[发明专利]一种金刚石线锯及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金刚石线锯及其生产工艺。

背景技术

金刚石线锯，简称金刚线，是在表面固结一层金刚石磨料微粒的高强度切割钢丝，用于切割单晶/多晶硅、蓝宝石、砷化镓、磁性材料、水晶等硬脆材料。相对于传统的游离砂浆切割方式，金刚线切割技术是革命性的进步。金刚线切割工艺已经在日本90%以上用户普及使用，在欧美20%以上用户使用。目前国内市场上的金刚线主要被国外公司垄断，在太阳能硅材料切割用的金刚线市场上，中国制造尚处于空白状态，国内太阳能硅材料切割用的金刚线基本全部采用进口，对外依存度很高，严重制约我国太阳能产能最大化的进一步发展。加紧研发和制造具有我国自主知识产权的金刚线，打破全靠进口采购的局面，为国内用户提供质优价廉的金刚线成发展关键。

与传统的钢线和砂浆切割方式相比，金刚线切割具有诸多优点：可实现高速切割，环保生产，成本低廉等等，而且与国外同类型产品相比具有明显的性价比优势。高速切割是针对传统的砂浆切割方式而言，速度是该传统工艺切割的2-3倍，能够使用户降低采购设备成本，同时也能使用户能够承接较大的订货量。环保生产也是针对传统的砂浆切割方式而言，传统工艺切割环境恶劣，不环保，且大量的砂浆需要回收处理，耗用大量的人力和财力成本，而金刚线切割工艺却无须砂浆，只需要水或是水基冷却清洁液就可以，真正实现了环保生产和制造。

当下采用传统钢线切割还属于主流，但随着对生产技术要求不断提高，传统钢线已经大大制约了生产发展，新型切割线面世显得尤为重要，而金刚石切割线研制成功就很好解决了这个问题。金刚线与由游离磨料进行线切割的加工技术相比，其优势非常明显，主要体现在以下方面：

1）效率高、寿命长，切割精度高，硅片质量好。

2）用金刚线替代碳化硅磨料，将更容易回收废渣中的多晶硅。据统计，约有40%的多晶硅没有得到利用，浪费在废渣中，难以与碳化硅分离。若采用金刚线切割，可以利用燃烧的方式分离并循环利用多晶硅。

3）可使用水溶性冷却液，废渣废料少更加环保。

4）加工件表面损伤小、挠曲变形小，切片薄、片厚一致性好，能切割大尺寸硅锭等。

5）综合成本可降低30％。

目前常规金刚石线锯为单股钢丝外覆金刚石磨粒，采用此种结构的金刚石线锯比起传统砂浆切割已有了巨大的进步，但是由于其磨粒直径小，相应容屑空间也较小，同时使得切割线载液能力差，从而尤其是对大尺寸材料进行切割时易导致材料中部区域冷却不足，不能充分发挥金刚石线锯的切割能力，此外同等外径单股金刚线韧性较多股金刚线差很多，因而在锯切力作用下易发生脆断。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种金刚石线锯，包括线锯内芯，所述线锯内芯由两股以上金属丝相互捻合形成，所述线锯内芯表面镀覆有金属层，所述金属层表面固结有磨粒。

优选地，所述磨粒为金刚石颗粒、其它耐磨材料颗粒、或金刚石颗粒与其它耐磨材料颗粒的混合物。

优选地，所述金属层厚度为0.1～100μm，所述各股金属丝之间的捻距为0.5～5mm，所述金属丝直径分别为50－200μm，所述线锯内芯外径为100～600μm。

优选地，所述线锯内芯由三股材料相同且直径相等的金属丝相互捻合形成。

优选地，所述金属层为镍或铜。

优选地，所述硬质颗粒为金刚石颗粒、氮化硼颗粒、氮化硅颗粒、碳化硼颗粒、碳化硅颗粒、刚玉颗粒、碳化钨颗粒其中一种或几种的混合物，所述磨粒的粒径为5～60μm。

优选地，所述磨粒均匀分布在所述金属层表面且呈单层排列。

优选地，所述磨粒的形状与粒径相似，所述磨粒间距为磨粒等效圆直径的1－10倍。

优选地，所述金属层为纯镍或镍合金镀层，其上埋覆有所述磨粒，所述金属层厚度为所述磨粒等效圆直径的1/3－2/3。

本发明创造提供的金刚石线锯，具有如下优点：

1、由两股以上金属丝相互捻合形成，韧性更高；

2、具有绞合结构，从而形成容屑槽，增强了载液能力，具有更好的冷却效果；

3、增强容屑空间与冷却效果，获得了更高切割速度；

4、改善被切割材料表面质量。

本发明创造同时提供了一种金刚石线锯的连续生产工艺，包括如下步骤：

（1）成绳：将两股以上高强度金属丝合股捻制成内芯线；

（2）脱脂：将内芯线进行化学或电化学脱脂；

（3）除锈：将脱脂后的内芯线通过酸性溶液进行化学或电化学处理，中和内芯线表面碱性，去除氧化层及钝化层，活化内芯线表面；