CN106283163A - 生产复合电镀金刚石线的上砂槽及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产复合电镀金刚石线的上砂槽及其使用方法。电镀上砂槽主要包括上砂槽体、进液循环装置、进液分布装置、钢线传送装置等。本装置采用多级分布管的进液分布装置由上砂区的底部进液，整个上砂区的纵向区域的进液流场分布基本均匀一致，且流速可控，使得浸在整个上砂区内的钢丝母线附近的金刚石微粒纵向分布均匀，通电电镀后金刚石微粉在钢丝母线上的上砂速率可控，微粉不易团聚且分布良好。本发明可连续化生产金刚石微粉分布良好、线径均匀一致、切割性能优良的电镀金刚石线，结构合理、生产高效、原料利用率高。

Description

生产复合电镀金刚石线的上砂槽及其使用方法

技术领域

本发明涉及复合电镀技术领域，特别涉及一种用于生产复合电镀金刚石线的上砂槽装置及其使用方法。

背景技术

随着国家对新能源战略计划的指定和实施，太阳能的开发和利用变得越来越重要，近年来太阳能光伏发电对大面积硅片的需求量也不断增加。由于半导体制造技术的成熟，硅片其他方面的制造成本不断下降，但受限于切割技术的发展，光伏用硅片的切割成本一直居高不下，仍占总制造成本的30％左右。我国目前切割硅晶片的主要仍是游离磨料切割技术，其切割原理是利用钢丝的快速运动将含磨料的切削液带入工件的切缝中，由此产生切削作用。但游离磨料切割方法存在着切割效率低、工件成品率低、钢丝寿命短、切割浆料用量大且回收困难等明显缺陷。

为了解决游离磨料切削技术的问题，逐渐发展对固结磨料切割技术的研究，主要有树脂结合金刚线和复合电镀金刚线两种。树脂结合金刚线采用树脂作为粘结剂将金刚石微粉粘结在钢丝母线上，主要应用于纯度低的多晶切片，树脂金刚线虽有不易断线的优点，但其金刚石微粉容易脱落、寿命短、综合切片成本下降不明显等缺点也限制了其大规模应用前景。复合电镀金刚线采用电镀镍层将金刚石微粉粘结在钢丝母线上，粘结强度高，刚性好，主要应用于纯度高的单晶切片，具有切割速度快、钢线寿命长、切片成本下降显著的优点，随着对具有更高光电转化效率的单晶硅切片的需求持续增长，其应用前景非常广阔。

复合电镀金刚线的生产过程主要包括酸洗、碱洗、预镀、上砂、加厚等工艺工序，其中，上砂工序是最为重要关键的步骤，也是决定成品金刚线的切割性能的决定性工序。目前现有技术生产的电镀金刚线的主要问题在于金刚石微粉在钢丝母线上分布不佳、局部有团聚、成品线线径均匀度差，导致金刚石线寿命缩短、在工件切割表面有划痕等问题，而究其主因，仍在于其电镀工艺中上砂槽结构设计有所不足。如何通过优化电镀上砂槽的设计以实现良好的上砂效果，并进一步优化成品金刚线的切割性能，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以金刚石微粉在钢丝母线上不团聚且分布良好的金刚石线的复合电镀金刚石线上砂槽，同时提供这种上砂槽的使用方法。

为实现上述目的所采取的技术方案是：

一种生产复合电镀金刚石线的上砂槽，所述上砂槽包括上砂槽体、进液循环装置、进液分布装置、钢线传送装置等。

所述上砂槽体包括三个区域，中间区域为上砂区，两个边区域为溢流区，三个区域的中间隔板装有液位调整板；

进一步的，上砂槽体的上砂区的下部区域截面为下窄梯形或半圆弧形，优先下窄梯形；

进一步的，上砂槽体的上砂区的一侧装有钛篮，钛篮内装有镍球，钛篮连接电镀电源的正极，镍球为牺牲阳极；钛篮的长度覆盖上砂区纵向区域的90％以上；

进一步的，上砂槽体的溢流区下部有溢流回流管；

进一步的，液位调整板上开的竖直槽为钢线提供走线通道，竖直槽的开槽位置可为中侧、偏左侧或偏右侧，优选中侧；通过调整板的竖直槽宽度和板高可调节上砂区的液位高度。

所述进液循环装置包括缓冲储液罐、循环泵、进液分布装置等，缓冲储液罐内装有搅拌器和加热器，搅拌器用于对电镀液和金刚石微粉进行混合和分散，加热器用于对电镀液体系进行加热。

进一步的，所述进液分布装置由多级分布管构成，循环泵出口处的一级分布管分成二路二级分布管，二路二级分布管再分成四路三级分布管，四路三级分布管再分成若干路四级分布管，与上砂区底部连接；分布管的级数可为二～六级，优选四级；终级分布管的路数为二的倍数，路数以布置的管管之间间距小于管通径的五倍为宜，优选二～三倍管通径。

所述钢线传送装置用于实现钢线走线，主要包括两对导电轮和两对传送轮，但不限于此。两对导电轮连接电镀电源的负极，作为电镀阴极。

上述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽的使用方法，采用所述上砂槽进行生产时，将钢线架装在导电轮和导向轮上进行走线，将工艺需求量的电镀液、添加剂、金刚石微粉加入缓冲储液罐内，打开搅拌器并启动加热器，使电镀物系进行加热、金刚石微粉在镀液中进行充分分散；待物料的温度接近工艺指定温度时，打开循环泵，缓冲储液罐内的混合镀液在循环泵的作用下由多级分布管逐级分液进入上砂槽体的上砂区，浸没钢丝母线，没过液位调整板上沿高度的混合镀液则进入上砂槽体的溢流区，并经溢流区回流管流回缓冲储液罐，由此进行电镀物系的整体循环；待物料的温度达到工艺指定温度时，便可接通电镀电源进行连续复合电镀。

本发明的有益效果在于：

一、采用槽外进液和循环装置，在缓冲储液罐的搅拌作用下，金刚石微粉在电镀母液中的初始分散效果得以保证，辅以储液罐中加热的方式，结构合理，操作便捷；

二、采用多级分布管的进液分布装置由上砂区的底部进液，整个上砂区的纵向区域的进液流场分布基本均匀一致，且流速可控，使得浸在整个上砂区内的钢丝母线附近的金刚石微粒纵向分布均匀，因此通电电镀后，金刚石微粉在钢丝母线上的上砂速率可控，微粉不易团聚且分布良好，成品线线径均匀；

三、上砂区内钛篮(阳极)的长度覆盖上砂区纵向区域广，与对应的钢丝母线(阴极)的位置近且重叠范围大，可大大提高上镀的效率和镀层的均匀性；

四、上砂区界面采用具有一定斜度的下窄梯形或圆弧形底部，整个上砂区基本无流动死角，提高金刚石微粉利用率。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为图1的A-A面剖视示意图；

附图标记：

1上砂槽体 2液位调整板 3钛篮 4溢流区回流管 5缓冲储液罐

6循环泵 7搅拌器 8加热器 9多级分布管 10导电轮 11传送轮

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1中，一种生产复合电镀金刚石线的上砂槽，包括上砂槽体、进液循环装置、进液分布装置、钢线传送装置等。

上砂槽体1包括三个区域，中间区域为上砂区，两个边区域为溢流区，三个区域的中间隔板装有液位调整板2；上砂槽体的溢流区下部有回流管4；

图2中，上砂区的下部区域截面为下窄梯形；上砂槽体的上砂区的一侧装有钛篮3，钛篮内装有镍球，钛篮连接电镀电源的正极，镍球为牺牲阳极；钛篮的长度覆盖上砂区纵向区域的90％以上；液位调整板2上开的竖直槽为钢线提供走线通道，竖直槽的开槽位置在中侧。

进液循环装置包括缓冲储液罐5、循环泵6、进液分布装置等，缓冲储液罐5内装有搅拌器7和加热器8，搅拌器7用于对电镀液和金刚石微粉进行混合和分散，加热器8用于对电镀液体系进行加热。

进液分布装置则由多级分布管9构成，循环泵出口处的一级分布管分成二路二级分布管，二路二级分布管再分成四路三级分布管，四路三级分布管再分成十六路四级分布管，与上砂区底部连接。

钢线传送装置用于实现钢线走线，包括两对导电轮10、两对导向轮11及其相关支撑件。两对导电轮10连接电镀电源的负极，作为电镀阴极。

生产时，将钢线架装在导电轮10和导向轮11上进行走线，将工艺需求量的电镀液、添加剂、金刚石微粉加入缓冲储液罐5内，打开搅拌器7并启动加热器8，使电镀物系进行加热、金刚石微粉在镀液中进行充分分散；待物料的温度接近工艺指定温度时，打开循环泵6，缓冲储液罐5内的混合镀液在循环泵的作用下由多级分布管9逐级分液进入上砂槽体1的上砂区，浸没钢丝母线，没过液位调整板2上沿高度的混合镀液则进入上砂槽体1的溢流区，并经溢流区回流管4流回缓冲储液罐，由此进行电镀物系的整体循环；待物料的温度达到工艺指定温度时，便可接通电镀电源进行连续复合电镀。

本发明的一种生产复合电镀金刚石线的上砂槽，可连续化生产金刚石微粉分布良好、线径均匀一致、切割性能优良的电镀金刚石线，结构合理、生产高效、原料利用率高。

以上利用具体实施例对本发明所提供的一种生产复合电镀金刚石线的上砂槽进行了详细的介绍，阐述了本发明的原理和实施方式，该实施例的说明只是用于帮助理解发明的原理及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述上砂槽包括上砂槽体、进液循环装置、进液分布装置、钢线传送装置等。

2.根据权利要求1所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述上砂槽体包括三个区域，中间区域为上砂区，两个边区域为溢流区，三个区域的中间隔板装有液位调整板。

3.根据权利要求1或2所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述上砂槽体的上砂区的下部区域截面为下窄梯形或半圆弧形，优先下窄梯形。

4.根据权利要求1或2所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述上砂槽体的上砂区的一侧装有钛篮，钛篮内装有镍球，钛篮连接电镀电源的正极，镍球为牺牲阳极；钛篮的长度覆盖上砂区纵向区域的90％以上。

5.根据权利要求1或2所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述上砂槽体的溢流区下部有溢流回流管。

6.根据权利要求1或2所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述液位调整板上开的竖直槽为钢线提供走线通道，竖直槽的开槽位置可为中侧、偏左侧或偏右侧，优选中侧；通过调整板的竖直槽宽度和板高可调节上砂区的液位高度。

7.根据权利要求1所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述进液循环装置包括缓冲储液罐、循环泵、进液分布装置等，缓冲储液罐内装有搅拌器和加热器，搅拌器用于对电镀液和金刚石微粉进行混合和分散，加热器用于对电镀液体系进行加热。

8.根据权利要求1或7所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述进液分布装置由多级分布管构成，循环泵出口处的一级分布管分成二路二级分布管，二路二级分布管再分成四路三级分布管，四路三级分布管再分成若干路四级分布管，与上砂区底部连接；分布管的级数可为二～六级，优选四级；终级分布管的路数为二的倍数，路数以布置的管管之间间距小于管通径的五倍为宜，优选二～三倍管通径。

9.根据权利要求1所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽，其特征在于，所述钢线传送装置用于实现钢线走线，主要包括两对导电轮和两对传送轮，但不限于此。两对导电轮连接电镀电源的负极，作为电镀阴极。

10.一种权利要求1～9任一所述的生产复合电镀金刚石线的上砂槽的使用方法，其特征在于，采用所述上砂槽进行生产时，将钢线架装在导电轮和导向轮上进行走线，将工艺需求量的电镀液、添加剂、金刚石微粉加入缓冲储液罐内，打开搅拌器并启动加热器，使电镀物系进行加热、金刚石微粉在镀液中进行充分分散；待物料的温度接近工艺指定温度时，打开循环泵，缓冲储液罐内的混合镀液在循环泵的作用下由多级分布管逐级分液进入上砂槽体的上砂区，浸没钢丝母线，没过液位调整板上沿高度的混合镀液则进入上砂槽体的溢流区，并经溢流区回流管流回缓冲储液罐，由此进行电镀物系的整体循环；待物料的温度达到工艺指定温度时，便可接通电镀电源进行连续复合电镀。