CN102653878A - 切割钢丝表面镀金刚石工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种切割钢丝表面镀金刚石工艺，包括如下步骤：一、将盘条经除锈、酸洗后进行涂硼、拉丝；二、接着进行中间热处理，然后再依次进行涂硼、拉丝；三、再进行第二次热处理；接着对钢丝表面进行清洗，然后进行预镀镍，其中，镀液温度为35-38℃，pH值为4.1-4.5；电流密度1.2-1.5A/dm2，电度时间为3-5分钟；四、预镀镍工序后，在钢丝预镀层上进行金刚石粉电镀沉积，使钢丝表面牢固均匀地附着上金钢石粉；五、然后对钢丝进行清洗烘干即可。使用本发明所述工艺制得的切割钢丝，具有高效切割功能，而且切割时无需使用SiC砂浆，从而更节能更环保。

Description

切割钢丝表面镀金刚石工艺
技术领域
    本发明涉及到用于切割太阳能硅晶片、蓝宝石、玻璃等硬脆材料的切割钢丝的制备工艺。
背景技术
目前所用的切割钢丝的表面是光滑的，一般在切割钢丝的表层电镀上一层铜、锌或者是铜锌合金，其具体生产工艺过程为：一、将φ5.5的盘条经机械除锈、电解酸洗后进行第一次涂硼，再进行第一次拉丝，通常称为粗拉丝工序；二、接着进行中间热处理，然后再依次进行第二次涂硼、第二次拉丝，通常称为中间拉丝工序；三、接着再进行第二次热处理，然后进行镀铜或镀锌，电镀完成后进行热扩散；四、对电镀后的钢丝进行检验，对检验合格的钢丝进行湿拉丝；五、最后检验、装箱、入库。上述常规切割钢丝的表面太光滑，而且镀层相对柔软，在用切割钢丝进行硅晶片的多线切割——俗称线切割的时候，表面的镀层很容易被SiC砂浆磨损而脱落，严重影响了线切割的稳定性，制约了连续多线切割效率的发挥。而且，由于切割钢丝在切割过程中，很容易磨损，造成头尾的钢丝直径变化较大，正常的在5-10μm之间，严重的话大于10μm，导致切割下来的硅晶片，厚薄差异较大，影响了硅晶片的整体质量。另一方面，这种表面光滑的切割钢丝，在实现切割的过程中必须借助于SiC砂浆，其具体过程为：将SiC砂浆与烷基类有机物混合，配置成悬浊液，借助于喷淋循环***，将悬浊液喷到切割钢丝上，由钢丝带动SiC与硅棒进行摩擦，随着切割钢丝的高速运转，从而对硅棒进行切割。在整个切割过程中， SiC的棱角被磨圆，砂浆逐渐消耗。残余的砂浆就与硅棒的碎屑混合在一起，必须对其进行清洗、过滤、提纯，才能进行重复使用，处理的成本巨大。并且在这一处理过程中，对水的消耗巨大，而且污水中含有大量的烷基类有机物，很难处理回收，存在极大的环境污染隐患。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能在切割钢丝表面附着一层金刚石粉末，从而使切割钢丝具有高效切割功能、而且切割时无需使用SiC砂浆从而更节能更环保的切割钢丝表面镀金刚石工艺。
为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案。
所述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，包括如下步骤：一、将盘条经机械除锈、电解酸洗后进行第一次涂硼，再进行第一次拉丝，通常称为粗拉丝工序；二、接着进行中间热处理，然后再依次进行第二次涂硼、第二次拉丝，通常称为中间拉丝工序；三、接着再进行第二次热处理；其特点是：经过第二次热处理后，对钢丝表面进行清洗，然后进行预镀镍，预镀镍所用镀液中各成份的质量含量如下：硫酸镍(30±5)%， 氯化镍(25±5)%，硼酸(5±2)%，十二烷基硫酸钠(6±2)%，1,4-丁炔二醇(14±2)%，余量为质量浓度为(15±1)%的氨水；预镀镍工序中，镀液温度为35-38℃，pH值为4.1-4.5；电流密度1.2-1.5A/dm2，电度时间为3-5分钟；四、预镀镍工序后，在钢丝预镀层上进行金刚石粉电镀沉积，使钢丝表面牢固均匀地附着上金钢石粉末，其具体参数为：电流密度为2.8-3.2A/dm2，沉积速度为12.5-14.5μm/h，钢丝的埋入深度为金刚石粉层总厚度的68-75%；五、然后对钢丝进行清洗烘干即可。
进一步地，前述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，其中：所述的盘条的直径为φ5.5毫米。
进一步地，前述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，其中：最后对清洗烘干后的钢丝进行检验、装箱、入库。在实际生产中，应使电镀金刚石的切割钢丝满足如下技术指标：（1）切割钢丝上金刚石颗粒的密度为170-190个/ mm2,（2）金刚石颗粒的镶嵌深度为其粒径的50-75%，（3）钢丝经400℃保温1小时，再经水冷处理后，镀层应不碎裂。
本发明的有益效果是：在表面光滑的切割钢丝表面牢固地镀附上一层高硬度的、具有极高切割性能的金刚石粉末，通过使用这种表面镀附金刚石的切割钢丝，可以得到厚薄一致、切面光滑的高质量硅片；通过使用这种表面镀附金刚石的切割钢丝，切割过程中可以免除SiC砂浆的使用，从而避免了污水的排放，达到节能、降耗、环保的功效。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1。
所述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，包括如下步骤：一、将φ5.5毫米的盘条经机械除锈、电解酸洗后进行第一次涂硼，再进行第一次拉丝，通常称为粗拉丝工序；二、接着进行中间热处理，然后再依次进行第二次涂硼、第二次拉丝，通常称为中间拉丝工序；三、接着再进行第二次热处理；经过第二次热处理后，对钢丝表面进行清洗，然后进行预镀镍，预镀镍所用镀液中各成份的质量含量如下：硫酸镍25%， 氯化镍20%，硼酸3.2%，十二烷基硫酸钠4.2%，1,4-丁炔二醇12%，余量为质量浓度为13%的氨水；预镀镍工序中，镀液温度为35℃，pH值为4.1；电流密度1.2A/dm2，电度时间为3-5分钟；四、预镀镍工序后，在钢丝预镀层上进行金刚石粉电镀沉积，使钢丝表面牢固均匀地附着上金钢石粉，其具体参数为：电流密度为2.8A/ dm2，沉积速度为12.5-14.5μm/h，钢丝的埋入深度为金刚石粉层总厚度的68%；五、然后对钢丝进行清洗烘干即可。最后对清洗烘干后的钢丝进行检验、装箱、入库。经检验，电镀金刚石的切割钢丝满足如下技术指标：（1）切割钢丝上金刚石颗粒的密度约为180个/ mm2,（2）金刚石颗粒的镶嵌深度约为其粒径的50-75%，（3）钢丝经400℃保温1小时，再经水冷处理后，镀层不碎裂。
实施例2。
所述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，包括如下步骤：一、将φ5.5毫米的盘条经机械除锈、电解酸洗后进行第一次涂硼，再进行第一次拉丝，通常称为粗拉丝工序；二、接着进行中间热处理，然后再依次进行第二次涂硼、第二次拉丝，通常称为中间拉丝工序；三、接着再进行第二次热处理；其特点是：经过第二次热处理后，对钢丝表面进行清洗，然后进行预镀镍，预镀镍所用镀液中各成份的质量含量如下：硫酸镍30%， 氯化镍25%，硼酸5%，十二烷基硫酸钠6%，1,4-丁炔二醇14%，余量为质量浓度为15%的氨水；预镀镍工序中，镀液温度为36℃，pH值为4.3；电流密度1.4A/dm2，电度时间为4分钟；四、预镀镍工序后，在钢丝预镀层上进行金刚石粉电镀沉积，使钢丝表面牢固均匀地附着上金钢石粉，其具体参数为：电流密度为3A/dm2，沉积速度为14μm/h，钢丝的埋入深度为金刚石粉层总厚度的70%；五、然后对钢丝进行清洗烘干即可。最后对清洗烘干后的钢丝进行检验、装箱、入库。经检验，电镀金刚石的切割钢丝满足如下技术指标：（1）切割钢丝上金刚石颗粒的密度约为170-190个/ mm2,（2）金刚石颗粒的镶嵌深度约为其粒径的69%，（3）钢丝经400℃保温1小时，再经水冷处理后，镀层不碎裂。
实施例3。
所述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，包括如下步骤：一、将φ5.5毫米的盘条经机械除锈、电解酸洗后进行第一次涂硼，再进行第一次拉丝，通常称为粗拉丝工序；二、接着进行中间热处理，然后再依次进行第二次涂硼、第二次拉丝，通常称为中间拉丝工序；三、接着再进行第二次热处理；其特点是：经过第二次热处理后，对钢丝表面进行清洗，然后进行预镀镍，预镀镍所用镀液中各成份的质量含量如下：硫酸镍35%， 氯化镍30%，硼酸7%，十二烷基硫酸钠8%，1,4-丁炔二醇16%，余量为质量浓度为16%的氨水；预镀镍工序中，镀液温度为38℃，pH值为4.5；电流密度1.5A/dm2，电度时间为5分钟；四、预镀镍工序后，在钢丝预镀层上进行金刚石粉电镀沉积，使钢丝表面牢固均匀地附着上金钢石粉，其具体参数为：电流密度为3.2A/dm2，沉积速度为14.5μm/h，钢丝的埋入深度为金刚石粉层总厚度的75%；五、然后对钢丝进行清洗烘干即可。最后对清洗烘干后的钢丝进行检验、装箱、入库。经检验，电镀金刚石的切割钢丝满足如下技术指标：（1）切割钢丝上金刚石颗粒的密度约为190个/ mm2,（2）金刚石颗粒的镶嵌深度约为其粒径的69%，（3）钢丝经400℃保温1小时，再经水冷处理后，镀层不碎裂。

Claims (3)

1.切割钢丝表面镀金刚石工艺，包括如下步骤：一、将盘条经机械除锈、电解酸洗后进行第一次涂硼，再进行第一次拉丝，通常称为粗拉丝工序；二、接着进行中间热处理，然后再依次进行第二次涂硼、第二次拉丝，通常称为中间拉丝工序；三、接着再进行第二次热处理；其特征在于：经过第二次热处理后，对钢丝表面进行清洗，然后进行预镀镍，预镀镍所用镀液中各成份的质量含量如下：硫酸镍(30±5)%， 氯化镍(25±5)%，硼酸(5±2)%，十二烷基硫酸钠(6±2)%，1,4-丁炔二醇(14±2)%，余量为质量浓度为(15±1)%的氨水；预镀镍工序中，镀液温度为35-38℃，pH值为4.1-4.5；电流密度1.2-1.5A/dm2，电度时间为3-5分钟；四、预镀镍工序后，在钢丝预镀层上进行金刚石粉电镀沉积，使钢丝表面牢固均匀地附着上金钢石粉末，其具体参数为：电流密度为2.8-3.2A/dm2，沉积速度为12.5-14.5μm/h，钢丝的埋入深度为金刚石粉层总厚度的68-75%；五、然后对钢丝进行清洗烘干即可。
2.根据权利要求1所述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，其特征在于：所述的盘条的直径为φ5.5毫米。
3.根据权利要求1或2所述的切割钢丝表面镀金刚石工艺，其特征在于：最后对清洗烘干后的钢丝进行检验、装箱、入库。
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