[发明专利]金刚石丝锯及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石丝锯及制作方法，具体地说，是一种树脂结合剂金刚石丝锯及制造方法。

背景技术

随着半导体行业和光伏行业的迅猛发展，对硅材料的需求大量增加，致使硅材料较2005年前，价格已经飙升了30多倍，这就需要对硅材料的加工要十分地精细化，尽量减少硅材料的浪费；同时由于硅的切片数量巨大，加工效率的提高也是当务之急。硅棒切方的传统工艺是采用金刚石的锯片，而锯片厚度至少在2.2mm以上，所以切缝宽、切屑多，材料的浪费严重。硅棒切片的传统工艺是裸丝加切削油(是SiC微粉和一种特殊油品的混合液)，污染严重，效率低下，硅屑无法回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种切削效率高，只须水冷却，污染少，硅屑易回收，材料浪费少的用于硅切削的金刚石丝锯。

该金刚石丝锯，采用下述步骤制造：

a.将下述组分按体积百分比配好粉料，并混合均匀；45-55％酚醛树脂、20-30％金刚石、3-11％SiC、4-10％Fe₂O₃、5-15％Cu；

b.按重量比在1份粉料中加入0.8-1.2份丙酮，搅拌均匀，使之成为胶状悬浊液；

c.将直径小于0.26mm的金属丝放入胶状悬浊液，使得胶状悬浊液黏附到金属丝上，然后取出金属丝；

d.将黏附胶状悬浊液的金属丝加热固化。

酚醛树脂是粘接材料，由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂，具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。粉料中酚醛树脂的含量一般为45-55％，过高则会使线锯上的磨削层太脆太硬，过低则会结合不牢，出现掉砂现象。

金刚石有一定韧性，但脆性相对较大，因易沿八面体完全解理方向破裂，自锐性较高。因而，耐磨性强，磨削性能好。耐热性良好，在无氧化条件下加热1000℃无变化。化学性质稳定，与酸碱物质不起反应。粉料中金刚石的含量一般为20-30％，过高则使料混不开，出现结团，使金刚石会聚集在金属丝的出口处，阻碍金刚石的正常附着，很可能会让拉出来的金属丝上反而无金刚石。过低则会出现损耗过快，无法保证丝锯的寿命。

碳化硅是以石英、石油焦碳为主要原料在1800℃以上高温下炼成的结晶化合物，是一种常用人造成磨料，具良好导热性、耐高温和不受腐蚀等特性。常用来制造砂轮、砂带、砂布等磨具，或供自由研磨用。碳化硅的含量一般为3-11％，主要起结合剂的骨架作用，适当延长使用寿命。过高则会降低切削能力，，过低则起不到骨架和延长寿命的效果。

氧化铁(Fe₂O₃)呈深棕红色，俗称红粉、铁丹。性质稳定，不溶于水，但溶液于盐酸。粉状粒度一般在0.25～0.75μm，细腻均匀。Fe₂O₃的含量一般为4-10％，过高则会使结合剂过硬，使金刚石不易出刃，降低切削效率，过低则不能起到骨架作用，在拉制过程中会造成树脂的“过流动”，使树脂流失。

粉料与丙酮的重量比1∶0.8-1.2，丙酮是一种溶剂，主要用来调整胶状悬浊液(浆料)的粘度，如果丙酮过多，则粘度太小，浆料的流动性就会太好，在拉制过程中浆料会在金属丝表面流动，形成结露现象，使丝锯的直径不均匀。丙酮过少则粘度会很高，浆料缺少流动性，在拉制过程中浆料很难粘附到金属丝上，出现光丝现象。

上述的金刚石丝锯，粉料中各组分的体积百分比为：50％树脂粉、25％金刚石、8％SiC、7％Fe₂O₃、10％Cu。

上述的金刚石丝锯，粉料与丙酮重量比1∶1。

上述的金刚石丝锯，在步骤c中，将金属丝以5-8米/分钟的速度通过胶状悬浊液而使得胶状悬浊液黏附到金属丝上。金属丝的速度取决于浆料的粘度，在一定的配方和粘度的情况下，当速度低于5米/分钟时会造成浆料在出口处的堆积，同时浆料在金属丝表面上有流动的可能就大的多，也易造成丝锯的直径不均匀。当速度超过8米/分钟时，浆料附着到金属丝的时间就会偏短，造成丝锯的直径会偏细，而且还会出现金属丝上的浆料出现间断。