CN215750098U - 一种锯线及切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钨合金材料技术领域，特别涉及一种锯线及切割装置。该锯线包括芯体、附着于芯体表面的复合层；所述芯体为由钨或钨合金构成的金属线材，所述复合层包括钎料层和嵌设于钎料层上的磨粒；所述钎料层厚度为3μm～20μm；所述磨粒粒径D90为20μm及以下，所述磨粒裸露于钎料层外表面部分的高度与磨粒本身粒径的比值大于60％。该锯线的芯体、钎料层以及磨粒间的结合力强、磨粒把持强度高、自锐性强，且经高温钎焊加热后，该锯线拉伸强度等机械性能仍能良好保持；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。

Description

一种锯线及切割装置

技术领域

本实用新型涉及钨和钨合金材料技术领域，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，即上述钢琴丝的材料多采用具有一定较高强度，硬度的高碳钢线作为基体材料。

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，其抗拉强度一般在4500MPa以下，导致其无法满足更高切破力的切割要求。且高碳钢作为基体材料，在钎焊过程中，因钎焊加热的高温影响，导致其抗拉强度等力学性能大幅下降，其钎焊后的锯线强度无法满足切割要求。此外，对于市场上的高碳钢线作为基体材料的锯线，其采用高碳钢作为基体材料，主要通过在碳钢材料表面电镀金属镍层，后通过电镀方式完成金刚石镀层，其金刚石磨粒的把持强度低，金刚石颗粒与基体或者过渡层材料的结合力低，从而存在磨粒脱落的问题，容易导致其在使用过程中容屑能力差、自锐性差从而导致切割效率低。

实用新型内容

为解决上述现有锯线存在的问题：现有以高碳钢线为基体的电镀锯线，其磨粒固着力差、容屑能力差、自锐性差导致其切割效率低和切割质量差的问题以及高碳钢作为基体材料，在钎焊过程中力学性能大幅下降，其钎焊后得到的锯线无法满足于切割要求的问题。

本实用新型提供一种锯线，其包括芯体、附着于芯体表面的复合层；所述芯体为由钨或钨合金构成的金属线材，所述复合层包括钎料层和嵌设于钎料层上的磨粒；所述钎料层厚度为3μm～20μm；所述磨粒粒径D90为20μm及以下，所述磨粒裸露于钎料层外表面部分的高度与磨粒本身粒径的比值大于60％。

在一实施例中,所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为100μm及以下，抗拉强度为3800MPa以上。

在一实施例中,所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为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。

在一实施例中,所述芯体的线径为40μm～60μm，所述钎料层厚度为3μm～15μm；所述磨粒粒径D90为10μm及以下。

在一实施例中,所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为40μm以下，抗拉强度为4800MPa以上，弹性极限强度为3000MPa以上。

在一实施例中,所述芯体的线径为25μm～40μm，所述钎料层厚度为3μm～10μm；所述磨粒粒径D90为5μm及以下。

在一实施例中,所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为25μm及以下，抗拉强度为5000MPa以上，弹性极限强度为3000MPa以上。

在一实施例中,所述芯体的线径为25μm及以下，所述钎料层厚度为3μm～10μm；所述磨粒粒径D90为5μm及以下。

在一实施例中,所述磨粒为金刚石磨粒；所述钎料层中钎料选自铜基钎料、银基钎料、镍基钎料、锡基钎料、铅基钎料、金基钎料、锰基钎料以及锌基钎料中的一种或多种组合。

本实用新型还提供了一种切割装置，其采用如上所述的锯线。

本实用新型提供的一种锯线,与现有技术相比,具有以下优异效果:

该锯线的芯体、钎料层以及磨粒间的结合力强、磨粒把持强度高、自锐性强，且经高温钎焊加热后，该锯线拉伸强度等机械性能仍能良好保持；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示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的锯线的截面示意图；

图3为图2的A处局部放大图；

图4为本实用新型一实施例提供的推拉韧性检测设备的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的切割装置的结构示意图。

附图标记：

100 锯线 110 芯体 120 钎料层

130 磨粒 310 样品盘 320 收丝盘

330 砝码 340 芯线 200 切割装置

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，其包括芯体110、附着于芯体110表面的复合层；所述芯体110为由钨或钨合金构成的金属线材，所述复合层包括钎料层120和嵌设于钎料层120上的磨粒130；所述钎料层120厚度为3μm～20μm；所述磨粒130粒径D90为20μm及以下，所述磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的高度与磨粒本身粒径的比值大于60％；

具体地，如图1-3所示，钎料层120附着芯体110表面，所述钎料层120包裹式地牢固固着于芯体110表面且遍及芯体110的外圆周面；所述磨粒130为具有一定硬度的硬质粒子，所述磨粒130融入钎料层120的钎料和芯体110之间，即磨粒130嵌设于钎料层120上，即磨粒130主体下部镶嵌于钎料层120内，而磨粒130主体中部和上部或磨粒130主体上部裸露于钎料层120表面上，所述磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的高度大于磨粒130本身粒径的60％；

本实用新型采用由钨或钨合金构成的金属线材作为芯体110，即将其作为锯线100的基体材料，钨或钨合金构成的金属线材在钎焊期间其经高温加热后，机械性能基本不受影响或影响较小，相比高碳钢线作为基体材料，能够保持芯体110材料本身良好的强度、韧性等力学性能，从而保障锯线100具有良好强度韧性；且在具体的锯线100结构中，所述钎料层120包裹式地牢固附着于芯体110表面且遍及芯体110的外圆周面，磨粒130融入钎料层120中，即磨粒130嵌设于钎料层120上，其中，磨粒130主体下部镶嵌于钎料层120内，而磨粒130主体中部和上部或磨粒130主体上部裸露于钎料层120表面上，如此设置，以使钎料层120与芯体110间、钎料层120与磨粒130间具备良好的结合力；

本实用新型提供的锯线100中限定钎料层120和磨粒130具有一定厚度或粒径，并具体限定了钎料层120与磨粒130间的位置关系，通过它们之间相配合以增强钎料层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：

适宜的钎料层120厚度：当钎料层120太薄，虽然磨粒130能够充分裸露于其表面，但是磨粒130与钎料层120间的结合力不足，磨粒130的把持强度较低，从而影响锯线100的锋利度；而钎料层120过厚，虽然能有效提高磨粒130与钎料层120间的结合力，但是同时将使磨粒130裸露于钎料层120表面的高度变小，从而影响切割锋利度等性能，而如果为了保障切割锋利度性能，就需要增大磨粒130的露出高度，则需要增大磨粒130粒径，以使磨粒130足够大的部分(大于磨粒130本身粒径的60％)裸露出钎料层120，但是当芯体110线径尺寸不变的情况下磨粒130粒径增大，磨粒130的把持强度也会受到不利影响；同时，所述磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的尺寸影响磨粒130保持强度和锯线100锋利度，当裸露太多时，由于磨粒130本身为颗粒状结构(上下部小中部大)，磨粒130不仅嵌入的高度小，其嵌入钎料层120的体积也相对较小，这将导致磨粒130下部与钎料层120的结合力不足，磨粒130把持强度变差，影响切割质量和效率；当磨粒130裸露的太少，由于锯线100的切割功能在于利用锯线100上的高硬度磨粒130对物体进行切割，如果磨粒130裸露不充足，则将导致锯线100的锋利度下降，影响切割功能；本申请设置磨粒130露出钎料层120的部分高度大于磨粒120粒径的60％，与钎料层120厚度参数和磨粒130粒度相配合，既保障其与钎料层120结合力充足，有保证露出的高度足够大，容屑空间大，且具备较高的锋利度；因此，本实用新型提供的锯线100能够满足实际应用中的高切割效率和质量要求。

需要说明的是：

本文所述D90为常规的颗粒尺寸表达方式：指的是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该值的颗粒占90％。由于磨粒颗粒不一定具有球形形状，因此，本文中涉及的磨粒尺寸大小为颗粒的"等效粒径"而不是它们的"直径"(因为直径暗示为球形)。所述磨粒的尺寸为微观颗粒级别，微观颗粒的尺寸不再通过习惯用于宏观磨粒的标准筛分技术来确定。取而代之，它们通过其它的技术例如激光衍射、电阻法或测光沉淀法等方法来确定。本文中磨粒的尺寸是指由激光衍射方法(或称为激光粒度检测方法)测试确定的颗粒尺寸，通过激光衍射方法测试输出具有数值D90尺寸(尺寸小于该值的颗粒占90％)的累积颗粒尺寸分布，并取粒径D90尺寸数值来衡算磨粒尺寸。

所述磨粒裸露于钎料层外表面部分的高度与磨粒本身粒径比值计算方式为：如图3所示，H为磨粒130的粒径，H的量取方式为取磨粒130颗粒表面距离最远的两点的线长度，H1为磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的高度，H1的量取方式为取磨粒130裸露于钎料层120外部分的颗粒表面最高点至钎料层120表面的长度数值，H2为磨粒130嵌设于钎料层120内部分的高度，H1+H2＝H；其中，单颗磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的高度与磨粒130本身粒径的比值，计算式为H1/H×100％，即H1/H>60％；其检测方式为：取一定长度的锯线样品，通过电镜显示并测量该段锯线中磨粒的H1以及H值。文中所述磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的高度大于磨粒130本身粒径的60％，是指在该截取的锯线段样品上，每颗磨粒裸露于钎料层外表面部分的高度与磨粒本身粒径比值均大于60％。此外，图2和图3中，D为芯体线径，H3为钎料层120厚度。

本文中采用“～”表示数值范围，该表达方式的表示范围内包含两个端点值。

需要说明的是：芯体110材料为由钨或钨合金构成的金属线，对于芯体110材料的具体选择可在现有的钨或钨合金材料中获取。

本实用新型还提供上述锯线100的制备方法：

S100、芯体110通过在10％～16％氢氧化钠溶液中浸渍以清洗去除表面杂质，而后在氨基酸溶液中浸渍清洗，再通过超声波活水进行清洗，最后通过50℃～150℃加热烘干以清除芯体110表面水质。

S200、将一定粒径大小的磨粒130与胶状钎料进行均匀混合，磨粒130与胶状钎料的体积比为1:5，得到混合浆料；

S300、将S200中的混合浆料通过点胶喷射方式在芯体110表面均匀地涂覆，通过控制芯体110在点胶嘴中过丝速度及钎料喷出速度，来控制锯线100得到所述的钎料层120厚度。

S400、将S300中得到的线材通过压缩空气吹干后，再经过真空管式炉中加热钎焊，得到锯线100；其中，加热钎焊温度为500℃～800℃，钎焊时真空度小于0.5MPa，过丝速度为5～20m/min。

在该钎焊制备方法中，将钎料与磨粒130混合而成的混料采用钎焊工艺牢固附着在芯体110表面，通过钎焊工艺粘结磨粒130主要在于通过高温钎焊时，磨粒130、钎料和芯体110上发生的溶解、浸润、扩散等相互作用，使得芯体110、钎料层120以及磨粒130间的结合力增强。

优选地,在一实施例中,所述芯体110的线径为60μm～100μm，所述钎料层120厚度为3μm～20μm；所述磨粒130粒径D90为20μm及以下；

优选地,在一实施例中,所述芯体110的线径为40μm～60μm，所述钎料层120厚度为3μm～15μm；所述磨粒130粒径D90为10μm及以下；

优选地,在一实施例中,所述芯体110的线径为25μm～40μm，所述钎料层120厚度为3μm～10μm；所述磨粒130粒径D90为5μm及以下；

优选地,在一实施例中,所述芯体110的线径为25μm及以下，所述钎料层120厚度为3μm～10μm；所述磨粒130粒径D90为5μm及以下；

上述优选实施例中，根据不同线径的芯体110进一步优化选用合适厚度的钎料层120，并结合芯体110线径和钎料层120厚度，选择适合的磨粒130粒径，从而能够进一步提高钎料层120、芯体110以及磨粒130间的结合力；磨粒130的粒径大小优化选择与钎料层120厚度选择相配合，以增强磨粒130与钎料层120间结合力、磨粒130把持强度、锯线100切割锋利度等性能，有效提高锯线100切割效率和切割质量。

优选地,在一实施例中,所述磨粒130可以但不限于采用金刚石磨粒130。

优选地,在一实施例中,所述钎料层120中钎料可以但不限于选自铜基钎料、银基钎料、镍基钎料、锡基钎料、铅基钎料、金基钎料、锰基钎料以及锌基钎料中的一种或多种组合。

本申请还提供芯体110材料的优选实施例，芯体110材料为由钨和稀土氧化物的合金构成的钨合金材料，由钨和稀土氧化物的合金构成的钨合金材料具体为：

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芯体110材料的性能提升，但是，在镧的氧化物含有率大于2wt％的情况下，所述芯体110材料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材料，即芯体110材料的线径越小，则拉伸强度相对越强，而上述由稀土氧化物和钨构成的钨合金材料因其材料本身性能，相较于常规纯钨丝，其能够实现线径60μm以下线材的量产，因此通过利用由稀土氧化物和钨构成的钨合金材料，能够获得线径小且高拉伸强度高的钨合金线材锯线100基体材料，适用于作为锯线100、线缆等使用。

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由稀土氧化物和钨构成的不同线径规格的钨合金线材，即芯体110，采用下述方法对其进行抗拉强度、弹性极限强度、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的钨合金线材，即芯体110，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：将钨合金线材，即芯体110，绕一根拉直的芯线340(芯线340可为60μm以上的钨合金线材)一圈，然后样品盘310施加反向作用力(加入砝码330在8g以上)，通过电机控制收丝盘320进行高速收丝。钨合金线材缠绕芯线340运动，芯线340的直径越小，钨合金线材高速通过不断丝说明韧性越好。优先100μm钨合金线材，反向作用力50g；60μm钨合金线材，反向作用力50g；40μm钨合金线材，反向作用力12g；25μm钨合金线材，反向作用力8g；所述推拉检测设备如图4所示。

所述钨合金线材，即芯体110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，即芯体110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，即芯体110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；所述由稀土氧化物和钨构成的钨合金，即芯体110材料可以是均匀的，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，即芯体110的推拉芯线340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，即芯体110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，即芯体110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，即芯体110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，即芯体110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340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，即芯体110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340直径为350μm以下，甚至200μm以下；

所述钨合金线材，即芯体110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340直径为350μm以下，甚至250μm以下；

本实用新型优选实施例采用由含有钨与稀土氧化物的钨合金线材作为锯线100的芯体110材料，由于该钨合金线材含有稀土金属氧化物等物质，其各规格抗拉强度、弹性极限强度性能优异，该钨合金线材能够兼具规格更细、强度更高、韧性更好等优异性能；相比常规碳钢线材，该含有钨与稀土氧化物的钨合金线材更容易获得细化后的线材，且具备更高的抗拉强度以及弹性极限，同时其在常规钎焊加热温度下加热处理后仍能够保持良好的力学性能；且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纯钨线材；综上，将其应用于切割线锯线100，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。

同样需要说明的是，本领域技术人员可以根据抗拉强度、弹性极限强度、推拉芯线340直径等技术特征的需求，对芯体110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材料中获取，包括但不限于上述提供的优选实施方案。

本实用新型还提供上述优选实施例中由钨和稀土氧化物的合金构成的钨合金线材，即芯体110材料的制备方法：

所述钨合金线材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钨合金杆，制得具有一定直径规格的由钨和稀土氧化物的合金构成的金属材料，即芯体110材料；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；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；完成压力加工步骤即制得不同规格线径的芯体110材料。

本实用新型还提供如下实施例：

实施例1

本组实施例制备锯线100：

(1)制备芯体110，所述芯体110为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材：

其材料元素组分为：La₂O₃为1.5wt％,W为98.5wt％。

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(100μm、60μm、40μm、25μm)的钨合金线材，即芯体110；此外，对钨合金线材实施退火处理，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；

(2)制备锯线100：

1.将芯体110在10％～16％氢氧化钠溶液中浸渍以清洗去除表面杂质，而后在氨基酸溶液中浸渍清洗，再通过超声波活水进行清洗，最后通过100℃加热烘干以清除芯体110表面水质。

2.将金刚石颗粒与AgCuZnMn胶状钎料通过四维混料机进行4次均匀混合，得到混合浆料；其中，磨粒130与胶状钎料的体积比为1:5，每次混合时间为60min，前后两次混合的间隔时间为30min；

3.将S200中的混合浆料通过点胶喷射方式在芯体110表面均匀地涂覆，通过控制芯体110在点胶嘴中过丝速度及钎料喷出速度，来控制锯线100得到所述的钎料层120厚度；

4.将S300中得到的线材通过压缩空气吹干后，分为5组，每组分别在真空管式炉中加热钎焊30min，每组钎焊加热温度不同，分别为常温(不加热)、500℃、600℃、700℃、800℃，即得锯线100；其中，钎焊时真空度小于0.5MPa，过丝速度为15m/min。

实施例1中在600℃温度处理下获得的锯线100的规格及观测结果如下表1所示：

表1

其中，表1中金刚石颗粒脱落情况的测试方法为：截取一定长度的锯线100样品，对其连续90°弯折10次，观测金刚石颗粒脱落情况；表1中磨粒裸露于钎料层外表面部分的高度与磨粒本身粒径的比值的测试方法为：截取一定长度的锯线100样品段，测量锯线上磨粒130的H和H1数值。需要说明的是，表1中，锯线100样品测试结果为每颗磨粒裸露于钎料层外表面部分的粒径与磨粒本身粒径的比值均大于60％，表1中所示数值为该段锯线100中磨粒裸露于钎料层外表面部分的粒径与磨粒本身粒径的比值的算术平均值。

表1中结果显示金刚石颗粒基本无脱落，表明了锯线100的钎料层120与芯体110、钎料层120与磨粒130间的结合力强，磨粒130把持度高。且磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的粒径与磨粒130本身粒径的比值均大于60％，磨粒130裸露充分，锯线100具有高切割锋利度。

对实施例1所获得的不同规格芯体110进行抗拉强度、弹性极限强度及推拉韧性测试，其测试结果见表2：

表2

对实施例1中在不同钎焊温度处理下获得的锯线100(芯体110线径为40μm)进行拉伸性能测试，测试如表3所示：

表3

根据实施例和对比例及表1-3的结果可知：

本实用新型中所述钎料层120、磨粒130与芯体110通过化学冶金作用相互结合，所制得的锯线100结构为芯体110表面附着有3μm～30μm厚度的钎料层120，粒径D90为20μm及以下的磨粒130融入钎料层120，即磨粒130嵌设于钎料层120表面，且磨粒130裸露于钎料层120外表面部分的高度大于磨粒130本身粒径的60％；该锯线100中设置钎料层120和磨粒130具有一定厚度或粒径，并具体限定了钎料层120与磨粒130间的位置关系，通过它们之间相配合，锯线100中钎料层120、磨粒130以及芯体110间的结合力增强，且磨粒130露出部分高度足够大，磨粒130利用更充分，以使锯线100具备高切割锋利度性能；综上，该锯线100具有良好的芯体110、钎料层120结合力以及高磨粒130把持强度，从而有效提高该锯线100使用过程中的切割质量和切割效率；

且由表3中可以明显看出，采用钨或钨合金构成的金属材料作为芯体110，其力学性能在钎焊加热后基本没有变化，仍保持着良好的拉伸性能。因此，钎焊后锯线100仍具备良好的力学性能，能够满足锯线100在实际使用过程中切割质量和切割效率要求。

此外，本实用新型优选实施例中，采用由含有钨与稀土氧化物的钨合金作为锯线100的芯体110材料，该钨合金线材能够满足线径细度要求，又具备高强度、高韧性和推拉芯线340低等优异性能。因此，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，利用芯体110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。

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5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、复合层、磨粒、钎料层等术语，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、附着于芯体表面的复合层；

所述芯体为由钨或钨合金构成的金属线材，所述复合层包括钎料层和嵌设于钎料层上的磨粒；

所述钎料层厚度为3μm～20μm；所述磨粒粒径D90为20μm及以下，所述磨粒裸露于钎料层外表面部分的高度与磨粒本身粒径的比值大于60％。

2.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为100μm及以下，抗拉强度为3800MPa以上。

3.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为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。

4.根据权利要求1或3所述的锯线，其特征在于：所述芯体的线径为40μm～60μm，所述钎料层厚度为3μm～15μm；所述磨粒粒径D90为10μm及以下。

5.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为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1或5所述的锯线，其特征在于：所述芯体的线径为25μm～40μm，所述钎料层厚度为3μm～10μm；所述磨粒粒径D90为5μm及以下。

7.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述芯体为由钨和稀土氧化物的合金构成的金属线材，所述芯体的线径为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1或7所述的锯线，其特征在于：所述芯体的线径为25μm及以下，所述钎料层厚度为3μm～10μm；所述磨粒粒径D90为5μm及以下。

9.根据权利要求1所述的锯线，其特征在于：所述磨粒为金刚石磨粒；所述钎料层中钎料选自铜基钎料、银基钎料、镍基钎料、锡基钎料、铅基钎料、金基钎料、锰基钎料以及锌基钎料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。

Images