[发明专利]带有磨料的高效切割线锯

说明书

技术领域

本发明涉及线锯切割技术领域，尤其是一种带有磨料的高效切割线锯。

背景技术

线锯切割是对半导体、水晶、各种单结晶、磁性材料、精密陶瓷、及其他硬脆材料进行切割的一种加工方法。游离磨料线锯目前已广泛的应用在半导体晶圆和太阳能硅片的切片制程中，其是利用钢线带动游离磨料（磨料+液体）来移除材料，但由于游离磨料线锯使用后的磨料易污染环境，导致工业上的浪费，且其加工效率低，故发展固定磨料线锯已成为工业界必然的趋势。相较于游离磨料线锯，固定磨料线锯之优点在于提升材料移除率以及加工磨料能充分被利用，能够有效的提供产能。

美国专利US4485757A曾提出一种用滚压嵌入方式制备连续金刚石线锯的工艺，此种工艺制备的金刚石线锯的金刚石涂层直径均匀而厚度及线径不均匀，很难生产出大于120米长的金刚石线。并且，通过机械作用将超硬磨料滚压嵌入到线材基体中，还大大降低了线材的强度。

一种磨料线锯是树脂结合剂固结方式是通过热固性树脂或光固化树脂将磨料颗粒固结到线材上，如申请号：98800112.8公开了一种线锯及其制造法，该专利提到在高强度线材上用树脂固定上磨料和填料，磨料尺寸不小于树脂粘结层厚度的三分之二，填料尺寸小于粘结剂厚度的三分之二。这种金刚石线锯存在磨料把持强度不高，耐热性差，耐磨性低，加工时线锯磨损严重等问题。

还有一种磨料线锯是通过电镀或复合镀的方式，是通过电镀，电镀和化学镀复合镀的方式，将磨料溶于镀液中，均匀的夹杂在金属镀层中而附着在线材上制备的，这种方式是从水溶液内沉积金属层把磨料颗粒埋住而把持力不够，磨料线锯的寿命短，因此无法从根本上解决磨料颗粒脱落的问题。

此外在切锯工件的过程中，会产生大量的工件粉末，这些粉末容易团聚并附着在研磨颗粒上，阻碍了研磨颗粒的工作，并影响了冷却液/润滑液对研磨颗粒的作用。

鉴于太阳能行业的快速发展，为了改善游离磨料线切所造成的污染和效率低的问题，日本一些企业，台湾的微钻，中国岱勒等公司也相应推出了用于太阳能晶硅切割的金刚线，其是在金刚石表面镀了一层金属，如镍或镍的合金，在通过镍或镍的合金镀液把金刚石附着在钢线上，这种制备的金刚线镀层对金刚石的把持力不够，容易造成断线，寿命低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中磨料颗粒易脱落从而导致线锯使用寿命短的技术问题，提供一种带有磨料的高效切割线锯，它能够将磨料颗粒牢牢的把持在金属线材上，从而来提高线锯的使用寿命，切割效率大幅增加，降低了切割时间，缩小了成本，提高了切割工件的质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带有磨料的高效切割线锯，包括金属线材、包覆在金属线材表面的表面层和嵌置固定于表面层内的多个研磨颗粒，所述表面层内添加有偶联剂，偶联剂是用于提高树脂与固体表面黏合强度的助剂，由于偶联剂有特殊的化学结构，其分子两端通常含有性质不同的基团，一端的基团与线材、研磨颗粒等表面发生化学作用或物理作用，另一端的基团则能和有机材料层发生化学作用或物理作用，从而使线材、有机材料层和研磨颗粒很好地偶联起来，获得了良好的粘接性，进而可以很好地把研磨颗粒牢牢把持在表面层内，解决了易脱落的问题，而且这种粘接结合并非传统的单纯物理连接，而是增加了化学键链接，其把持能力非常之高，有效地延长了线锯的使用寿命。

作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铬络合物偶联剂、铝酸化合物偶联剂、磷酸酯偶联剂的一种或其组合。

进一步地，所述金属线材为单线、绞线或编线，直径选择在8～800μm。

作为优选，所述金属线材为不锈钢线、碳钢钢线、镀铜钢线、镀锌钢线或镀黄铜钢线。

本发明进一步地，表面层由有机材料制成，所述有机材料为环氧树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸树脂、改性环氧树脂中任意一种或其组合，表面层的厚度选择在2～300μm。

针对应用场合，研磨颗粒选择硬质材料，这些硬质材料可以是金刚石、碳化硅、立方氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅或碳化钨中的一种或几种，其共性为硬质，未列举出的其他具有相同共性的材料也将落入本发明保护范围。

在表面层中还含有无机填充颗粒，其大小为研磨颗粒的1/30-3/4。通过无机填充颗粒的加入，可以解决切割过程中切屑堵塞，以及冷却液/润滑液的流通问题。