电镀金刚石线锯制造工艺及其性能的研究
光伏行业专用电镀金刚石线锯的研制
光伏行业专用电镀金刚石线锯的研制近年来随着太阳能光伏发电的迅猛发展,以电镀金刚石线锯为代表的金刚石工具在硅锭开方和切片领域得到了广泛的应用。
电镀金刚石线锯取代普通砂浆线加工多晶硅、蓝宝石等硬脆材料成为以后发展的趋势。
本文对电镀金刚石线锯的制备以及相应生产设备的设计制造进行了研究。
本文提出了电镀金刚石线锯新的上砂方式—辊轮刷镀法,并对其进行了研究。
研究内容主要包括：辊轮刷镀法上砂槽的设计与制造,此方法上砂固结的原理并确定最佳工艺参数,柔软剂对锯丝拉伸强度和抗弯折性能的影响。
本文实验采用Φ0.25mm的琴钢丝作为基体,磨料采用河南豫星华晶微钻有限公司出品的粒径20-35μm普通金刚石微粉和粒径为22-38μm的镀膜金刚石微粉。
试验表明,落砂法连续电镀制造金刚石线锯,线锯传输速度慢,微粉难以固结与基体上。
埋砂法制造金刚石线锯,允许使用阴极电流密度小,线锯传输速度慢,对收放线设备的精度要求高,上砂量不稳定,不适合大规模生产。
然而,滚轮刷镀法弥补了这些不足。
采用辊轮刷镀法上砂,可以制造出质量稳定、上砂密度均匀、镀层与基体结合良好的金刚石线锯。
经优化改造的辊轮刷镀法生产设备可以应用于规模化生产。
采用辊轮刷镀法上砂,普通微粉和镀膜微粉的最佳电流密度分别为3A/dm2、15.3A/dm2,相应的线锯传输速度为0.21m/min、1m/min.这种方式提高了电镀金刚石线锯制造的速度,缩短了电镀时间。
通过在试验机上对玻璃棒进行切割试验,结果表明：辊轮刷镀法所制备的线锯切割锋利,切口平整,镀层对微粉的固结牢固,无毛刺和微裂纹。
根据辊轮刷镀法上砂原理及工艺参数的要求,设计了一套制造电镀金刚石线锯的小型设备,包括上砂槽、预镀槽、加厚槽的结构设计,前处理槽子的设计以及相应的简单机械传动设计。
金刚石线锯的复合电镀法制备及其性能研究
金刚石线锯的复合电镀法制备及其性能研究在大尺寸半导体基片和功能晶体的切割中。
固结磨料线锯以无可比拟的优点被认为是最好的切割方法之一。
与现有的几种固结超硬磨粒的方法相比,电镀方式具有制造周期短和生产成本低等优势,且电镀线锯具有耐热性和耐磨性良好等特点.固结金刚石线锯的电镀工艺是金刚石线锯生产和应用的关键技术。
本文根据硬脆晶体材料切片加工的要求和电化学共沉积工艺的特点,对固结金刚石线锯的复合电镀工艺进行了试验研究。
根据线锯性能要求,选用316L不锈钢丝作为电镀线锯芯线,金刚石作为第二相颗粒,并设计了相关的前处理工艺。
选择以氨磺酸型高速镀镍液作为基础镀液,通过正交试验研究了双脉冲电镀参数对镀层显微硬度的影响关系,试验结果表明:双脉冲供电模式下的镀层质量优于直流和单脉冲模式;双脉冲的频率和反向脉冲占空比是影响镀层显微硬度的显著因素。
在试验基础上,确定了获得高显微硬度镍镀层的双脉冲电镀参数。
设计并制造了一种连续电镀长线锯的试验设备,并且设计了连续制备长线锯的试验方案,实现了连续电镀。
通过试验研究了不同的上砂工艺,以及实现连续电镀过程中阳极排布方式对复合镀层质量的影响。
试验结果表明:与间歇搅拌的悬浮法相比,埋砂法能在锯丝基体表面上获得分布均匀一致、磨料密度较高的复合镀层;采用双阳极对称分布的方式能够改善锯丝表面电流分布,获得的复合镀层质量较好。
对电镀线锯表面镍—金刚石复合镀层的质量进行了检测,评价了固结金刚石线锯复合镀层质量,进行了切割试验,研究了制备的金刚石线锯的切割性能。
结果表明:固结金刚石线锯线径一致性好,镀层中金刚石颗粒分布均匀,表面积百分数50%以上,镀层对金刚石磨粒的把持力较高;切割加工试验表明,自制的电镀固结金刚石线锯在切割效率和加工精度方面均满足使用要求,并且切缝较窄,明显优于商品线锯。
金刚石线锯制造工艺研究
电镀金刚石线锯的制造工艺研究高伟,窦百香,李艳红,刘伟青岛科技大学摘要:利用复合电镀法,以直径 0 3mm的琴钢丝为基体,选取400#的金刚石作为磨料,选用瓦特型镀液,采用埋砂法制造金刚石线锯。
利用显微镜测试了镀层厚度,利用体视显微镜观察了线锯形貌。
结果表明,上砂电流密度在2 0A/dm2,上砂时间20min时能够获得金刚石磨粒分布均匀、与基体结合力好的金刚石线锯;给出了本实验条件下制造电镀金刚石线锯的最佳电镀工艺参数。
关键词:电镀;金刚石线锯;制造工艺中图分类号:TG717 文献标志码:AStudy on Manufacturing Process of Electroplated Diamond wire SawGao Wei,Dou Baixiang,Li Yanhong,Liu WeiAbstract:A composite electroplating process was used to electroplated diamond wire saw.Piano wire was chosen as the plat ed core of the electroplated diamond wire and the diamond size was400#.Putting the wire into diamond abrasi ves and Watt type solution were used to manufacturing the diamond wire saw.The coating thickness and morphology of the diamond were analyzed by microscope and stereomicroscope.The results show that the current density of the Ni diamond composite electroplating in the range of2.0A/dm2and the time of the Ni diamond composi te electroplating was20min,diamond abrasives will be distributed well and the coating had better adhesion to the substrate.The op timum process parameters of manufacturing the diamond wire saw were con firmed.Keywords:electroplated;diamond wire saw;manufacturing process1 引言随着硬脆材料应用的日益广泛,对其加工要求也越来越高,特别是对单晶硅、宝石等贵重硬脆材料的精密切割加工要求越来越高。
电镀金刚石线锯的实验研究
电镀金刚石线锯的实验研究随着对硬脆材料加工要求的越来越高，切割工具成为人们关注的焦点，固结磨料金刚石线锯被认为是最好的切割工具之一。
与其他制造方法相比，电镀法制造的线锯具有使用寿命长、生产成本低和耐磨性好等优点。
本文对电镀金刚石线锯分别进行间歇化与连续化制造工艺条件的研究，对于长期使用后的废镀液，如果直接排放，即污染环境又浪费重金属资源，本文对废镀液进行了资源的回收处理。
本文实验中的基体选用Φ120μm的琴钢丝，磨料为粒径15μm的金刚石磨料，阳极为镍片(纯度99.9%)，镀液为瓦特型镀液，并对各材料的前处理工艺进行了研究，以保证不影响施镀。
对电镀金刚石线锯间歇化制造工艺的研究，采用悬浮法上砂工艺，对影响上砂量的因素主次关系进行了考察，并且对主要因素影响锯丝表面形貌进行了SEM 观察，得到了最佳的工艺条件为：金刚石质量浓度为80g/L，阴极平均电流密度为2A/dm~2，分散剂（CMC）质量浓度为2g/L，电镀时间为20min，此条件下制得的电镀金刚石线锯上砂量适中，颗粒分布均匀，符合切割的要求。
在悬浮法和埋砂法的工艺基础之上，本文提出了一种新型的制造工艺，即采用埋砂法的预镀、加厚过程，上砂过程将悬浮法的单线工艺改为多线工艺，以此设计出一套连续化制造电镀金刚石线锯的工艺流程。
通过硬度和切割厚度的检测，分别得到了各段的最佳工艺条件，全过程镀液条件为：主盐（硫酸镍）浓度为240g/L，镀液pH为5.0，镀液温度为45℃；预镀、加厚段阴极平均电流密度为2.0A/dm~2，施镀时间分别为13min和26min；上砂段采用间歇搅拌，阴极平均电流密度为2.5A/dm~2、上砂时间为20min。
针对电镀含镍废液处理应用的问题，本文对传统的化学沉淀法进行改进，采用控制pH的方法，将镍离子最终转化为纯度较高的七水硫酸镍，通过对其纯度的测定，得到了最佳的工艺条件为：絮凝剂选择为阴离子型聚丙烯酰胺，其用量为4g/L，pH为9.2～9.9，温度为30℃，此条件下得到的产物纯度在98%左右，可满足基本使用的要求。
电镀金刚石切割线的种类及制造工艺的研究概述
决 游离 磨料 切 割方 式 存 在 的问题 ， 越来 越 多 的人 开始 研 究 固结磨 料切 割 工 具 ， 主要 集 中在 电镀 金 刚石 切 割 线 和树 脂结 合剂 切割 线 … 。 电镀 金 刚石切 割线 就是 以 电镀金 属 把 金 刚 石 通
金 刚石切 割线 的 常用制 造方 法 ， 并对金 刚石切 割 线 的进 一 步研 究进行 了展 望 。 为 电镀 金 刚石 切割 线 的 生
产和研 究提 供 了一 定的指 导 。
关 键 词 电镀 金 刚石切 割 线 ； 割 ； 脆材 料 切 硬 中 图分类 号 Ｔ ７ Ｔ ６ 文献 标 志码 Ａ 文 章编 号 ：０ ６—８ ２ ２ １ ）３— ０ ５— ６ Ｇ ４；Ｑ１４ １０ ５ Ｘ（０ ２ ０ ０ ３ ０
（ ｉ ｄ ｏＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｉ ｃ ａ ｄＴｃｎ ｌ ｙ Ｑ ｎ ｄ ｏ２ ６ ６ ， ｈｎ ） Ｑ ｎ ａ ｎｖ ｓｙ ｆＳ ｅ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉ ａ ６ ０ Ｃ ｉ ｇ ｅ ｉ ｃ ｎ ｏ ｇ １ ａ
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电镀金刚石切割线的种类及制造工艺的研究概述
电镀金刚石切割线的种类及制造工艺的研究概述电镀金刚石切割线是一种用于切割材料的工具。
金刚石是目前世界上最硬的材料之一，因此金刚石切割线具有极高的硬度和耐磨性，适用于切割硬材料如石材、陶瓷和玻璃等。
本文将重点研究电镀金刚石切割线的种类及制造工艺。
金刚石切割线有许多种类，根据切割线的形状和用途可分为直线切割线、环形切割线和其他特殊形状的切割线。
直线切割线是最常见的金刚石切割线之一、它通常由金刚石颗粒和金属粉末混合制成，再通过电镀技术将其附着在切割线的金属基体上。
直线切割线的制造工艺较为简单，适用于大多数材料的切割。
环形切割线又称为锯片，是用于切割圆形物体如管材和圆盘的切割工具。
环形切割线的制造工艺要求更高，因为它需要在金属基体上形成一个连续的金刚石刃。
制造过程通常包括将金刚石颗粒与金属粉末混合，然后通过复杂的电镀技术将其附着在金属基体上形成刃部。
环形切割线的制造工艺相对复杂，但它具有更高的切割精度和效率。
除了直线切割线和环形切割线，还有一些特殊形状的金刚石切割线用于特殊的切割需求。
例如，曲线切割线适用于切割复杂形状的物品；花纹切割线可用于切割装饰用石材；平板切割线适用于切割片状材料等。
制造电镀金刚石切割线的工艺大致分为以下几个步骤：选择合适的金刚石颗粒和金属粉末；将两者混合并加入到电解液中制备电镀混合液；将金属基体放入电镀槽中，并将电流通过电解液进行电镀；在电镀过程中，金刚石颗粒会在金属基体上逐渐析出并形成切割刃；根据需要，可以进行多层电镀以增加金刚石切割线的硬度和耐磨性；最后，对切割线进行加工和抛光以达到理想的尺寸和表面光洁度。
需要注意的是，不同种类的金刚石切割线制造工艺会有一定的差异。
例如，环形切割线的制造工艺可能需要额外的步骤如焊接和锯切，以形成一个闭合的环形切割线。
总之，电镀金刚石切割线具有多种类型和制造工艺，包括直线切割线、环形切割线和其他特殊形状的切割线。
制造电镀金刚石切割线的工艺主要涉及金刚石颗粒和金属粉末的混合、电镀过程的控制和后期加工等步骤。
电镀金刚石线锯制备及应用的研究现状
电镀金刚石线锯制备及应用的研究现状王蕊;刘新宽;徐斌;刘平;陈晓红;盛荣生;詹宝华;雷雪松【摘要】The research status of electroplated diamond wire saw was reviewed from several respects including preparation materials (including core and abrasive particle),composite plating processes for embedding of abrasive particles and application (such as slicing ofstone,ceramic,monocrystalline silicon,jewel,and potassium dihydrogen phosphate),and the research directions were forecasted.%从制备材料(包括线芯和磨料)、上砂方法和应用(如切割石材、陶瓷、单晶硅、宝石、磷酸二氢钾晶体)方面对电镀金刚石线锯的研究现状进行综述,展望了其未来的研究方向.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)012【总页数】5页(P660-664)【关键词】金刚石线锯;电镀;线芯;磨粒;复合镀;切割【作者】王蕊;刘新宽;徐斌;刘平;陈晓红;盛荣生;詹宝华;雷雪松【作者单位】上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093;上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093;盛利维尔(中国)新材料技术股份有限公司,江苏金坛213200;上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093;上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093;盛利维尔(中国)新材料技术股份有限公司,江苏金坛213200;盛利维尔(中国)新材料技术股份有限公司,江苏金坛213200;盛利维尔(中国)新材料技术股份有限公司,江苏金坛213200【正文语种】中文【中图分类】TQ153.21. 1 金属线芯为满足切割需要，电镀金刚石线锯的线芯必须具有优良的弯曲疲劳、扭曲性能和高抗拉强度。
晶体硅的金刚石线锯切割性能研究
晶体硅的金刚石线锯切割性能研究金刚石线锯系为通过电镀的方式将金刚石颗粒固结镶嵌在钢丝表面的镀层上制成的一种线锯,以它切割硅片相比于传统的砂浆线锯切割有切割效率高,切割硅屑更容易回收,综合成本低等优势,有大规模应用的广阔前景,但业界对其切割硅片的表面质量与表层机械损伤情况尚存疑问。
我们针对这一问题对晶体硅的金刚石线锯切割性能开展了研究。
对金刚石刻划单晶硅片的机理及模式进行了实验研究。
金刚石在较大压力下刻划时,主要以脆性模式加工晶体硅,划痕呈破碎崩坑状；而在较小的压力下,主要以塑性模式加工晶体硅,划痕相对平直光滑。
金刚石线锯切割硅片表明,硅片表面呈现大量由脆性破碎崩落留下的不规则凹坑,但同时亦出现较长的光滑划痕。
其原因可能是线锯正下方的压力较大,以脆性模式进行反复刻划；而与此同时,线锯侧面金刚石颗粒以小得多的侧向压力对切割暴露出的硅表面进行蹭磨刻划,形成呈塑性特征的切割纹；最终在硅片表面呈现脆性与塑性混合切割模式。
在一台单线切割机上进行了单晶硅片切割实验。
设计并自制了线张力测试装置,研究了进给速度的变化对金刚石线锯线张力,硅片表面形貌及损伤层的影响。
发现随着进给速度的增大,硅片表面宏观的线痕间距及起伏周期增大,而表面形貌和粗糙度值差异不大。
通过逐层腐蚀去除硅片的损伤层,碘酒钝化,测试其少子寿命的方法,测试硅片的损伤层厚度。
测试结果表明：在本实验工艺下,金刚石线锯切割硅片的损伤层厚度基本位于12μm左右；随着进给速度的增大,硅片损伤层厚度有增加的趋势,但增加幅度不大。
对企业试生产的金刚石线锯和普通商业化生产的砂浆线锯切割硅片的表面形貌进行了观察,金刚石线锯切割硅片的表面有规则平直的深浅划痕和破碎凹坑；而砂浆线锯切割的硅片表面无明显划痕,但有较多的破碎凹坑和孔洞。
两种硅片表面整体上都比较平整,而金刚石线锯切割硅片的表面粗糙度值更大。
实验测得砂浆线锯和金刚石线锯切割硅片的损伤层厚度分别为10μm和6μm。
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电镀金刚石线锯制造工艺及其性能的研究随着高新科学技术的生产与发展,微电子、光电子、传感器技术和材料技术的日益进步,硅晶体、硬质合金、光学玻璃、陶瓷、半导体材料以及花岗岩等硬脆材料应用的日益广泛,对其加工要求也越来越高。
电镀金刚石线锯切割具有锯切力小锯缝整齐、切面光整、出材率高、噪音低、对环境污染小、切割效率高等优点,在最近十几年中得到了快速的发展,并且在硅晶体、宝石等领域的应用越来越广发。
但是目前制造电镀金刚石线锯存在着制备周期长、电镀效率低、制造成本高等,阻碍了电镀金刚石线锯的应用。
电镀金刚石线锯的制造方法主要有埋砂法和悬浮法。
由于埋砂法具有制造效率低、制备周期长、制造设备复杂等缺点,因此在实际生产中很少使用。
目前制造电镀金刚石线锯主要使用悬浮法,但是悬浮法制造电镀金刚石线锯影响因素多,工艺参数复杂,因此,对于悬浮法制作电镀金刚石线锯的工艺进行研究是十分重要的。
本文以复合电镀的基本理论为基础,研究了影响上砂的工艺参数。
实验中锯丝采用直径Φ0.18mm的镀铜高碳钢丝,镀液采用瓦特型镀液,金刚石磨料分别采用表面不带金属衣的W30-40金刚石颗粒和表面经过处理镀一层镍衣的W30-40金刚石颗粒进行电镀金刚石线锯制作的实验。
实验发现,在其余条件完全一致的情况下,只需要将普通的金刚石颗粒替换为表面经过处理镀一层镍衣的金刚石颗粒,上砂速度可以提高一倍以上,极大的提高了电镀金刚石线锯的生产效率,适合大批量生产。
对电镀金刚石线锯的上砂机理进行了简要分析,分析了使用表面镀一层镍衣的金刚石颗粒替换普通的金刚
石颗粒可以提高上砂效率以及产生“团聚”的原因。
经过分析可知：由于金刚石颗粒表面带有一层镍衣,使金刚石颗粒由不导电颗粒变为导电颗粒,当金刚石颗粒加入到镀液中之后改变了镀液中的电场分布,并用有限元方法模拟了镀液中电场的分布情况。
最后将使用悬浮法制作的电镀金刚石线锯进行外观质量检测并在自制的切割设备上对玻璃进行了切割实验。
结果表明：锯缝锯口平整,无毛刺和微裂纹,说明采用悬浮法制造的金刚石线锯能满足硬脆材料的切割要求。