CN215661155U - 一种锯线及切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及切割用锯线技术领域，特别涉及一种锯线及切割装置。该锯线包括芯体、附着于芯体表面的金属镀层以及嵌设于金属镀层表面的磨粒；所述芯体为钨合金线材，所述钨合金含有钨与稀土氧化物；所述钨合金线材的线径为60μm及以下，推拉芯线直径为350μm以下，弹性极限强度为2500MPa以上，抗拉强度为4200MPa以上，电阻率为0.6×10^‑7～1×10^‑7Ω×m。本实用新型提供了一种具有较高的抗拉强度、弹性极限强度以及优异的韧性且线径较细的锯线，该锯线表面的磨粒的结合力强、把持强度高，因此该锯线能够满足实际应用中的高切割效率和切割质量要求。

Description

一种锯线及切割装置

技术领域

本实用新型涉及切割用锯线技术领域，特别涉及一种锯线及切割装置。

背景技术

已知有使用由钢琴丝形成的锯线来切割硅锭的多线切割线锯，现有的锯线多采用具有一定较高强度，硬度的材料有高碳钢线、钨线等作为基体材料。但是，现有高碳钢线的直径大于60μm，且其线径已达到加工极限，无法往更细的线径进行加工，且其抗拉强度一般在4200MPa以下，所以即使假定其能够细径化到所需线径，也会在切割时产生挠曲，导致其无法满足切割要求。常规钨丝的抗拉强度一般也在4000MPa以下，而且，其韧性差，生产工艺复杂，加工极其困难，导致难以实现有效的量产。

且对于市场上的高碳钢线作为基体材料的锯线，现有的多线切割用线锯材料采用高碳钢作为基体材料，通过在碳钢材料表面镀镍层，后通过电镀方式完成金刚石镀层，但是钢线的电阻率过高，其作为锯线的基体材料电镀效率较低，从而与镍层的结合力较低，而这也将影响磨粒的把持强度，从而影响切割效果。

对于市场上的纯钨丝作为基体材料的锯线，由于钨具有强韧、柔性和耐高温性的特质，其制成的钨丝绳坚固耐用，在长时间内无需维护或更换。首先，钨是人类已知的最强韧的材料之一。钻石的莫氏硬度为10，钨的莫氏硬度为9，而相比之下，不锈钢的莫氏硬度约为6。此外，钨在小于1毫米(1000微米)的弯曲半径下具有无与伦比的柔性，而不锈钢丝绳在同样的极小弯曲半径下可能会由于多次循环的弯曲应力而失效；相较而言，316不锈钢在2,500–2,550°F温度下就会熔化，而钨在温度达到6,192°F时才会熔化，可见钨对在要求具备良好耐温性和优异抗拉强度的机械丝绳应用中，钨的表现依然出色；但是，其缺陷又在于难以制成兼具高强度韧性性能与细度的细丝，使得其在该领域的实际应用中无法满足切割要求。

在高硬度材料-如半导体材料蓝宝石、碳化硅，硅片、磁性材料的切割，高精密器械及高温炉牵引的线缆或绳索等应用中，迫切需要一种具备4200MPa以上的高强度高韧性且线径更细的锯线以满足切割需求。综上可知，对于市面上锯线，其缺陷在于难以兼具4200MPa以上的高强度高韧性与较细线径性能，其力学性能缺陷明显限制了其应用；此外，现有钢丝基体锯线还存在电镀效率低，基体材料与镍层的结合力较低的问题，而上述问题使其在实际应用中难以满足现实的各种需求。

实用新型内容

为解决现有技术中锯线的性能不足导致其无法满足切割要求的问题，本实用新型提供一种锯线，其包括芯体、附着于芯体表面的金属镀层以及嵌设于金属镀层表面的磨粒；

所述芯体为钨合金线材，所述钨合金含有钨与稀土氧化物；所述钨合金线材的线径为60μm及以下，推拉芯线直径为350μm以下，弹性极限强度为2500MPa以上，抗拉强度为4200MPa以上，电阻率为0.6×10^-7～1×10^-7Ω×m。

进一步地，在一实施例中，所述金属镀层的厚度为3～20um，所述磨粒粒径D90为5～40μm。

进一步地，在一实施例中，所述磨粒为金刚石磨粒。

进一步地，在一实施例中，所述金属镀层为镍、钛、铬、铜、镍合金、钛合金、铜合金、铬合金中的一种或多种组合。

进一步地，在一实施例中，所述钨合金线材的线径为40μm以下，抗拉强度为4800MPa以上，弹性极限强度为3000MPa以上。

进一步地，在一实施例中，所述钨合金线材的线径为40μm以下，所述金属镀层的厚度为3～15um，所述磨粒粒径D90为5～10μm。

进一步地，在一实施例中，所述钨合金线材的线径为25μm及以下，抗拉强度为5000MPa以上，弹性极限强度为3000MPa以上。

进一步地，在一实施例中，所述钨合金线材的线径为25μm及以下，所述金属镀层的厚度为3～15um，所述磨粒粒径D90为5～8μm。

进一步地，在一实施例中，所述稀土氧化物选自氧化镝、氧化铒、氧化钕、氧化钇、氧化铕、氧化钆、氧化镧、氧化镨、氧化钬、氧化铈、氧化铽、氧化镱、氧化钐、氧化镨钕、氧化铥、氧化镥、氧化钪、氧化钷中的一种或多种组合。

本实用新型一实施例中，还提供了一种切割装置，其采用如上所述的锯线。

本实用新型提供一种具有较高的抗拉强度、弹性极限强度以及优异的韧性且线径较细的锯线，此外该锯线表面的磨粒的结合力强、把持强度高，因此该锯线能够满足实际应用中的高切割效率和高切割质量要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的锯线的实物图；

图2为本实用新型一实施例提供的锯线的剖面图；

图3为本实用新型一实施例提供的推拉韧性检测的设备结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的一种切割装置的结构示意图。

附图标记：

100锯线 200切割装置 110芯体

120金属镀层 130磨粒 131主体下部

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型提供一种锯线100：

所述锯线100包括芯体110、附着于芯体110表面的金属镀层120以及嵌设于金属镀层120表面的磨粒130；所述芯体110为由钨合金制成的钨合金线材，所述钨合金含有钨与稀土氧化物；所述钨合金线材的线径为60μm及以下，推拉芯线直径为350μm以下，弹性极限强度为2500MPa以上，抗拉强度为4200MPa以上，电阻率为0.6×10^-7～1×10^-7Ω×m；

所述钨合金线材线径细、高强度、高韧性和推拉芯线低等优异性能使得锯线100能够满足在实际使用过程中的各种切割要求；所述钨合金线材的线径为60μm及以下，其电阻率为0.6×10^-7～1×10^-7Ω×m，其中，所述钨合金线材，即芯体110的电阻率只有常规钢线的电阻率的三分之一，其作为基体材料电镀效率更高，与金属镀层120的结合力更好；

金属镀层120是附着芯体110表面的镀层，金属镀层120是由金属构成的构成的薄膜层，如图1-2所示，所述金属镀层120通过电镀方式包裹式地附着于芯体110上且遍及芯体110的外圆周面；

所述磨粒130为具有一定硬度的硬质粒子，如图1-2所示，所述磨粒130嵌设于金属镀层120表面：即磨粒主体下部131镶嵌于金属镀层120内，而磨粒130主体中部和上部或磨粒130主体上部裸露于金属镀层120表面上，使所述磨粒130牢固地固结于金属镀层120表面，从而使得磨粒130与芯体110牢固结合；利用芯体的低细度、高韧高强性能与磨粒130的高硬度性能配合，满足锯线100在实际使用过程中的高峰利度、高切破力切割需求，有效提高切割质量和切割效率。

需要说明的是，根据本实用新型的设计构思，本领域技术人员可以根据上述技术特征的限定对芯体材料的具体实施例选择在现有的含有钨和稀土氧化物的钨合金中获取。

优选地，在一些实施例中，所述钨合金线材的线径为40μm及以下；所述钨合金线材的抗拉强度为4800MPa以上；所述钨合金线材的弹性极限强度为3000MPa以上，所述钨合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至200μm以下；

优选地，在一些实施例中，所述钨合金线材的线径为25μm及以下；所述钨合金线材的抗拉强度为5000MPa以上；所述钨合金线材的弹性极限强度为3000MPa以上，所述钨合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至250μm以下；

同样的需要说明的是，根据本实用新型的设计构思，本领域技术人员可以根据上述技术特征的限定对芯体材料的具体实施例选择在现有的含有钨和稀土氧化物的钨合金中获取。

此外，本实用新型提供一种芯体材料，即钨合金线材的优选实施例，具体为：所述钨的含量为90wt％以上，所述稀土氧化物的含量为0.1wt％以上；例如，所述钨的含量也可以是95wt％以上；较佳的，所述钨的含量在97.0wt％～99.9wt％，如97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％等；

再例如，所述镧的氧化物含量可以是0.1wt％～2wt％，还或者是0.1wt％～1wt％，再或者是0.3wt％～0.8wt％，当然，也可以取0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％等，所述镧的氧化物优选为氧化镧(La₂O₃)，通过提高镧的氧化物含量可以使得钨合金线材的性能提升，但是，在镧的氧化物含有率大于2wt％的情况下，所述钨合金线材的细化难度会大大提升。

此外，所述稀土氧化物可以为一种或多种；

例如，常见的稀土氧化物包括氧化镝(Dy₂O₃)、氧化铒(Er₂O₃)、氧化钕(Nd₂O₃)、氧化钇(Y₂O₃)、氧化铕(Eu₂O₃)、氧化钆(Gd₂O₃)、氧化镧(La₂O₃)、氧化镨(Pr₆O₁₁)、氧化钬(Ho₂O₃)、氧化铈(CeO₂)、氧化铽(Tb₄O₇)、氧化镱(Yb₂O₃)、氧化钐(Sm₂O₃)、氧化镨钕((Pr+Nd)_xO_y)、氧化铥(Tm₂O₃)、氧化镥(Lu₂O₃)、氧化钪(Sc₂O₃)、氧化钷(Pm₂O₃)等；

而在实际使用时，可以仅含有氧化镧(La₂O₃)、氧化钇(Y₂O₃)、氧化铈(CeO₂)、氧化钪(Sc₂O₃)等稀土氧化物中的一种，也可以同时含有氧化镧(La₂O₃)以及其他的稀土氧化物,如氧化钪(Sc₂O₃)、氧化钇(Y₂O₃)，又或者含有其他的多种稀土氧化物的组合方式，例如同时含有氧化镧(La₂O₃)和氧化铈(CeO₂)，氧化镧(La₂O₃)和氧化钇(Y₂O₃)，氧化镧(La₂O₃)和氧化钪(Sc₂O₃)，氧化铈(CeO₂)和氧化钇(Y₂O₃)等；

所述稀土氧化物主要分布于钨主相(基体相)晶界处，在基体相晶粒内也有少量分布，稀土氧化物可以呈线条状或颗粒串形态分布。

由稀土氧化物和钨构成的钨合金线材的线径越小，则拉伸强度相对越强；即，通过利用由稀土氧化物和钨构成的钨合金线材，能够实现线径小、并且拉伸强度高的锯线100、线缆等。

此外，所述稀土氧化物还可以为稀土-金属复合氧化物，如YSZ、LSCO等；

不仅如此，所述钨合金还可以包含有微量的碳化物、其他稀有元素亦或者金属、非金属元素，例如所述碳化物包括TiC、ZrC，所述其他稀有元素包括Re等，所述非金属元素包括C等，所述金属元素包括钾、铼、钼、铁、钴等；

需要说明的是，其中，K的含量小于80ppm，适量K的添加可以提高材料的高温性能，但是含量过高则会影响加工性能，造成裂纹断丝；

进一步地，将上述优选实施例所获得的不同规格线材：200μm、100μm、60μm、40μm、25μm，采用下述方法对线材进行抗拉强度、弹性极限强度、推拉韧性以及电阻率测试：

所述抗拉强度测试方法：采用标准拉力机，取长度200mm的钨丝夹持，一端进行恒速加载，获得抗拉强度数据和弹性极限强度；

所述抗拉强度由以下公式(1)计算获得：

σ＝F/S……(1)

其中，F为拉断力，N；S为原截面积，mm；

所述推拉韧性测试方法：将钨丝绕一根拉直的芯线(芯线可为60μm以上的钨丝)一圈，然后样品盘施加反向作用力(8g以上)，通过电机控制收丝盘进行高速收丝。钨丝缠绕芯线运动，芯线的直径越小，钨丝高速通过不断丝说明韧性越好。优先60μm钨丝，反向作用力50g；40μm钨丝，反向作用力12g；25μm钨丝，反向作用力8g；

所述电阻率的测试方法：确认测量空间内温度及湿度，温度控制在20±2℃，湿度≤60％；使用千分尺测量钨丝头尾部直径各次取平均值；取1000mm长钨丝样品夹到电阻夹具，开启电源记录电阻值，测量3次取平均值，电阻率＝电阻值*截面积/长度；

所述钨合金线材的拉伸强度，即抗拉强度为2800MPa以上。例如，所述钨合金线材的拉伸强度也可以为3200MPa以上，也可以在3800MPa以上，还可以在4200MPa甚至4800MPa或5000MPa以上；

另外，钨合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上。例如，所述钨合金线材的弹性极限强度也可以为2700MPa以上，还可以在3000MPa甚至3200MPa以上；

所述钨合金线材的线径为400μm以下。例如，钨合金线材的线径为400μm、350μm、300μm、250μm、200μm、150μm、100μm、80μm，甚至60μm、40μm、25μm以及20μm和10μm等；所述钨合金线材可以是均匀的，也可是不完全均匀的，还可以根据部位包含例如1％等几个百分比作用的差；特别地，所述钨合金线材的线径可以在60μm及以下，因此钨合金线材具有柔软性，容易充分地使其弯曲，因此，能够将钨合金线材容易地卷绕；

由此，所述钨合金线材的推拉芯线直径可以达到350μm以下。例如230μm、200μm、180μm、160μm、130μm等，可见所述钨合金线材还具有极好的推拉韧性；

具体而言，所述钨合金线材的线径在200μm～400μm，所述钨合金线材的抗拉强度为2800MPa～4000MPa，例如抗拉强度达到3000MPa，也可以达到3500MPa，甚至达到4000MPa；

所述钨合金线材的线径为100～200μm，所述钨合金线材的抗拉强度为3200～4800MPa，例如抗拉强度达到3400MPa，也可以达到4000MPa，还可以达到4500MPa，甚至达到4800MPa；

例如，所述钨合金线材的线径为100μm及以下；所述钨合金线材的抗拉强度为3800MPa以上；

所述钨合金线材的线径为60μm及以下；所述钨合金线材的抗拉强度为4200MPa以上；所述钨合金线材的弹性极限强度为2500MPa以上，所述钨合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至180μm以下；所述钨合金为钨与稀土氧化物的合金；

所述钨合金线材的线径为40μm及以下；所述钨合金线材的抗拉强度为4800MPa以上；所述钨合金线材的弹性极限强度为3000MPa以上，所述钨合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至200μm以下；

所述钨合金线材的线径为25μm及以下；所述钨合金线材的抗拉强度为5000MPa以上；所述钨合金线材的弹性极限强度为3000MPa以上，所述钨合金线材的推拉芯线直径为350μm以下，甚至250μm以下。

在一些实施例中，所述金属镀层120可以但不限为镍、钛、铬、铜、镍合金、钛合金、铜合金、铬合金中的一种或多种组合；优选地，所述金属镀层120为镍镀层；

在一些实施例中，所述磨粒130可以但不限于采用金刚石磨粒。

在一些实施例中，所述金属镀层120的厚度可以为3～20um，所述磨粒130粒径D90可以为5～40μm；

优选地，在一些实施例中，所述钨合金线材的线径在60μm～100μm，优选所述金属镀层120的厚度为5～20um，所述磨粒130粒径D90为8～40μm；

所述钨合金线材的线径在40μm～60μm，优选所述金属镀层120的厚度为3～15um，所述磨粒130粒径D90为5～15μm；

所述钨合金线材的线径在25μm～40μm及以下，优选所述金属镀层120的厚度为3～15um，所述磨粒130粒径D90为5～10μm；

所述钨合金线材的线径在25μm及以下，优选所述金属镀层120的厚度为3～10um，所述磨粒130粒径D90为5～8μm；

其中，所述D90为常规的颗粒粒度表达方式：一个样品的累计粒度分布数达到90％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于它的的颗粒占90％；

本实用新型根据不同的芯体110线径，选用合适厚度的金属镀层120和磨粒130，以增强金属镀层120与芯体110的结合力、磨粒130的把持强度、锯线100切割锋利度等性能：

当金属镀层120厚度过小，则磨粒130与金属镀层120间的结合力变差磨粒130的把持强度变低，从而影响锯线的锋利度，而金属镀层120过厚虽然能有效提高磨粒130与金属镀层120间的结合力，但是同时将使磨粒130裸露于金属镀层120表面的体积变小，从而影响切割锋利度等性能；且根据不同线径的芯体110优化选用合适厚度的金属镀层120，能够提高金属镀层120与芯体110的结合力；磨粒130的粒径大小优化选择与金属镀层120厚度选择相配合，既需使磨粒130的部分主体嵌入金属镀层120来保障二者间的结合力，又要使足够大体积的磨粒130部分主体裸露金属镀层120表面来保障锯线100切割锋利度。

本实用新型提供上述钨合金线材，即芯体110的制备方法为：

所述钨合金线材，即芯体110的制备方法的步骤包括有掺杂制粉、压制、烧结、开坯、压力加工等；

所述掺杂制粉包括以下步骤：掺杂、还原、混粉；其中，所述掺杂制粉根据不同的工艺方法进行划分包括固液的方式、液液的方式以及固固的方式等；

具体来说，基于固液的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：固液掺杂、还原、制粉；

所述固液掺杂的方法包括：将适量可溶性稀土盐溶液掺杂进钨粉末中，在充分搅拌后，进行分阶段式加热烘干，即完成固液掺杂步骤；

所述分阶段式加热烘干采用先低温再高温的烘干方式，即在低于100℃下进行烘干，使稀土盐颗粒缓慢析出，形核数多，再在高于100℃的温度下烘干，颗粒数较多的稀土盐颗粒来不及合并长大，由此可以大幅细化颗粒粒径；

其中，所述分阶段式烘干至少包括2个温度阶段，所述2个温度阶段以100℃为分界线，先在100℃下加热烘干，再在100℃以上加热烘干；例如先在60℃～80℃加热烘干2h～6h，再在110℃～150℃下加热烘干3h～5h；

可以理解的是，在以100℃为分界线划分的该两个温度阶段内，可以分别进行多个温度梯度或多个温度阶段的加热烘干，例如先在60℃下烘干2h，再在80℃下烘干2h，进而升温至120℃进行烘干；当然，以上所述实施方案仅表达了本实用新型的几种实施方式，而对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干温度阶段的调整和改变。

再例如，将适量稀土硝酸盐溶液形式均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，先在60℃～80℃下加热2h～6h，再在110℃～150℃下加热3h～5h，即完成掺杂制粉步骤；

具体来说，基于液液的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：液液掺杂、还原、制粉；

所述液液掺杂的方法包括：将钨酸和/或钨酸盐溶液与可溶性稀土盐溶液进行掺杂用以后续获得掺杂稀土盐的钨粉末，即完成液液掺杂步骤；

例如，用偏钨酸铵溶液和稀土盐溶液为原料进行液液掺杂来获得掺杂稀土盐的蓝钨粉；

具体来说，基于固固的方式，所述掺杂制粉包括以下步骤：固固掺杂；

所述固固掺杂的方法包括：采用费氏粒度在1.0μm-4.0μm的钨粉末与粒度分布D90<2.0μm的稀土氧化物为原料，进行固固掺杂混合以获得掺杂稀土氧化物钨粉，完成固固掺杂步骤，即完成固固的方式的掺杂制粉步骤；

进一步地，为了保证稀土氧化物颗粒尺寸，在固固掺杂的步骤中还包括通过水沉淀方法来去除粗颗粒以获得稀土氧化物细颗粒；

基于粗颗粒沉淀快、细颗粒沉淀慢特点，通过沉淀时间30-120分钟的3级沉淀来获得D90<2μm的稀土氧化物；

此外，基于固液的方式以及液液的方式时，上述步骤中诸如还原、制粉等步骤，优选但不限于采用以下的实施方式，即：

还原：将固液和/或液液的方式掺杂后所制得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合金粉；

制粉：将还原后所得的合金粉进行混合，混合后组成平均费氏粒度1.0～4.0μm的合金粉置于混粉机。按6～10转/分钟的转速混粉60～90分钟，即完成掺杂制粉步骤；

粉末压制：采用等静压方式将平均费氏粒度在1.0μm～4.0μm搭配而成的粉末经过160MPa～260MPa压力压制成单重1.5kg～5.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行预烧结，所述预烧结的温度优选为1200-1400℃，增加压坯强度；

烧结：进行烧结，所述烧结的温度优选为1800-2400℃，烧结时间优选为5-15小时，获得密度17.5～18.5g/cm³的烧结坯条；

开坯：采用多辊轧机在1600～1700℃加热温度下连续轧制把直径15mm～25mm烧结坯条开坯成8.0mm～12.0mm合金杆；

其中，所述多辊轧机的使用，保证轧制后钨杆中稀土氧化物颗粒沿丝材纵向长度与颗粒横截面粒径比值>5；

压力加工：在经由多辊轧机轧制后再采用多道次旋锻，然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的钨合金线材，即不同规格直径的锯线100芯体110；

接着，可以对制成的钨合金线材施以在1000℃以内的低温去应力退火工序，从而均匀化其应力分布并提高其直线性；所述工序可以在加热炉内进行亦或者其他装置设备内实施，具体而言，所述钨合金线材也可以在氢气保护下实施低温去应力退火；

本实用新型提供所述锯线100的制备方法为：将获得的不同规格直径的钨合金线材，即不同规格直径的芯体110，通过含有磨粒130的金属盐电镀溶液，即含有磨粒130的电解液中进行电解，最终获得表面具有一定厚度金属镀层120且金属镀层120上嵌设有磨粒130的锯线100；其中，所述金属盐电镀溶液的温度为40～60℃，PH值为3～4，电流密度为1～2A/dm²；

所述磨粒130分散于金属盐电镀溶液中，芯体110通过含有磨粒130的金属盐电镀溶液进行电解，磨粒130被电沉积于芯体110表面，且磨粒130间的空隙着附着有金属镀层120；如图1-2所示，制备得到的所述金属镀层120包裹式地附着于芯体110上且遍及芯体110的外圆周面，磨粒130则同样均匀分散式地分布于锯线100外表面上且遍及其外圆周面；且磨粒130为具有一定粒径尺寸的粒子，锯线100上的多颗磨粒130中，则至少有部分数量的磨粒130，它的主体下部131镶嵌于金属镀层120内，而磨粒130主体中部和上部或磨粒130主体上部裸露于金属镀层120表面上，从而使所述磨粒130牢固地固结于金属镀层120表面。

所述金属可以但不限于为镍、钛、铬、铜、镍合金、钛合金、铜合金、铬合金中的一种或多种组合；所述金属盐电镀溶液可采用镍基电镀溶液、铜基电镀溶液、钛基电镀溶液、铬基电镀溶液，例如采用由氨基磺酸镍和硼酸组成的镍基电镀溶液、由硫酸镍和氯化镍及硼酸组成的镍基电镀溶液、焦磷酸同和硼酸组成的铜基电镀溶液；

进一步地，为了使得制得的钨合金线材，即芯体110的表面光滑，可以对制得的钨合金线材进行清洗：

将钨合金线材通过放丝张力机构，其中张力控制在3-3.5N，并依次在氢氧化钠溶液中浸渍后再通过氨基磺酸溶液中浸渍，并在常温水中浸渍所述钨合金线材并进行超声清洗。清洗后的钨合金线材在含有磨粒130的金属盐电镀溶液中，向钨合金线材与对置电极之间通电来进行线材表面电镀金属层，即钨合金线材通过悬浮磨粒130的混合电镀液中进行电解，最终获得表面具有一定厚度金属镀层120且金属镀层120上嵌设有磨粒130的锯线100。

本实用新型还提供如图4所示的一种切割装置200，所述切割装置200中采用如上所述的锯线100。

本实用新型还提供如下实施例和对比例：

实施例1

本组实施例是按本实用新型制备一种高强度高韧性的钨合金线材，其材料元素组分为：La2O3为1wt％,W为99wt％。

其制备步骤如下所述：

步骤1、掺杂：将适量镧的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；

步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；

步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；

步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；

步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm3的烧结坯条；

步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；

步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的钨合金线材；

此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工，经多道拉拔加工后得到所需线径的钨合金线材，即锯线100的芯体110；

制备锯线100：将钨合金线材通过放丝张力机构，其中张力控制在3-3.5N，并依次在氢氧化钠溶液中浸渍后再通过氨基磺酸溶液中浸渍，在常温水中浸渍所述钨合金线材并进行超声清洗；其中，氢氧化钠溶液采用温度60℃，浓度15％的氢氧化钠溶液，氨基磺酸采用浓度10％的氨基磺酸溶液；

清洗后的钨合金线材通过含有金刚石颗粒的镍基盐电镀溶液，即含有金刚石颗粒的电解液中进行电解，最终获得表面具有5.5μm厚度镍镀层且镍镀层上嵌设有磨粒130的锯线100；其中，所述磨粒为金刚石，金刚石的粒径D90为8um,所述镍基盐电镀溶液由氨基磺酸镍(浓度200g/L)和硼酸组成,镍基盐电镀溶液的温度为50℃、PH值为4，电流密度为1.5A/dm²。

实施例2

本组实施例是按本实用新型制备一种高强度高韧性的钨合金线材，其材料元素组分为：Y₂O₃为1wt％,W为99wt％。

其制备步骤如下所述：

步骤1、掺杂：将适量钇的硝酸盐溶液均匀掺杂进蓝钨粉中，在充分搅拌后，再先低温80℃烘干4小时再高温烘干120℃的模式进行烘干；

步骤2、还原：将步骤1所得的物料在四温区还原炉中把掺杂粉末一次还原成合适粒度的合金粉；

步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机。按8转/分钟的转速混粉80分钟；

步骤4、粉末压制：采用等静压方式将不同粒度搭配而成的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；

步骤5、高温烧结：进行高温烧结，获得密度18.10g/cm³的烧结坯条；

步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650℃加热温度下连续轧制把直径23.0mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；

步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的钨合金线材；

此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工，经多道拉拔加工后得到所需线径的钨合金线材，即锯线100的芯体110；

制备锯线100：将钨合金线材通过放丝张力机构，其中张力控制在3-3.5N，并依次在氢氧化钠溶液中浸渍后再通过氨基磺酸溶液中浸渍，在常温水中浸渍所述钨合金线材并进行超声清洗；其中，氢氧化钠溶液采用温度60℃，浓度15％的氢氧化钠溶液，氨基磺酸采用浓度10％的氨基磺酸溶液；

清洗后的钨合金线材通过含有金刚石颗粒的镍基盐电镀溶液，即含有金刚石颗粒的电解液中进行电解，最终获得表面具有5.5μm厚度镍镀层且镍镀层上嵌设有磨粒130的锯线100；其中，所述磨粒为金刚石，金刚石的粒径D90为8um,所述镍基盐电镀溶液由氨基磺酸镍(浓度200g/L)和硼酸组成,镍基盐电镀溶液的温度为50℃、PH值为4，电流密度为1.5A/dm²。

对比例1

本对比例制备一种铼钨合金线材，其材料元素组分为Re为1wt％,W为99wt％。其制备如下步骤：

步骤1、掺杂：按所述重量百分比称取钨粉和铼酸铵，在掺杂锅内加入适量去离子水和称取的铼酸铵进行充分溶解，然后加入称量好的钨粉，通过固液混合搅拌，最后在120温度下烘干4h；

步骤2、还原：将步骤1所得的物料置于还原炉中，在四温区还原炉中，一次还原成钨铼合金粉，其关键组分为：铼1.000wt％；

步骤3、混粉：将步骤2所得的物料按不同粒度组成置于混粉机，按8转/分钟的转速混粉80分钟；

步骤4：粉末压制：采用等静压方式将步骤4的粉末经过200MPa压力压制成单重3.0kg的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；

步骤5、高温烧结：将步骤4的预烧结坯条进行高温烧结，获得密度18.2g/cm³的烧结坯条；

步骤6、开坯：采用多辊轧机在1650度加热温度下连续轧制把直径23mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；

步骤7、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的钨合金线材；

此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工，经多道拉拔加工后得到所需线径的钨合金线材，即锯线100的芯体110；

制备锯线100：将钨合金线材通过放丝张力机构，其中张力控制在3-3.5N，并依次在氢氧化钠溶液中浸渍后再通过氨基磺酸溶液中浸渍，在常温水中浸渍所述钨合金线材并进行超声清洗；其中，氢氧化钠溶液采用温度60℃，浓度15％的氢氧化钠溶液，氨基磺酸采用浓度10％的氨基磺酸溶液；

清洗后的钨合金线材通过含有金刚石颗粒的镍基盐电镀溶液，即含有金刚石颗粒的电解液中进行电解，最终获得表面具有5.5μm厚度镍镀层且镍镀层上嵌设有磨粒130的锯线100；其中，所述磨粒为金刚石，金刚石的粒径D90为8um,所述镍基盐电镀溶液由氨基磺酸镍(浓度200g/L)和硼酸组成,镍基盐电镀溶液的温度为50℃、PH值为4，电流密度为1.5A/dm²。

对比例2

本组比较例是制备常规纯钨丝。

其制备如下步骤：

步骤1、还原：将仲钨酸铵置于还原炉中，在四温区还原炉中，还原成蓝色氧化钨粉，再经过第二次还原成纯钨粉；

步骤2、混粉：将步骤1所得的物料按不同粒度组成置于混粉机，按8转/分钟的转速混粉80分钟，；

步骤3、粉末压制：采用等静压方式将步骤2的粉末经过160MPa压力压制成单重3.0kg直径20mm的压坯，并在氢气气氛下对压坯进行低温预烧结，增加压坯强度；

步骤4、高温烧结：将步骤3的预烧结坯条进行高温烧结，获得密度17.6g/cm³直径17.5mm的烧结坯条；

步骤5、开坯：采用三辊轧机在1600度加热温度下连续轧制把直径17.5mm烧结坯条开坯成8.0mm合金杆；

步骤6、压力加工：采用多道次旋锻。然后通过不同规格拉丝模进行拉拔加工，重复多次拉拔后制成不同规格直径的钨合金线材；

此外，对钨丝实施退火处理，消除其因为塑性变形产生的残余应力，从而能够顺畅地实施多道拉拔加工，经多道拉拔加工后得到所需线径的钨合金线材，即锯线100的芯体110；

制备锯线100：将钨合金线材通过放丝张力机构，其中张力控制在3-3.5N，并依次在氢氧化钠溶液中浸渍后再通过氨基磺酸溶液中浸渍，在常温水中浸渍所述钨合金线材并进行超声清洗；其中，氢氧化钠溶液采用温度60℃，浓度15％的氢氧化钠溶液，氨基磺酸采用浓度10％的氨基磺酸溶液；

清洗后的钨合金线材通过含有金刚石颗粒的镍基盐电镀溶液，即含有金刚石颗粒的电解液中进行电解，最终获得表面具有5.5μm厚度镍镀层且镍镀层上嵌设有磨粒130的锯线100；其中，所述磨粒为金刚石，金刚石的粒径D90为8um,所述镍基盐电镀溶液由氨基磺酸镍(浓度200g/L)和硼酸组成,镍基盐电镀溶液的温度为50℃、PH值为4，电流密度为1.5A/dm²。

将实施例及对比例所获得的不同规格钨合金线材，即不同规格芯体110：200μm、100μm、60μm、40μm、25μm，采用下述方法对钨合金线材进行抗拉强度、弹性极限强度及推拉韧性测试。

所述抗拉强度测试方法：采用标准拉力机，，取长度200mm的钨丝夹持，一端进行恒速加载，获得抗拉强度数据和弹性极限强度；

所述抗拉强度由以下公式(1)计算获得：

σ＝F/S……(1)

其中，F为拉断力，N；S为原截面积，mm；

所述推拉韧性测试方法：将钨丝绕一根拉直的芯线(芯线可为60μm以上的钨丝)一圈，然后样品盘施加反向作用力(8g以上)，通过电机控制收丝盘进行高速收丝。钨丝缠绕芯线运动，芯线的直径越小，钨丝高速通过不断丝说明韧性越好。优先60μm钨丝，反向作用力50g；40μm钨丝，反向作用力12g；25μm钨丝，反向作用力8g；所述推拉检测设备如图3所示，其测试评价结果见表1所示。

对实施例1中制得的钨合金线材，即锯线100的芯体110以及现有常规锯线100使用的钢线进行电阻率测试，所述电阻率的测试方法为：确认测量空间内温度及湿度，温度控制在20±2℃，湿度≤60％；使用千分尺测量钨丝头尾部直径各次取平均值；取1000mm长钨丝样品夹到电阻夹具，开启电源记录电阻值，测量3次取平均值，电阻率＝电阻值*截面积/长度；其测试结果见表2所示。

表1

表2

根据表1-2的测试结果可见：

作为本实用新型提供的锯线100的基体材料的钨合金线材，其各规格抗拉强度、弹性极限强度远高于常规生产的钨线材，且高于铼钨合金线材。在同等推拉韧性上，该含有钨和稀土氧化物的钨合金线材在抗拉强度和推拉韧性的综合性能远优于铼钨合金线材和常规工艺生产的钨线材。本实用新型采用由含有钨与稀土氧化物的钨合金构成的线材作为锯线100基体材料，由于该钨合金线材，即芯体110含有稀土金属氧化物等物质，从而该钨合金线材能够实现规格更细、强度更高、韧性更好等性能，将其应用于切割线锯线100，其满足线径细度要求，又具备高强度、高韧性和推拉芯线低等优异性能。因此，其线径细、高强度、高韧性和推拉芯线低等优异性能使得锯线100能够满足在实际使用过程中的各种切割要求，该锯线100切破力高且能够有效提高切割质量和切割效率。

采用含有钨与稀土氧化物的钨合金线材作为锯线100基体材料，其电阻率为0.6×10^-7～1×10^-7Ω×m。其中，所述钨合金线材，即芯体110的电阻率只有常规钢线的电阻率的三分之一，其作为基体材料电镀效率更高，与金属镀层120的结合力更好，从而有效提高锯线100的切割质量和切割效率。

本实用新型中将上述更细直径的具备高强度、高韧性、推拉芯线低以及电阻率小等优异性能的芯体110通过含有磨粒130的金属盐电镀溶液进行电解，所制得的锯线100结构为：芯体110表面附着有金属镀层120，所述磨粒130被电沉积于芯体110表面并嵌设于金属镀层120表面，使所述磨粒130牢固地固结于金属镀层120表面。所述锯线100具有良好的芯体110与镀层结合力以及高磨粒130把持强度，锯线100的切割质量和切割效率得到有效提高。

且对于不同线径的钨合金线材，进一步优化不同线径钨合金芯体110上的镀层厚度和磨粒130粒径，以使金属镀层120与芯体110的结合力、磨粒130的把持强度、锯线110切割锋利度等性能增强。

其中，所述锯线100可以用于多种材料的切割，例如硅片、磁性材料、半导体材料等硬面材料，而所述半导体材料中包括蓝宝石、碳化硅等材料的切割，或者配合相关切削装置用以切断，基于其优异的性能在切割线应用方面，能有效改善其切割质量和切割效率。

本实用新型提供的锯线100在切割领域实际应用中，如图4所示，将该锯线100用于切割装置200中，以用于包括硅片、蓝宝石、碳化硅等第三代半导体材料、磁性材料等硬面材料的切割加工。

尽管本文中较多的使用了诸如芯体、金属镀层、磨粒、钨合金线材等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种锯线，其特征在于：包括芯体、附着于芯体表面的金属镀层以及嵌设于金属镀层表面的磨粒；

所述芯体为钨合金线材，所述钨合金含有钨与稀土氧化物；

所述钨合金线材的线径为60μm及以下，推拉芯线直径为350μm以下，弹性极限强度为2500MPa以上，抗拉强度为4200MPa以上，电阻率为0.6×10^-7～1×10^-7Ω×m。

2.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述金属镀层的厚度为3～20um，所述磨粒粒径D90为5～40μm。

3.根据权利要求2所述的锯线，其特征在于：所述磨粒为金刚石磨粒。

4.根据权利要求2所述的锯线，其特征在于：所述金属镀层为镍、钛、铬、铜、镍合金、钛合金、铜合金、铬合金中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述钨合金线材的线径为40μm以下，抗拉强度为4800MPa以上，弹性极限强度为3000MPa以上。

6.根据权利要求5所述的锯线，其特征在于：所述金属镀层的厚度为3～15um，所述磨粒粒径D90为5～10μm。

7.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述钨合金线材的线径为25μm及以下，抗拉强度为5000MPa以上，弹性极限强度为3000MPa以上。

8.根据权利要求7所述的锯线，其特征在于：所述金属镀层的厚度为3～15um，所述磨粒粒径D90为5～8μm。

9.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述稀土氧化物选自氧化镝、氧化铒、氧化钕、氧化钇、氧化铕、氧化钆、氧化镧、氧化镨、氧化钬、氧化铈、氧化铽、氧化镱、氧化钐、氧化镨钕、氧化铥、氧化镥、氧化钪、氧化钷中的一种或多种组合。

10.一种切割装置，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的锯线。

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