CN1583336A - 复合电喷镀法制备不锈钢金刚石切割线的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产切割晶体用金刚石切割线的装置及其方法。该装置包括有脉冲电源、镀笔、磁力循环泵、镀液浓度平衡池、空气压缩机，以及放线、收线辊组成。不锈钢线清洗…热处理…清洗…复合电喷镀…检测…热处理…清洗…检验…包装。本发明可以形成自动化生产线，制备切割线长度可调，金刚石线抗磨性好，拉伸强度高，金刚石不易脱落，生产成本低，工艺简单。使用本发明制备出的金刚石线，可通过任何线切割机切割半导体、光压晶体、陶瓷等材料。
Description
技术领域：
本发明涉及一种生产切割晶体用金刚石切割线的装置及其方法。
背景技术：
半导体晶体，如单晶硅、单晶锗、砷化镓以及光电晶体，如铌酸锂、石英，生长直径不断加大，如何高效低耗地切割这些脆和贵重的晶体，成为晶体加工中的一个至关重要的问题。
传统的切割晶体方法是采用金刚石内圆锯片。这种方法只能单片切割直径小于6英寸的晶体，且锯片较厚，晶体损耗大效率低。近年来国外发展出多刀线切割机，采用往复运动的0.15～0.3mm直径的平滑高强钢丝线加入S:C等磨料，与晶体研磨切割。此种方法虽然可切割6英寸以上的晶片，但设备成本较高，且切割后的晶片面型不稳定，大量废液体磨料也造成环境污染。
而采用0.15～0.3mm的带有金刚石涂层的切割线，取代平滑光线，避免使用液体磨料进一步提高切割效率、降低切割成本一直是晶体加工业的研发目标。这要求带有金刚石涂层的钢丝线，连续长度达到至少20米长，一般应达到6万米长。而且涂层牢固，线径均匀形成一种金刚石与金属复合材料的微细线材具有较高的耐磨性及抗蚀性，切割线一般有较高的拉伸与弯曲强度。
美国专利4485757曾提出一种用滚压方式制备连续金刚石线的工艺。但此种工艺制备的金刚石涂层直径均匀厚度及线径不均匀，很难生产出大于120米长的金刚石线，无法切割直径大于6″的晶体。
本发明人曾提出采用挤压方法加工金刚石切割线的专利申请(专利申请号为03133434.2)，经实际使用收到了较好的效果。但电喷镀法仍不失为一种可以提高生产率，解决金刚石易脱落的好办法。克服此种方法存在的工艺成本高等缺陷，正是本发明要解决的问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种，利用复合电喷镀技术来生产不锈钢金刚石切割线的方法及其专用装置，使之达到利用喷、镀的综合技术特点，来实现金刚石附着性能强且简化工艺的发明目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
复合电喷镀法制备不锈钢金刚石切割线的装置，包括有脉冲电源、镀笔、磁力循环泵、镀液浓度平衡池、空气压缩机，以及放线、收线辊组成。
其镀液按下列容积比配制：硫酸镍100-200克/升、氯化镍5-20克/升、次磷酸钠20-30克/升、硫酸钠20-50克/升、乙酸钠10-20克/升、柠檬酸钠3-10克/升、乳酸60-80克/升、硝酸铅0-0.005克/升、金刚石粉混合颗粒5-100μm 20-100克/升。配制后PH值为1.5～6，液温在70～90℃之间。
工艺过程为：不锈钢线清洗——热处理——清洗——复合电喷镀——检测——热处理——清洗——检验——包装。
本发明的优点与积极效果是：
本发明提出的生产金刚石切割线工艺及装置的方法，可以形成自动化生产线，制备切割线长度可调，金刚石线抗磨性好，拉伸强度高，金刚石不易脱落，生产成本低，工艺简单。使用本发明制备出的金刚石线，可通过任何线切割机切割半导体、光压晶体、陶瓷等材料。
附图说明：
附图为本发明的制备金刚石切割线工艺流程图。
具体实施方式：
其制备原理是：复合电喷镀技术是电镀技术中的一个重要分支。除了有电镀的共同特点外，在保证镀层品质的基础上，更强调镀层的快速高效沉积。复合电喷镀的基本过程是用特种镀液的镀笔(阳极)贴合在工件(阴极)的被镀部位并做相对运动形成镀层，复合电喷镀电源串接于两极之间。为了稳定地向工件表面液层提供足够的被镀金属离子，高浓度的复合电喷镀镀液直接泵送或自然回流至阴阳极之间。在高浓度的镀液中混有5-100μm的金刚石粉，并使其与主体金属共沉积在基材上形成复合镀层。
实施例一：
取硫酸镍100公斤/千升、氯化镍5公斤/千升、次磷酸钠20公斤/千升、硫酸钠20公斤/千升、乙酸钠10公斤/千升、柠檬酸钠3公斤/千升、乳酸60公斤/千升、金刚石粉混合颗粒5-100μm 20公斤/千升。上述配液PH值为1.5～6之间，控制温度在70～90℃之间，备用。
将不锈钢线(一般在0.1～1mm)进行除油、除杂质清洗，在200～500℃温度下半小时左右热处理，然后再进行除杂质清水清洗。进行电喷镀时将绕线通过阴阳极镀液池，相对运动5～30米/分钟，然后进行镀层检测，一般控制镀层厚度在5～80μm之间即可。检测后再进行热处理200-500℃半小时左右，再进行除杂质清水清洗，经检验合格后包装。整个生产过程全部为连续作业，合格品为成卷包装，再根据切割机的需要尺寸，截用长度即可。
生产中应控制其脉冲电源的输出电压为0-30伏可调，刷镀笔的额定电流为0-100A可调，供液泵0-10升/分钟，其阳极可采用石墨或铂-铱合金。
实施例二：
取硫酸镍150公斤/千升、氯化镍17.5公斤/千升、次磷酸钠25公斤/千升、硫酸钠35公斤/千升、乙酸钠15公斤/千升、柠檬酸钠6.5公斤/千升、乳酸70公斤/千升、硝酸铅0.0025公斤/千升、金刚石粉混合颗粒5-100μm 60公斤/千升。上述配液PH值为1.5～6之间，控制温度在70～90℃之间，备用。
将不锈钢线(一般在0.1～1mm)进行除油、除杂质清洗，在200～500℃温度下半小时左右热处理，然后再进行除杂质清水清洗。进行电喷镀时将绕线通过阴阳极镀液池，相对运动5～30米/分钟，然后进行镀层检测，一般控制镀层厚度在5～80μm之间即可。检测后再进行热处理200-500℃半小时左右，再进行除杂质清水清洗，经检验合格后包装。整个生产过程全部为连续作业，合格品为成卷包装，再根据切割机的需要尺寸，截用长度即可。
生产中应控制其脉冲电源的输出电压为0-30伏可调，刷镀笔的额定电流为0-100A可调，供液泵0-10升/分钟，其阳极可采用石墨或铂-铱合金。
实施例三：
取硫酸镍200公斤/千升、氯化镍20公斤/千升、次磷酸钠30公斤/千升、硫酸钠50公斤/千升、乙酸钠20公斤/千升、柠檬酸钠10公斤/千升、乳酸80公斤/千升、硝酸铅0.005公斤/千升、金刚石粉混合颗粒5-100μm 100公斤/千升，调PH值1.5～6之间，控制温度在70～90℃之间，备用。
将不锈钢线(一般在0.1～1mm)进行除油、除杂质、清洗，在200～500℃温度下半小时左右热处理，然后再进行除杂质清水清洗。进行电喷镀时将绕线通过阴阳极镀液池，相对运动5～30米/分钟，然后进行镀层检测，一般控制镀层厚度在5～80μm之间即可。检测后再进行热处理200-500℃半小时左右，再进行除杂质清水清洗，经检验合格后包装。整个生产过程全部为连续作业，合格品为成卷包装，再根据切割机的需要尺寸，截用长度即可。
生产中应控制其脉冲电源的输出电压为0-30伏可调，刷镀笔的额定电流为0-100A可调，供液泵0-10升/分钟，其阳极可采用石墨或铂-铱合金。
制备时如果选取直径0.1mm的不锈钢线时可选取颗粒为5μm左右的金刚石颗粒，如果选取1mm线时可以选取100μm左右的金刚石颗粒。
用本发明生产的不锈钢切割线，其切割寿命可达4小时以上。
Claims (2)
1、复合电喷镀法制备不锈钢金刚石切割线的装置，其特征在于该装置包括有脉冲电源、镀笔、磁力循环泵、镀液浓度平衡池、空气压缩机，以及放线、收线辊组成。
2、复合电喷镀法制备不锈钢金刚石切割线的方法，其特征在于：
a、该镀液按下列容积比配制：硫酸镍100-200克/升、氯化镍5-20克/升、次磷酸钠20-30克/升、硫酸钠20-50克/升、乙酸钠10-20克/升、柠檬酸钠3-10克/升、乳酸60-80克/升、硝酸铅0-0.005克/升、金刚石粉混合颗粒5-100μm 20-100克/升；配制后PH值为1.5～6，液温在70～90℃之间；
b、工艺过程为：不锈钢线清洗——热处理——清洗——复合电喷镀——检测——热处理——清洗——检验——包装。
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