生装置，该旋转磁场发生装置适于生成绕该上砂筒的中心轴旋转的磁场，该磁场旋转时磁力线适于切割上砂筒内的镀液，使镀液中产生径向电流并使经阳离子处理的金刚石颗粒与镍离子一同结合在所述钢丝线上；
所述旋转磁场发生装置包括：设于一旋转支架上的同圆周径向对称分布的多对磁块，所述圆周的圆心在所述上砂筒的中心轴上；
径向对称的一对磁块的相邻端的磁极相同，相邻磁块的内侧端的磁极相反；
磁块为电磁铁；
所述上砂筒包括非金属材质的外筒体、套设于该外筒体内的双层网状筒体，所述镍块固定在该双层网状筒体的筒壁中，且该上砂筒垂直设置；
所述磁块的内侧端面为适于与所述上砂筒的外壁配合的圆弧面，以使磁块端部的磁力线沿着筒壁均匀分布；
旋转支架由ABS材料制成。
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