[发明专利]固结金刚石和立方氮化硼混合磨料的切割线及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于切割加工技术领域，涉及一种可广泛应用于陶瓷材料、硅晶体、宝石等硬脆材料切割加工的超硬磨料的切割线，具体说是一种固结金刚石和立方氮化硼混合磨料的切割线及其制作方法。

背景技术

 随着太阳能光伏产业以及LED节能技术的发展，硅晶体、蓝宝石等非金属硬脆材料的应用越来越广泛。而切割加工是这些硬脆材料加工的关键工序，其主要技术要求为：切割效率高，切割成本低，切缝窄，表面损伤小，无污染等。

目前，通常用电镀金刚石切割线或电镀立方氮化硼切割线来切割加工这些硬脆材料，电镀金刚石切割线和电镀立方氮化硼切割线都具有切割效率高，能耗低，切缝窄、无环境污染等特点。但它们也都有各自的局限性，以金刚石为切割磨料的切割线存在的主要问题是：由于金刚石的热稳定性较差，在空气中为600～850℃，在切缝窄，切削液冷却效果差的情况下，由于高速磨削产生的高温容易使金刚石磨料产生氧化或表面石墨化，金刚石硬度下降，产生快速磨损，从而降低金刚石切割线的使用寿命。特别对于大尺寸硅锭的切割加工时，由于冷却不良，金刚石表面硬度降低或石墨化的现象越严重。

以立方氮化硼为切割磨料的切割线存在的主要问题是：虽然立方氮化硼磨料的热稳定性非常好，能耐受1200～1400℃的磨削温度，但立方碳化硼的硬度较金刚石磨料低，在切割较高硬度的材料，如蓝宝石时，其磨损较快。另外立方氮化硼在较高的磨削温度下容易和水反应，加快立方氮化硼磨料的磨损。因此采用水基切削液时，需对切削液做特殊处理。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种固结金刚石和立方氮化硼混合磨料的切割线及其制作方法，自身的硬度适宜，热稳定性好，适用范围广，切割线锋利性好，切割效率高；制作材料选择合理，制作方法简单。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种固结金刚石和立方氮化硼混合磨料的切割线，包括：金属钢线、固结在金属钢线上的磨料，其特征在于：所述的磨料是金刚石和立方氮化硼混合磨料，所述金刚石和立方氮化硼混合磨料通过电镀镍的方式固结到金属钢线上。

对上述技术方案的改进：所述金刚石和立方氮化硼磨料的粒径范围为5-75μm。

对上述技术方案的进一步改进：所述金属钢线的直径小于1.5mm。

对上述技术方案的进一步改进：所述金刚石磨料与立方氮化硼磨料的重量比为：1：0.1～10。

对上述技术方案的进一步改进：所述金属钢线为直钢线、波纹钢线、钢绞线或钢丝绳。

对上述技术方案的进一步改进：所述的金属钢线表面有镀铜层。

一种固结金刚石和立方氮化硼混合磨料的切割线的制作方法，其特征在于：制作步骤如下：

按一定比例称取金刚石磨料和立方氮化硼磨料，充分混合后用浓硝酸浸泡活化，清水清洗至中性备用；将金属钢线碱洗除油，酸洗除锈，清水清洗，再以电镀的方法将金属镍和金刚石和立方氮化硼混合磨料固结到金属钢线上，清洗干燥后制成固结金刚石和立方氮化硼混合磨料的切割线。

对上述技术方案的改进：所述金刚石和立方氮化硼磨料的粒径范围为5-75μm，所述金刚石磨料与立方氮化硼磨料的重量比为：1：0.1～10，所述金属钢线的直径小于1.5mm，所述金属钢线为直钢线、波纹钢线、钢绞线或钢丝绳。

对上述技术方案的进一步改进：在固结金刚石和立方氮化硼混合磨料之前，对所述金属钢线表面镀铜。

本发明的优点和积极效果是：

1、固结金刚石和立方氮化硼混合磨料切割线锋利性好，切割效率高。由于金刚石和立方氮化硼磨料的热稳定性和硬度有一定差异，在切割过程中，由于切割温度的作用，金刚石磨料表面软化，硬度降低，磨损加快，这时立方氮化硼磨料起主要切割作用。立方氮化硼磨料由于硬度较低，在逐渐磨损过程中，金刚石磨料会重新参与切割，并起主要切割作用。如此循环，金刚石磨料和立方氮化硼磨料在切割过程中可以实现交替切削、交替磨损，能长时间保持切割线的锋利性，提高了切割效率。

2、适用范围广。可以充分发挥金刚石磨料的高硬度和立方氮化硼磨料的热稳定性，从而使这种切割线不仅可以适用于切割大尺寸的硅锭等较软的硬脆材料，也适用于切割尺寸较小的蓝宝石等较硬的硬脆材料，扩大了切割线的适用范围。单纯的电镀金刚石切割线在高温下易和钢铁反应，不能切割钢铁类材料，本发明结合了金刚石的高硬度和立方氮化硼的热稳定性，因此即可良好应用于切割蓝宝石，钻石等高硬度材料，也可良好应用于无法进行良好冷却的切割场合，如钢铁类材料的切割加工。