CN105887170A - 一种电镀金刚石切割线的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种电镀金刚石切割线的制造方法，属于电镀技术领域，所述方法包括将表面化学镀镍磷合金层的金刚石颗粒进行热处理，使所述镍磷合金层形成网状裂纹。本发明通过热处理使金刚石颗粒表面的镍磷合金层产生网状裂纹，抑制了已固结到金属线上金刚石颗粒产生的尖端效应，从而避免了金刚石颗粒在金属线上的团聚现象，提高了金刚石颗粒分布的均匀性，提高了电镀金刚石切割线的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电镀金刚石切割线的制造方法，具体的说涉及采用表面有网状裂纹的镍磷合金层的金刚石颗粒制造电镀金刚石切割线的方法，属于电镀技术领域。
背景技术
电镀金刚石切割线是采用电镀的方法，将金刚石颗粒固结到金属线上制成的一种切割工具，主要应用于硅晶体、蓝宝石、陶瓷等硬脆材料的切割加工。电镀金刚石切割线的一般制造过程主要包括以下几个步骤：预镀、上砂、加厚。其中预镀是指在经过除油、除锈的金属线上电镀一层金属。上砂是指通过电镀的方法将金刚石颗粒初步固结到金属线上；加厚是指上砂后进一步电镀，以提高镀层对金刚石颗粒的把持力。
上砂过程是电镀金刚石切割线制造过程的关键工序，目前采用的上砂方法是通过搅拌使金刚石颗粒悬浮于电镀液中，金属线在电镀液中连续运行，和金属线接触的金刚石颗粒在电沉积的作用下粘附在金属线表面完成上砂过程。上砂过程中，金属线接上砂电源的阴极。为了提高电镀金刚石切割线的生产效率以及电镀层对金刚石颗粒的把持力，金刚石颗粒表面常采用化学镀镍的方法形成一层镍磷合金层，该镍磷合金层在电镀液中吸附电镀液中的正离子，从而使金刚石颗粒表面带有正电荷，带有正电荷的金刚石颗粒在金属线附近电场力的作用下容易吸附到金属线表面，在电沉积的作用下完成上砂过程。该制造电镀金刚石切割线的方法不足之处是：金刚石颗粒表面化学镀镍磷合金层具有导电性，一旦在上砂过程中固结到金属线上，金刚石颗粒表面的镍磷合金层便会成为阴极的一部分，参与阴极的电化学反应，产生放电现象。由于已固结到金属线上的金刚石颗粒高出金属线的表面，放电时会形成尖端效应，使其它金刚石颗粒再上砂时容易在电场力的作用下吸附到已固结到金属线的金刚石颗粒上，造成多个金刚石颗粒堆积，形成所谓的“团聚”现象，而金属线的其它地方的金刚石颗粒稀少，造成金刚石颗粒在金属线上的分布不均。团聚现象带来的缺点是使金刚石切割线的线径偏大，切割表面线痕大，切割质量差。电镀金刚石切割线上的金刚石颗粒一旦产生团聚，需要后续采用机械的方法将团聚的金刚石颗粒去掉，这必然增加了电镀金刚石切割线的制造成本。一般降低金刚石颗粒团聚以及分布不均匀采取的措施是：(1)降低金刚石颗粒表面镍磷合金层的厚度，增加镍磷合金层的电阻值。这样虽然能降低已固结到金属线上金刚石颗粒的放电，降低尖端效应，使团聚程度降低，但是由于镍磷合金层太薄，在酸性电镀液中容易产生腐蚀、脱落，电镀金刚石切割线无法长时间连续稳定生产。(2)电镀液中加入有机添加剂，降低尖端效应。常用的有机添加剂电镀添加剂中具有整平、光亮作用的有机物，如糖精钠等。这种方法虽然能一定程度上降低金刚石颗粒的团聚和分布不均匀性，但有机添加剂的加入降低了上砂效率，降低了电镀金刚石切割线的生产效率。
因此，提出一种能够有效降低金刚石颗粒的团聚和分布不均的金刚石切割线的制造方法是亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种能够降低金刚石颗粒的团聚，提高分布均匀性的电镀金刚石切割线的制造方法。
一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：包括将表面化学镀镍磷合金层的金刚石颗粒进行热处理，使所述镍磷合金层形成网状裂纹。
基于上述方法，一种电镀金刚石切割线的制造方法，包括以下步骤：
第一步：金刚石颗粒表面化学镀镍磷合金层，即：采用化学镀镍的方法在金刚石颗粒表面形成镍磷合金层；
第二步：将经过第一步处理的金刚石颗粒进行热处理，即：通过热处理使表面镍磷合金层产生网状裂纹；
第三步：将金刚石颗粒加入电镀液中并搅拌，即：将经过第二步处理金刚石颗粒按一定比例加入上砂装置的电镀液中并搅拌混合，使金刚石颗粒处于悬浮状态；
第四步：电镀金刚石切割线的电镀制造，即：使金属线以一定速度依次通过预镀装置、上砂装置和加厚装置，金属线接电镀电源的阴极，在通电的情况下依次完成预镀、上砂、加厚，从而完成电镀金刚石切割线的制造；
本发明中，所述第一步中采用的金刚石颗粒的粒径为5-50μm，所述镍磷合金层的增重为30-60％，镍磷合金层的增重是指镍磷合金层重量和金刚石颗粒重量的比值；所述镍磷合金层的磷含量的重量百分比为7-9％；
本发明中，所述第二步中，热处理为真空热处理，所述热处理的温度为300-600℃，热处理时间30～120分钟；
本发明中，所述第三步中上砂装置为常规的电镀金刚石切割线的上砂装置，所述电镀液为氨基磺酸镍镀镍液或硫酸镍镀镍液；所述金刚石颗粒按一定比例是指金刚石颗粒在电镀液中的终浓度为5-30克/升，金刚石颗粒的重量按经化学镀镍后的重量计算；
本发明中，所述第四步中所述预镀装置、上砂装置和加厚装置为常规的预镀装置、上砂装置和加厚装置，所述通电的情况是指阴极电流密度范围为5～15A/dm2，所述一定速度是指金属线的速度为5-20m/min；
本发明中，所述的金属线为线径不小于0.07mm的钢线；
优选的，所述的金属线为线径0.07～0.5mm的钢线；
优选的，所述的金属线为线径0.07～0.25mm的钢线；
所述第一步中使用的化学镀镍的方法为：硫酸镍20～25克/升，次亚磷酸钠15～25克/升，醋酸钠10～15克/升，PH值4～5，温度90～95℃。
本发明采用上述方法步骤进行电镀金刚石切割线的制造具有以下优点：
金刚石颗粒化学镀镍磷合金后表面形成的镍磷合金层为非晶态组织，经热处理，镍磷合金层由非晶态组织转变成晶态镍磷合金组织。转变过程中，镍磷合金层的体积发生收缩，从而在镍磷合金层中产生拉应力。在拉应力的作用下，金刚石颗粒表面的镍磷合金层产生开裂，形成网状裂纹，使镍磷合金层变成不连续的导电体。当金刚石颗粒沉积到金属线表面后，由于金刚石颗粒表面的镍磷合金层为不连续的导电体，金刚石颗粒表面只有和金属线接触镍磷合金层参与阴极放电反应。其它部分的镍磷合金层不参与阴极放电反应，因此抑制了已固结到金属线上金刚石颗粒产生的尖端效应，使游离金刚石颗粒再上砂时能够均匀地分布于金属线上，从而避免了金刚石颗粒在金属线上的团聚现象，提高了金刚石颗粒分布的均匀性。
有益效果：
本发明提供的一种电镀金刚石切割线的制造方法解决了现有电镀金刚石切割线生产中，电镀金刚石切割线表面金刚石颗粒团聚、分布不均的缺点，提高了电镀金刚石切割线的质量。本发明提供的方法步骤简单，不改变原有电镀金刚石切割线生产装置的结构，具有良好的可实施性。
附图说明
图1金刚石颗粒经常规化学镀镍磷合金表面形成的镍磷合金层照片
图2经热处理后金刚石颗粒表面镍磷合金层形成的网状裂纹照片
图3采用本发明提供的方法制造的电镀金刚石切割线的照片
图4采用传统方法制造的电镀金刚石切割线的照片
图5采用本发明提供的方法制造的电镀金刚石切割线的照片
图6采用传统方法制造的电镀金刚石切割线的照片
图7采用本发明提供的方法制造的电镀金刚石切割线的照片
图8采用传统方法制造的电镀金刚石切割线的照片
图9本发明一种电镀金刚石切割线的制造方法的示意图
图10金刚石切割线制造过程中依次进过预镀装置、上砂装置、加厚装置的示意图
图11本发明一种电镀金刚石切割线的制造方法中上砂过程示意图
图中：1-金属线；2-镀镍层；3-金刚石颗粒；4-游离金刚石颗粒；5-镍磷合金层；6-网状裂纹；7-预镀装置；8-上砂装置；9-加厚装置
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
金属线直径0.10mm，金刚石颗粒粒径8-12μm的电镀金刚石切割线的制造
一种电镀金刚石切割线的制造方法，如图10所示，步骤如下：
第一步：金刚石颗粒表面化学镀镍磷合金层，即：采用化学镀镍的方法在金刚石颗粒表面形成镍磷合金层，如图1所示；
所述金刚石颗粒的粒径为8-12μm，镍磷合金层的增重量为60％，镍磷合金层的增重是是指镍磷合金层重量和金刚石颗粒重量的比值；所述镍磷合金层的磷含量的重量百分比为7％；化学镀镍磷合金层的方法为：硫酸镍20克/升，次亚磷酸钠15克/升，醋酸钠10克/升，PH值4，温度90℃；
第二步：将经过第一步处理的金刚石颗粒进行热处理，即：通过热处理使金刚石颗粒表面镍磷合金层产生网状裂纹，如图2所示；
所述热处理为真空热处理，所述热处理的温度为400℃，热处理时间80分钟；
第三步：将金刚石颗粒加入电镀液中并搅拌，即：将经过第二步处理金刚石颗粒按5克/升的比例加入上砂装置8的电镀液中并搅拌混合，使金刚石颗粒处于悬浮状态，金刚石颗粒的重量按经化学镀镍后的重量计算；
第四步：电镀金刚石切割线的电镀制造，即：使直径0.10mm金属线1以一定速度依次通过预镀装置7、上砂装置8和加厚装置9，金属线1接电镀电源的阴极，在通电的情况下依次完成预镀、上砂、加厚，从而完成电镀金刚石切割线的制造；
本实施例1中，所述第三步中上砂装置8为常规的电镀金刚石切割线的上砂装置，所述电镀液为氨基磺酸镍镀镍液；
本实施例1中，如图11所示，所述第四步中所述预镀装置7、上砂装置8和加厚装置9为常规的预镀装置、上砂装置和加厚装置，所述通电的情况是指阴极电流密度为5A/dm2，所述一定速度是指金属线的速度为18m/min；
本实施例1中，所述的金属线1为线径0.10mm的钢线。
通过以上方法，本实施例1制作的金刚石切割线如图3所示。从图3中看出，金刚石颗粒分布的均匀。
对比例1
基线直径0.10mm，金刚石颗粒粒径8-12μm的金刚石切割线的制造
本对比例1采用的制造电镀金刚石切割线的方法和实施例1基本相同，不同之处在于本对比实施例1中的电镀金刚石切割线的制作过程中没有实施例1中所述的第二步，也就是没有通过热处理使金刚石颗粒表面镍磷合金层产生网状裂纹，本对比例1中的电镀金刚石切割线的制作方法的其它过程和实施例1中所述的第一步、第三步、第四步相同。
本对比例1制作的电镀金刚石切割线如图4所示。从图4中看出，金刚石颗粒分布的不均匀，存在明显团聚现象。
实施例2
金属线直径0.20mm，金刚石颗粒粒径30-40μm的电镀金刚石切割线的制造
一种电镀金刚石切割线的制造方法，如图10所示，步骤如下：
第一步：金刚石颗粒表面化学镀镍磷合金层，即：采用化学镀镍的方法在金刚石颗粒表面形成镍磷合金层；
所述金刚石颗粒的粒径为30-40μm，镍磷合金层的增重量为30％，镍磷合金层的增重是指镍磷合金层重量和金刚石颗粒重量的比值；所述镍磷合金层的磷含量的重量百分比为9％；化学镀镍磷合金层的方法为：硫酸镍：20克/升，次亚磷酸钠，25克/升，醋酸钠，14克/升，PH值5，温度，95℃；
第二步：将经过第一步处理的金刚石颗粒进行热处理，即：通过热处理使金刚石颗粒表面镍磷合金层产生网状裂纹；
所述热处理为真空热处理，所述热处理的温度为600℃，热处理时间30分钟；
第三步：将金刚石颗粒加入电镀液中并搅拌，即：将经过第二步处理金刚石颗粒按30克/升的比例加入上砂装置8的电镀液中并搅拌混合，使金刚石颗粒处于悬浮状态，金刚石颗粒的重量按经化学镀镍后的重量计算；
第四步：电镀金刚石切割线的电镀制造，即：使直径0.20mm金属线1以一定速度依次通过预镀装置7、上砂装置8和加厚装置9，金属线1接电镀电源的阴极，在通电的情况下依次完成预镀、上砂、加厚，从而完成电镀金刚石切割线的制造；
本实施例2中，所述第三步中上砂装置8为常规的电镀金刚石切割线的上砂装置，所述电镀液为硫酸镍镀镍液；
本实施例2中，如图11所示，所述第四步中所述预镀装置7、上砂装置8和加厚装置9为常规的预镀装置、上砂装置和加厚装置，所述通电的情况是指阴极电流密度为14A/dm2，所述一定速度是指金属线1的速度为6m/min；
本实施例2中，所述的金属线1为线径0.20mm的钢线。
通过以上方法，本实施例2制作的电镀金刚石切割线如图5所示。从图5中看出，金刚石颗粒分布的均匀。
对比例2
基线直径0.20mm，金刚石颗粒粒径30-40μm的金刚石切割线的制造
本对比实施例2采用的制造电镀金刚石切割线的方法和实施例2基本相同，不同之处在于本对比实施例2中的电镀金刚石切割线的制作过程中没有实施例2中所述的第二步，也就是没有通过热处理使表面镍磷合金层产生网状裂纹，本对比例2中的电镀金刚石切割线的制作方法的其它过程和实施例2中所述的第一步、第三步、第四步相同。
本对比施例2制作的电镀金刚石切割线如图6所示。从图6中看出，金刚石颗粒分布的不均匀，存在金刚石颗粒团聚现象。
实施例3
金属线直径0.25mm，金刚石颗粒粒径40-50μm的电镀金刚石切割线的制造
一种电镀金刚石切割线的制造方法，如图10所示，步骤如下：
第一步：金刚石颗粒表面化学镀镍磷合金层，即：采用化学镀镍的方法在金刚石颗粒表面形成镍磷合金层；
所述金刚石颗粒的粒径为40-50μm，镍磷合金层的增重量为50％，镍磷合金层的增重是指镍磷合金层重量和金刚石颗粒重量的比值；所述镍磷合金层的磷含量的重量百分比为8％；化学镀镍磷合金层的方法为：硫酸镍：20克/升，次亚磷酸钠，15克/升，醋酸钠，14克/升，PH值5，温度，90℃；
第二步：将经过第一步处理的金刚石颗粒进行热处理，即：通过热处理使金刚石颗粒表面镍磷合金层产生网状裂纹；
所述热处理为真空热处理，所述热处理的温度为300℃，热处理时间120分钟；
第三步：将金刚石颗粒加入电镀液中并搅拌，即：将经过第二步处理金刚石颗粒按30克/升的比例加入上砂装置8的电镀液中并搅拌混合，使金刚石颗粒处于悬浮状态，金刚石颗粒的重量按经化学镀镍后的重量计算；
第四步：电镀金刚石切割线的电镀制造，即：使直径0.25mm金属线1以一定速度依次通过预镀装置7、上砂装置8和加厚装置9，金属线1接电镀电源的阴极，在通电的情况下依次完成预镀、上砂、加厚，从而完成电镀金刚石切割线的制造；
本实施例2中，所述第三步中上砂装置8为常规的电镀金刚石切割线的上砂装置，所述电镀液为硫酸镍镀镍液；
本实施例2中，如图11所示，所述第四步中所述预镀装置7、上砂装置8和加厚装置9为常规的预镀装置、上砂装置和加厚装置，所述通电的情况是指阴极电流密度为15A/dm2，所述一定速度是指金属线1的速度为5m/min；
本实施例2中，所述的金属线1为线径0.25mm的钢线。
通过以上方法，本实施例2制作的电镀金刚石切割线如图7所示。从图7中看出，金刚石颗粒分布的均匀。
对比例3
基线直径0.25mm，金刚石颗粒粒径40-50μm的金刚石切割线的制造
本对比实施例3采用的制造电镀金刚石切割线的方法和实施例3基本相同，不同之处在于本对比实施例3中的电镀金刚石切割线的制作过程中没有实施例3中所述的第二步，也就是没有通过热处理使表面镍磷合金层产生网状裂纹，本对比例3中的电镀金刚石切割线的制作方法的其它过程和实施例3中所述的第一步、第三步、第四步相同。
本对比施例2制作的电镀金刚石切割线如图8所示。从图8中看出，金刚石颗粒分布的不均匀，存在金刚石颗粒团聚现象。
通过实施例1、对比例1、实施例2、对比例2、实施例3、对比例3可以看出，采用本发明所述方法进行电镀金刚石切割线的制造具有以下优点：
如图9所示，金刚石颗粒化学镀镍磷合金后表面形成的镍磷合金层5为非晶态组织，经热处理，镍磷合金层5由非晶态组织转变成晶态镍磷合金组织。转变过程中，镍磷合金层5的体积发生收缩，从而在镍磷合金层5中产生拉应力。在拉应力的作用下，金刚石表面的镍磷合金层5产生开裂，形成网状裂纹6，使镍磷合金层5变成不连续的导电体。当金刚石颗粒3沉积到金属线1表面后，由于金刚石颗粒3表面的镍磷合金层5为不连续的导电体，金刚石颗粒3表面只有和金属线1接触镍磷合金层参与阴极放电反应。其它部分的镍磷合金层不参与阴极放电反应，因此抑制了已固结到金属线1上金刚石颗粒3产生的尖端效应，使游离金刚石颗粒4再上砂时能够均匀地分布于金属线1上，从而避免了金刚石颗粒在金属线上的团聚现象，提高了金刚石颗粒分布的均匀性。
综上所述，本发明提供的一种电镀金刚石切割线的制造方法解决了现有电镀金刚石切割线生产中，电镀金刚石切割线表面金刚石颗粒团聚、分布不均的缺点，提高了电镀金刚石切割线的质量。本发明提供的方法步骤简单，不改变原有电镀金刚石切割线生产装置的结构，具有良好的可实施性。
上述实施例，仅为对本发明的技术方案作进一步详细说明的具体个例，本发明并非仅限定于此。凡是在本发明公开的范围之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：包括将表面化学镀镍磷合金层的金刚石颗粒进行热处理，使所述镍磷合金层形成网状裂纹。
2.基于权利要求1所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
第一步：金刚石颗粒表面化学镀镍磷合金层；
第二步：将经过第一步处理的表面化学镀镍磷合金层的金刚石颗粒进行热处理，形成网状裂纹；
第三步：将经过第二步处理的金刚石颗粒加入电镀液中并搅拌，使金刚石颗粒处于悬浮状态；
第四步：金刚石切割线的电镀制造。
3.根据权利要求2所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：第一步中所述金刚石颗粒的粒径为5-50μm，所述镍磷合金层的增重为30-60％，所述镍磷合金层的磷含量的重量百分比为7-9％。
4.根据权利要求1或2所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：所述热处理为真空热处理，所述热处理的温度为300-600℃，热处理时间30分钟～120分钟。
5.根据权利要求2所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：第三步所述电镀液为氨基磺酸镍镀镍液或硫酸镍镀镍液。
6.根据权利要求2或5所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：所述金刚石颗粒在加入电镀液中后终浓度为5-30克/升。
7.根据权利要求2所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：第四步具体方法为使金属线以一定速度依次通过预镀装置、上砂装置和加厚装置，金属线接电镀电源的阴极，在通电的情况下依次完成预镀、上砂、加厚，从而完成电镀金刚石切割线的制造。
8.根据权利要求7所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：所述通电的情况是为阴极电流密度范围为5～15A/dm2，所述一定速度是指金属线的速度为5-20m/min。
9.根据权利要求7所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：所述金属线为线径不小于0.07mm的钢线。
10.根据权利要求9所述的一种电镀金刚石切割线的制造方法，其特征在于：所述金属线为线径0.07～0.5mm的钢线。
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