[发明专利]一种金刚线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石、半导体和太阳能等行业切割硅、石英晶体等硬、脆性材料用的切割材料，具体涉及一种新型金刚线，以及这种金刚线的制造方法。

背景技术

金刚线是金刚石切割线的简称，工业上用于切割，比如光伏领域的多晶硅切片。金刚石切割线，顾名思义，是把金刚石的微小颗粒镶嵌在线上做成的切割线。由于具有金刚石微型的锯齿，增加了钢线的切割能力，可以大大加快切割速度。金钢线对于太阳能硅材料切割行业而言，是革命性的进步，因而人们普遍预计它将来的应用将非常广泛。

国外于上世纪提出了用丝锯切割脆性半导体材料的工艺，并研究和生产出了可用于脆性材料切割的丝锯。最近几年来，丝锯得到了快速发展，对其研究也更为深入。固结磨料金刚线切割因为低能耗、使用环境无污染、切削效率高、加工精度高等优点已经开始逐步替代悬浮磨料切割。

由于近年来国内光伏行业的迅速发展，用于硅片切割的金刚线也越来越受到大家的重视，主要有电镀固结金刚线、树脂结合剂固结金刚线以及机械压入金刚线等几种。目前金刚线的制造方法主要有：电镀法、钎焊法、浸镀法以及树脂结合剂法，其中，国内正在研究的树脂结合剂方法分为热固化树脂和UV固化树脂结合剂两种。

例如，CN201210145531.0 公开了一种树脂金刚线的制作方法，包括粘胶、金刚砂、芯线，依序包括：配制金刚砂树脂液，包括：金属涂层后的金刚砂、树脂系粘合剂、有机溶剂和SiC砂粒搀料，其中，树脂系粘合剂为可溶酚醛树脂，用搅拌机搅拌至酚醛树脂溶解于二甲基甲酰胺中的糊状物，后注入模具；在模具中，在钢线上涂抹树脂液；将涂抹着树脂液的钢线通过加热炉，得到半硬化树脂金刚线；收线得树脂金刚线成品。

EB（电子束）树脂能量固化原理，是20世纪中期出现的一种材料表面加工的先进技术，是利用电子束引发具有辐射化学活性的液态树脂（涂料、油墨或胶粘剂）快速聚合交联，从而实现固化的新工艺。首先，高能电子与树脂分子相互作用，使之分解成自由基；然后，自由基与C=C双键反应，形成增长链；最后，增长链与树脂的其余组分反应，使树脂产生交联。

EB固化与传统的固化技术相比，有着独特的优势：

1、EB树脂固化时间很短，一般只需1/10秒即可彻底干燥固着在基材表面，故用EB能量固化树脂的产品，生产效率高。目前EB固化生产线速度已经超过300m/min。

2、占地少，涂层固化生产线上EB设备占地仅为原来的热固化设备生产线的1/20。

3、冷固化，没有系统的热惯性，EB设备输出功率可以跟随生产线速度的变化而变化，操作简便，容易控制，有很高的精确度和可重复性。

4、EB固化可使树脂100%固化。

5、用EB能量固化的涂层，因树脂中的化学物质通过交联反应形成了高分子立体网状聚合物，所以表面具有很强的耐化学性能、耐摩擦性能和耐候性。

6、EB树脂固化后的固含量接近100%，不含VOC(有机挥发物)，与普通树脂体系相比，无环境污染，更有利环保。

7、能耗低，EB固化能耗为UV固化的5%左右，传统热固化的1%左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型金刚线及其制造方法，本发明采用EB电子辐射固化树脂作为结合剂，将磨料牢固地固定在芯线周围。

本发明采用的技术方案如下：

一种金刚线，包括芯线和磨料，所述的芯线为金属丝，所述的磨料为人造金刚石，其特征在于，所述的磨料由树脂结合剂固结在芯线的周围，所述的树脂结合剂为电子辐射(EB)固化型树脂结合剂，包括EB固化树脂和填料。

本发明的金刚线由芯线、磨料和树脂结合剂组成。芯线使用高强度的金属丝；磨料使用人造金刚石；树脂结合剂使用EB电子辐射固化树脂。其中，磨料由树脂结合剂固结在芯线的周围，磨料在芯线周围均匀、连续分布，磨料包裹在EB电子辐射树脂结合剂中，由于树脂固化收缩，使得部分金刚石的局部尖角露出形成出刃。

所述的芯线为直径介于0.08~0.80毫米的高强度的金属丝，优选的芯线的直径范围是0.10~0.50毫米，制成的金刚线的外径范围是0.12~0.80毫米。金属丝为单一金属丝或合金丝，亦或为表面镀覆其它金属的金属丝。长度通常为10~250千米。磨料人造金刚石优选使用平均粒径1~100微米的磨料。

所述的EB固化树脂为不饱和聚氨酯树脂、改性丙烯酸酯树脂、改性环氧树脂中的一种，优选不饱和聚酯多元醇与二异氰酸酯反应得到带端羟基的不饱和聚氨酯树脂，其中不饱和聚酯多元醇分子量为1500～2500。