[发明专利]用非镀覆金刚石制造树脂金刚线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石线切割技术领域，具体涉及一种用非镀覆金刚石制造树脂金刚线的方法。

背景技术

对于高硬度晶体材料的切割常用到线切割技术，传统的线切割技术是采用金属线加游离磨料的方式，在切割过程中，将磨料加入到金属线和加工件之间产生切削作用。为了进一步缩短切割时间以及加工更高硬度的材料，固结磨料线切割技术得到发展，将金刚石磨料以一定的方式固定在金属线上，形成金刚石线锯（金刚线）。与传统的线切割方式相比，金刚线切割技术具有切割时间短、效率高、切口损耗小等优点，该项技术的应用，对于晶硅切割技术领域的发展起到了重要的推动作用。

在金刚线的生产过程中，金刚石磨料的固结方式有滚压嵌入式、挤压或冲压方式、金属结合剂固结（钎焊、电镀）、树脂结合剂固结等。其中，以树脂结合剂固结方式生产金刚线，其制程温度远低于金属焊接，线材不会因为高温而产生变形造成抗拉强度的衰减，有利于缩小金刚石线径进而降低耗材率。但是由于树脂对金刚石磨料的把持力较低，树脂金刚线在使用过程中，在磨削力的作用下金刚石磨料极易脱落，从而使其使用寿命降低。结合剂对金刚石磨料的把持力分为三种：机械镶嵌力、物理吸附力、化学结合力。其中，物理吸附力很小，可以忽略；机械镶嵌力的大小取决于胎体的孔隙率和胎体的强度和硬度；化学结合力最强。而树脂对金刚石磨料的浸润性不好，难以形成树脂结合剂与金刚石之间的化学键，因此树脂对金刚石磨料的化学结合力不强，金属线与金刚石磨料之间的把持力主要还是依靠机械嵌合力，才使得树脂金刚线上的金刚石磨料极易脱落。

为解决树脂金刚线对磨料把持力不强的问题，现有的方法是在金刚石磨料表面进行金属镀层，例如镀金属镍，由于镍的晶胞中的（111）面是等边三角形，最外层电子是f层空轨道，与相对应金刚石磨料上的C原子容易发生三位吸附，吸引成化学键，形成化学结合力，进而提高树脂对金刚石磨料的把持力。在中国发明专利申请公开说明书CN102658606A中公开了一种树脂金刚线的制作方法，其采用的就是金属涂层后的金刚砂。但是采用金属镀层的金刚石磨料的缺点在于：金刚石磨料的金属镀层工艺复杂，成本高，且危害操作人员的身体健康，环境污染严重，不利于长期发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种能耗少、环境污染小且成本低的用非镀覆金刚石制造树脂金刚线的方法。

为解决上述技术问题，本发明用非镀覆金刚石制造树脂金刚线的方法包括下列步骤：

（1）金刚石微粉表面改性：取粒径为1-50μm的单晶金刚石微粉用氧化性酸去除其表面的非金刚石碳层，再用有机物对其进行表面改性处理；所述氧化性酸为硫酸、硝酸、高氯酸中的至少一种；所述有机物为高级脂肪酸及其盐、脂类化合物、高分子聚合物、表面活性剂中的至少一种；

（2）配制树脂金刚砂共混物料：取树脂粘结剂和有机溶剂进行混合搅拌，至树脂溶解后，再加入粒径为1-5μm的SiC超细粉体和步骤（1）所得金刚石微粉，混合均匀后得到树脂金刚砂共混物料；

（3）制线：将步骤（2）所得树脂金刚砂共混物料均匀涂敷在芯线上；

（4）一次固化：将涂敷有树脂金刚砂共混物料的芯线通过固化炉，在温度为400～1000℃的条件下加热固化15-30min，得到半硬化树脂金刚线；

（5）二次固化：将步骤（4）所得半硬化树脂金刚线线轴放入恒温鼓风干燥箱中干燥固化，得到成品树脂金刚线。

本发明采用表面非镀覆的金刚石微粉制造树脂金刚线，对金刚石微粉进行表面改性，改性后的金刚石微粉表面极性增强，有利于金刚石微粉和树脂之间的粘接，提高把持力或附着力，进而提高树脂金刚线的磨削能力，避免产生树脂金刚线上的金刚石磨料在磨削过程中极易脱落的问题。

优选的：步骤（1）中所述所述脂类化合物为磺酸酯、磷酸酯或多元醇酯；所述高分子聚合物为聚乙二醇、聚丙烯酸盐或酚醛树脂；所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚甘油多聚蓖麻酸酯或十二烷基磺酸钠。

步骤（2）中所述树脂金刚砂共混物料中各组分的重量百分比为树脂粘结剂10～45wt%、有机溶剂10～45wt%、金刚石微粉5～30wt%、SiC超细粉体5～25wt% 。

所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。

所述树脂粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。