CN109016196B - 一种电镀金刚石线锯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电镀金刚石线锯。该电镀金刚石线锯包括基线、电镀层和嵌设在电镀层内的金刚石磨粒，金刚石磨粒的制备包括：1)将金刚石微粉和合金粉混合均匀，得到混合粉；将混合粉在真空或保护气氛下于化学反应温度下进行热化学腐蚀，得到受腐蚀的金刚石微粉；所述合金粉含有金属元素，金属元素在所述化学反应温度下能与C反应形成相应的金属碳化物；2)将受腐蚀的金刚石微粉使用强酸液进行处理。本发明提供的电镀金刚石线锯，通过金刚石磨粒的设计，提高了磨料的把持强度；增大了磨粒的粒径，利于上砂工序的进行，降低了电镀工艺难度；提高了金刚石微粉的自锐性，实现了电镀金刚石线锯使用寿命和切割效率的兼顾。

Description

一种电镀金刚石线锯

技术领域

本发明属于磨料磨具领域，具体涉及一种电镀金刚石线锯。

背景技术

与传统游离磨料切割工艺相比，电镀金刚石线锯切割工艺具有环保、高效等诸多优点。目前，电镀金刚石线锯在陶瓷、石材、玻璃、单晶硅、宝石、水晶等硬脆性材料切割加工领域应用愈加广泛。

电镀金刚石线锯通常由基线、电镀在基线上的电镀金属层和嵌设在电镀金属层内的金刚石磨粒构成，其制备工艺流程一般为：基线预处理→预镀→上砂→加厚→后处理。电镀过程是利用电镀液金属离子在阴极获得电子而沉积在基线上形成电镀金属层。基线经预处理后，通过预镀工艺形成一定厚度的预镀金属层，通过上砂工艺使金刚石微粉磨料落至预镀金属层上，之后通过电镀加厚过程，将磨粒埋铸起来形成金刚线，单层结构决定了其可以达到很高的工作速度，在高速切割领域占据着重要地位。

金刚石微粉的自身强度和电镀金属层对金刚石微粉的把持力直接影响着电镀金刚石线锯的切割性能和使用寿命。金刚石微粉若自身强度弱，则不能有效发挥切割性能而提前破碎或脱落，导致产品使用寿命短；若强度过高，金刚石微粉自锐性较差，导致产品切割钝化，切割效率降低。电镀金属层与金刚石微粉结合面上不存在牢固的化学冶金结合，微粉只是被机械包埋镶嵌镀层金属里，由于金刚石微粉表面较为平滑，通常采用加大电镀金属(加厚层)的厚度提高其对金刚石微粉的把持强度。若电镀金属层厚度太薄，金刚石微粉容易脱落，导致产品提前失效；若电镀金属层太厚，金刚石微粉出刃高度减小，切割过程中，容屑空间不足，容易发生堵塞，散热效果差，工件表面质量差，同时，金刚石微粉参与切割的有效高度减小，导致金刚石微粉材料浪费严重，产品使用寿命缩短。在保持单层电镀金刚石线锯使用寿命的前提下，如何实现金刚石微粉的高自锐性是目前行业亟需解决的难题。

目前，电镀金刚石线锯等电镀磨具的使用寿命和切割效率往往难以兼顾，在实际应用中的应用效果仍不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电镀金刚石线锯，从而解决现有电镀金刚石线锯无法兼顾使用寿命和切割效率的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电镀金刚石线锯，包括基线、电镀层和嵌设在电镀层内的金刚石磨粒，所述金刚石磨粒由包括以下步骤的方法制备而成：

1)将金刚石微粉和合金粉混合均匀，得到混合粉；将混合粉在真空或保护气氛下于化学反应温度下进行热化学腐蚀，得到受腐蚀的金刚石微粉；

所述合金粉含有金属元素，金属元素在所述化学反应温度下能与C反应形成相应的金属碳化物；

2)将受腐蚀的金刚石微粉使用强酸液进行处理。

本发明提供的电镀金刚石线锯，利用合金粉对金刚石微粉进行热化学腐蚀，再使用强酸液对受腐蚀的金刚石微粉进行处理，去除能够与强酸液发生反应的金属或其他腐蚀产物，最终在金刚石微粉基体表面形成凸凹不平的腐蚀碳化物层，得到适用于电镀金刚石线锯使用的金刚石磨粒。

该金刚石磨粒具有特殊的腐蚀碳化物层，增大了金刚石微粉的表面积，且碳化物层为化学冶金结合的产物，使电镀金属层与金刚石微粉之间的结合面积加大，从而提高了电镀金属层对金刚石微粉的把持强度，进而可加大金刚石微粉的出刃高度，提高电镀金刚石线锯的使用寿命。另外，由于碳化物层的存在，受腐蚀后的金刚石微粉粒径增大，利于上砂工序的进行，从而使电镀工艺难度降低。

该金刚石磨粒由于表面硬脆性碳化物层的存在，在使用过程中受力易发生破碎，从而使金刚石磨粒出现新的切削刃，增强了自锐性，使线锯更加锋利。

步骤1)中，为使化学反应形成的碳化物相具有最佳的硬脆性，便于高速切割的应用，优选的，所述金属元素为Ti、Cr和/或W。含有上述金属元素的合金粉，可通过现有技术进行制备或直接使用市售常规商品，从合金粉的来源广泛性、成本方面出发，优选的，所述合金粉为银铜钛合金粉、镍铬磷合金粉、镍铬硼硅合金粉中的至少一种。

所述银铜钛合金粉的质量组成为：Cu 20-30％，Ti 1-5％，Ag余量。镍铬磷合金粉的质量组成为：Cr 10-20％，P 5-15％，Ni余量。镍铬硼硅合金粉的质量组成为：Cr 10-20％，B 3-7％，Si 5-10％，Ni余量。

为获得更好的热化学腐蚀效果，形成更适宜厚度的碳化物层，优选的，所述热化学腐蚀的温度为700-1000℃，保温时间为5-300s。在该热化学腐蚀条件下，形成更佳腐蚀程度的碳化物层，碳化物层的粗糙程度在电镀磨具中应用时也更加适用。

步骤1)中，合金粉的粒径小于金刚石微粉的粒径。一般而言，金刚石微粉的粒径为5-15μm，合金粉的粒径为1-5μm。优选将金刚石微粉经超声清洗后，再与合金粉进行混合。超声清洗的清洗液可使用酒精等。

在合金粉与金刚石微粉混合时，两者比例没有特殊限制，一般情况下，合金粉相对于金刚石微粉过量，优选的，金刚石微粉与合金粉的质量比为1:1-3。热化学腐蚀后，利用受腐蚀的金刚石微粉与合金粉的粒径差异，通过筛分过程，分选得到受腐蚀的金刚石微粉。

步骤2)中，在使用强酸液进行处理之前，对所述受腐蚀的金刚石微粉进行超声处理。经超声处理，可通过超声作用和粉料间的机械碰撞，去除微粉的表面附着物，从而提高强酸液处理的效率，优化强酸液处理的效果。优选的，超声处理的频率为5-10KHz，时间为5-15min。

强酸液处理的作用是为了去除金属或其他腐蚀产物，其中碳化物与强酸液的反应缓慢、反应程度小或不反应而被保留，最终形成表面凸凹不平的腐蚀碳化物层。为优化强酸液的处理效果，优选的，所述强酸液为王水。使用强酸液进行处理的时间为10-30min。所述处理采用浸泡处理即可。

对强酸液处理后的金刚石微粉进行水洗、烘干，即得电镀金刚石线锯用金刚石微粉。

在上述电镀金刚石线锯用金刚石微粉的基础上，可利用现有工艺将金刚石微粉固结于基线上，实现金刚石微粉与基线的牢固结合，制备成新型电镀金刚石线锯。

本发明提供的电镀金刚石线锯，通过金刚石磨粒的设计，提高了磨料的把持强度；增大了磨粒的粒径，利于上砂工序的进行，降低了电镀工艺难度；提高了金刚石微粉的自锐性，实现了电镀金刚石线锯使用寿命和切割效率的兼顾。

上述电镀金刚石线锯用金刚石微粉的应用不限于电镀金刚石线锯，其他电镀磨具制品，如电镀金刚石砂轮等也可以使用，其也可以达到预期的使用寿命和切割效率的改善效果。

附图说明

图1为本发明的电镀金刚石线锯的结构示意图；

图2为本发明的电镀金刚石线锯用金刚石磨粒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例1

本实施例的电镀金刚石线锯，结构示意图如图1所示，包括基线4和由内到外依次设置在基线上的预镀金属层3和加厚金属层2，加厚金属层内嵌设有金刚石磨粒1。金刚石磨粒的结构示意图如图2所示，包括金刚石内核5和包覆在金刚石内核5外的表面凸凹不平的腐蚀碳化物层6。

本实施例的金刚石磨粒，采用以下步骤进行制备：

1)将粒度为8/12μm的金刚石微粉置于酒精中，超声波清洗后烘干，将烘干后的金刚石微粉与银铜钛合金粉(成分组成为Ag 72wt％，Cu 25wt％，Ti 3wt％，粒径为3/5μm)按质量比1:2混合均匀，得到混合料A；

2)在保护气氛下，将混合料A升温至780℃，保温30s，得到混合料B；

3)将混合料B进行筛分，利用粒径的差异去除未反应的银铜钛合金粉，分选出受腐蚀的金刚石微粉；将受腐蚀的金刚石微粉置于酒精中进行超声处理(5KHz,15min)，去除表面附着物，得到覆盖有碳化物层的金刚石微粉；

4)在室温下利用王水对覆盖有碳化物层的金刚石微粉处理20min，之后使用去离子水清洗、干燥，即得。

参考现有电镀金刚石线锯的制备方法，依次经过基线预处理→预镀→上砂→加厚→后处理工序后，即可制得相应的电镀金刚石线锯制品。

实施例2

本实施例的电镀金刚石线锯，结构与实施例1相同，所用金刚石磨粒采用以下步骤进行制备：

1)将粒度为6/8μm的金刚石微粉置于酒精中，超声波清洗后烘干，将烘干后的金刚石微粉与镍铬磷合金粉(成分组成为Ni76wt％，Cr14wt％，P10wt％，粒径为1/3μm)按质量比1:1.5混合均匀，得到混合料A；

2)在保护气氛下，将混合料A升温至930℃，保温20s，得到混合料B；

3)将混合料B进行筛分，利用粒径的差异去除未反应的镍铬磷合金粉，分选出受腐蚀的金刚石微粉；将受腐蚀的金刚石微粉置于酒精中进行超声处理(10KHz,10min)，去除表面附着物，得到覆盖有碳化物层的金刚石微粉；

4)在室温下利用王水对覆盖有碳化物层的金刚石微粉处理30min，之后使用去离子水清洗、干燥，即得。

本实施例的电镀金刚石线锯，参考实施例1的方法进行制备。

以上实施例的电镀金刚石线锯在保证切割性能的基础上，因提高了磨料的把持强度，优化了金刚石微粉的自锐性，使线锯更为锋利，且使用寿命更长。

在本发明的金刚石微粉的其他实施例中，可以使用其他含Cr、Ti或W的合金粉(如镍铬硼硅合金粉)，利用这些元素与金刚石微粉的化学反应，形成化学冶金结合的碳化物层，后续再用王水的处理，得到表面凸凹不平的脆性碳化物层。该金刚石微粉的应用不限于电镀金刚石线锯，可以将其应用到电镀金刚石砂轮等其他电镀磨具中，从而改善电镀金属层对磨料的把持力度，提高磨料的自锐性，从而使这类磨具的使用寿命和切割效率得到兼顾。

Claims (5)

1.一种电镀金刚石线锯，包括基线、电镀层和嵌设在电镀层内的金刚石磨粒，其特征在于，所述金刚石磨粒由包括以下步骤的方法制备而成：

1）将金刚石微粉和合金粉混合均匀，得到混合粉；将混合粉在真空或保护气氛下于化学反应温度下进行热化学腐蚀，得到受腐蚀的金刚石微粉；所述合金粉含有金属元素，金属元素在所述化学反应温度下能与C反应形成相应的金属碳化物；所述合金粉为银铜钛合金粉、镍铬磷合金粉、镍铬硼硅合金粉中的至少一种；

2）将受腐蚀的金刚石微粉使用强酸液进行处理，金刚石微粉表面形成腐蚀碳化物层。

2.如权利要求1所述的电镀金刚石线锯，其特征在于，步骤1）中，所述热化学腐蚀的温度为700-1000℃，保温时间为5-300s。

3.如权利要求1所述的电镀金刚石线锯，其特征在于，步骤2）中，在使用强酸液进行处理之前，对所述受腐蚀的金刚石微粉进行超声处理。

4.如权利要求1或3所述的电镀金刚石线锯，其特征在于，步骤2）中，所述强酸液为王水。

5.如权利要求4所述的电镀金刚石线锯，其特征在于，步骤2）中，使用强酸液进行处理的时间为10-30min。

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