[发明专利]钎焊钻石线锯的制作方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种钎焊钻石线锯的制作方法。主要用于硅、水晶以及各 种硬脆材料的切割加工。属切割工具技术领域。

(二)背景技术

硅、水晶以及各种硬脆材料的切割加工，为提高加工效率主要采用多 线切割方式。现行的线切割为边切割边向琴丝供应粘度浆液的游离磨粒方 式。但是，该工艺存在的问题是：作业环境恶劣、切口损失大；因使用游 离磨粒钢丝移动速度难于提高，切割效率的改善受到限制，所以一直渴望 着固定磨粒线切工具能以应用。鉴于这种情况，电镀钻石线切工具和树脂 结合剂钻石线切工具之类的固定磨粒线切工具已相继开发出来，但它们的 应用都只限于部分场合。

1、电镀钻石线锯生产时间太长。长度要求10km以上硅锭多线切割工 具生产时间竟达1周以上，成本非常之高，因此，这种工具只能作为单切 短(数m长)线切工具来使用；同时从电镀的原理得知，镀层金属与基体 和钻石的界面上由于并不存在牢固的化学冶金结合，钻石只是机械包埋作 用镶嵌在镀层中。除了非正常剥落脱落外，只要镀层厚度被磨损到接近磨 料出露高度的40～50％，磨料就会自然脱落。导致有效使用寿命较短。

2、树脂结合剂线切工具，生产成本只有电镀线的几十分之一，且容易 加大工具长度。但是，树脂结合剂线切工具的耐磨性和耐热性均比电镀线 切工具差，在水晶之类的硬质材料或加工点温度高的大口径硅锭的多道切 割中极难应用。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能改善磨料、结合剂(钎 焊合金材料)和基体三者间的结合强度、线锯寿命长、生产速度快的钎焊 钻石线锯的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：一种钎焊钻石线锯的制作方法，其特征 在于所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、将钢线经过去脂、酸洗和用丙酮活化后，进入一个存放糊状 焊料的容器，该糊状焊料中去离子水与焊料的质量比为1∶0.8～1.2，容器 中有一个磁力搅拌装置不断搅拌，所述焊料中各组份的质量百分比为：

铝    20～25％

锡    15～20％

锌    15～20％

银    10～15％

铬    3～8％

余量为锆

各组份的质量百分比总和为100％；

步骤二、粘附着焊料的钢线进入第一个拉丝模，钢线通过传动轮定位 于拉丝模的中心，使经过拉丝模的钢线上均匀覆盖着一层厚度为0.015mm ±0.001mm的焊料；

步骤三、粘附着焊料的钢线进入一个密封的粉尘盒，粉尘盒里装着 20～30μm直径的钻石粉，并有一个鼓风装置将钻石微粉吹动，使里面的空 间均匀弥布0.1～0.3g/cm³的钻石粉，布着焊料的钢线经过粉尘盒后上面均 匀粘附着一层钻石粉；

步骤四、粘附着钻石粉的钢线进入第二个拉丝模，钢线通过传动轮定 位于拉丝模的中心，经过拉丝模的钢线上均匀严实地覆盖着一层钻石粉；

步骤五、粘附着钻石粉的钢线以10～30米/分钟的速度进入高频感应焊 的线圈的中央，高频线圈的感应温度控制在700±10℃，焊料瞬间熔化， 并将金刚石与钢线牢固冶金结合；

步骤六、收线轮将焊接完成的钻石线均匀缠绕。

目前在高温钎焊领域，常用的方法有电阻炉加热真空高温钎焊、高频 感应加热钎焊、激光钎焊等。考虑到钻石线锯的连续生产的特性，本发明 采用高频感应加热钎焊，它可以瞬间达到要求的钎焊温度点，瞬间加热钎 焊，使钎焊线锯的生产速度可以达到10～30米/分钟，极大的提高生产效率， 降低生产成本。

高温钎焊的温度一般都在850℃～1080℃之间，而切割硅材料所用钢丝 的线径只有0.2mm～0.6mm，需要3000N/m m²的抗拉强度，在800℃时材质 和硬度等性能就会发生变化。因此，保持线锯在钎焊后的抗拉强度尤为重 要。本发明提出了一种低温焊料，钎焊温度为680～750℃，它既能使钻石 牢固地附着于钢线基体上，又不影响钢线与钻石粉原有的各种物理性能。

本发明通过钎焊提供的界面上的化学冶金结合从根本上改善磨料、结 合剂(钎焊合金材料)、基体三者间的结合强度。本发明的有益效果是：