[发明专利]一种高性能金刚石线

说明书

本发明公开了一种高性能金刚石线，包括芯层和涂覆于芯层表面的树脂层，所述芯层为不锈钢纤维簇，由至少3根不锈钢纤维缠绕形成。其制备方法包括纳米金刚石的表面乙烯基苯甲酸修饰、纳米硼纤维表面乙烯基硅氧烷改性、荷电基团的引入、树脂混合液的制备、金刚石线的制备等步骤。本发明公开的高性能金刚石线，制备方法简单易行，对设备要求不高，通过这种制备方法生产出来的金刚石线比现有技术中公开的金刚石线切割效率和强度更高，切割得到的硅片质量更好、切割成本更低廉，且树脂表面与钢丝粘结力更强。

本发明是中国专利“一种高性能金刚石线及其制备方法”的分案申请，申请日为2017年9月11日，申请号为201710813174.3。

技术领域

本发明属于金刚石线切割技术领域，具体涉及一种高性能金刚石线。

背景技术

随着经济社会的发展，太阳能光伏产业由于其绿色环保，已经逐步成为新的主导产业之一。晶硅片是常用的元件之一，其是通过硅锭或硅棒切割产生的，其切割方式最常见的有游离磨料和固结磨料两种，游离磨料环境污染严重、生产效率较低、硅片损伤层厚；固结磨料由于其具有工艺简单、制造周期短、成本低、柔韧性佳，加工表面质量好等优点，被广泛应用于光伏、IT行业所必须的硅片切割。

树脂型金刚石线就是固结磨料中的典型代表，其是利用树脂作为结合剂将金刚石磨料固结在金属丝上。其中树脂金刚线因具有制造工艺简单，生产成本低，生产效率高、硅片表面质量好等优势，已逐渐成为晶体硅片切割加工的主要方式。然而，树脂金刚线所用的树脂结合剂由于存在钢丝表面粘结力低，会导致树脂层和金刚石磨粒整体脱落，最终露出钢丝，会产生断线，此时需要更换线网，从而造成硅锭成品不良，增加了使用成本，大大降低了切割效率。

中国发明专利CN 103753720 A公开了一种用非镀覆金刚石制造树脂金刚线的方法，包括下列步骤：先对金刚石微粉进行表面改性处理；再配制树脂金刚砂共混物料；将该树脂金刚砂共混物料均匀涂覆在芯线上；经过一次固化、二次固化得到成品树脂金刚线。采用此发明制得的树脂金刚线，平均线径较小，切割质量高、效率高且切口损耗小；但是此发明无法解决树脂粘结剂与钢丝表面粘结力低的问题，树脂层与金刚石磨粒容易脱落。

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。

因此，业内亟需一种有效的制备方法，制备出高性能金刚石线。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种高性能金刚石线及其制备方法，该制备方法简单易行，对设备要求不高，通过这种制备方法生产出来的金刚石线比现有技术中公开的金刚石线切割效率和强度更高，切割得到的硅片质量更好、切割成本更低廉，且树脂表面与钢丝粘结力更强。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种高性能金刚石线的制备方法，包括如下步骤：

1)纳米金刚石的表面修饰：将纳米金刚石、纳米铬粉混合均匀，后悬浮于二氯甲烷中，再在里面加入乙烯基苯甲酸，室温下搅拌6-8小时，后经过旋转除去溶剂后待用；

2)纳米硼纤维表面改性：将纳米硼纤维悬浮于二氯甲烷中，再在里面加入乙烯基硅氧烷，室温下搅拌6-8小时，后经过旋转除去溶剂后待用；

3)荷电基团的引入：将乙烯基苄基氯溶解于二氯甲烷中，再在其中加入三乙胺，在室温下搅拌6-8小时，后经过旋转除去溶剂后待用；

4)树脂混合液的制备：将步骤1)的产物、步骤2)的产物和步骤3) 的产物混合，加入到有机溶剂中，再在其中加入不饱和树脂、引发剂、乙烯基二茂铁，搅拌成为均匀的糊状物；