CN102886569A - 金刚石线锯芯线的预处理方法和预处理*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种金刚石线锯芯线的预处理方法和预处理***，所述预处理方法包括：1)对芯线表面进行粗糙化处理；2)将芯线置于纯水中进行超声清洗；3)对芯线进行干燥处理。通过本发明，在金刚石线锯生产前，对金刚石线锯芯线进行表面粗糙化处理，从而可使金刚石线锯芯线的表面积和粗糙度增大，因此可增大树脂粘合剂在金刚石线锯芯线上的附着力，减小了树脂粘合剂因附着力不够而连带金刚石颗粒块状脱落现象发生的几率，也减小了金刚石线锯在切割过程中由于切割力不足而断线现象发生的几率，从而保障了金刚石线锯的切割精度、切割效率，并延长了金刚石线锯的使用寿命，避免了被切割材料的浪费。

Description

金刚石线锯芯线的预处理方法和预处理***

技术领域

本发明涉及金刚石线锯切割技术领域，更具体地说，涉及一种金刚石线锯芯线的预处理方法和预处理***。

背景技术

当今世界，由于能源危机的日益凸显，促进了太阳能行业的不断发展，硅片是太阳能电池的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池转换效率的高低，而好的切割效果是保障硅片质量的前提，如果硅片的切割厚度不精确，切口不理想，不但会造成原材料晶体硅的浪费，还会影响硅片的质量。

随着科技的不断发展，人们对硅片的切割质量要求越来越高，进而要求切割工具在切割过程中不但要污染小、材料消耗少，还要保证具有较好的切割效果，要有很好的切割精度。金刚石线锯作为一种切割效果较好的切割工具，由于其具有切缝窄、出材率高；切割过程平稳、切割硅晶等脆性材料不崩边；能切割大尺寸工件；切割温度低，切割面无烧蚀痕迹；对环境污染小；切割精度高等优点被广泛应用于高硬度材料的切割，特别是晶体硅切割成硅片的过程中。

现有技术中一种常见的金刚石线锯是通过树脂粘合剂将很小的金刚石颗粒粘合在金刚石线锯金属芯线上制备而成的。然而，在金刚石线锯进行切割的过程中，金刚石线锯芯线由于树脂粘合剂的附着力不够，常常会出现树脂粘合剂连带金刚石颗粒块状脱落的现象，使得金刚石线锯的切割力下降，甚至会出现金刚石线锯在切割过程中由于切割力不足而断线的现象，从而影响金刚石线锯的切割精度、切割效率以及金刚石线锯的使用寿命，造成被切割材料的浪费。同时，由于用来制备太阳能电池硅片的晶体硅是贵重的原材料，出现这种现象也会严重影响企业的经济效益。

因此，在金刚石线锯生产前，需要对金刚石线锯芯线进行较好的预处理，以提高树脂粘合剂的附着力，保障金刚石线锯的切割精度和切割效率，同时延长金刚石线锯的使用寿命。现有技术中在金刚石线锯生产前对芯线的预处理只是进行简单的脱脂处理，并不能十分有效的增加树脂粘合剂在芯线上的附着力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种金刚石线锯芯线的预处理方法和预处理***，该预处理方法可以有效地提高树脂粘合剂的附着力，从而保障了金刚石线锯的切割精度和切割效率，延长了金刚石线锯的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金刚石线锯芯线的预处理方法，该方法包括步骤：

1)对芯线表面进行粗糙化处理；

2)将芯线置于纯水中进行超声清洗；

3)对芯线进行干燥处理。

优选的，上述方法中，所述步骤1)包括：

采用打磨辊对芯线表面进行打磨；或者，

采用酸液对芯线表面进行腐蚀。

优选的，上述方法中，在步骤3)之后还包括：

4)对芯线表面进行活化处理。

优选的，上述方法中，所述步骤4)包括：

将芯线置于磷化液、钝化液或金属偶联剂中进行活化处理。

优选的，上述方法中，所述金属偶联剂包括硅烷偶联剂。

优选的，上述方法中，所述步骤4)包括：

将芯线置于浓度为14％～17％的钝化液中进行活化处理；

使活化处理后的芯线在30～90℃的烘箱中进行固化。

优选的，上述方法中，在步骤2)之前还包括：

对芯线表面进行超声脱脂处理。

本发明还提供了一种金刚石线锯芯线的预处理***，该***包括：

用于对芯线表面进行粗糙化处理的粗糙化装置；

用于对粗糙化处理后的芯线进行纯水超声清洗的清洗装置；

用于对清洗后的芯线进行干燥处理的干燥装置。

优选的，上述***还包括：

用于去除芯线表面金属残渣或油脂的脱脂装置；

用于对干燥后的芯线表面进行活化处理的活化装置。

优选的，上述***中，所述活化装置包括：

磷化液处理装置、钝化液处理装置或金属偶联剂处理装置。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的金刚石线锯芯线的预处理方法包括：1)对芯线表面进行粗糙化处理；2)将芯线置于纯水中进行超声清洗；3)对芯线进行干燥处理。通过本发明，在金刚石线锯生产前，对金刚石线锯芯线进行表面粗糙化处理，从而可使金刚石线锯芯线的表面积和粗糙度增大，因此可增大树脂粘合剂在金刚石线锯芯线上的附着力，减小了树脂粘合剂因附着力不够而连带金刚石颗粒块状脱落现象发生的几率，也减小了金刚石线锯在切割过程中由于切割力不足而断线现象发生的几率，从而保障了金刚石线锯的切割精度、切割效率，并延长了金刚石线锯的使用寿命，减少了被切割材料的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种金刚石线锯芯线预处理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的另一种金刚石线锯芯线预处理方法的流程示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种金刚石线锯芯线预处理***的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种金刚石线锯芯线预处理***的工作过程示意图；

图5为本发明实施例所提供的另一种金刚石线锯芯线预处理***的工作过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种金刚石线锯芯线预处理方法的流程示意图，所述方法包括步骤：

步骤S1：对芯线表面进行粗糙化处理。

对芯线表面进行粗糙化处理可以有两种实现方式：一是采用打磨辊对芯线表面进行打磨；另一是采用酸液对芯线表面进行腐蚀。

对于第一种情况，可以在打磨辊表面包上砂纸(型号例如为1000号)，并使所述芯线沿特定的导轮进入两个打磨辊之间，两个打磨辊沿相反方向转动，且打磨辊转动速度应小于芯线沿导轮传输的速度，具体地可以设置两者的相对速度为0.05m/s。经打磨辊打磨后的芯线，其表面会被打磨出一定的凹坑，进而增大了芯线表面的粗糙度，同时也增大了芯线的表面积。

对于第二种情况，所用酸液可以为重铬酸溶液，通过酸液腐蚀，同样会使芯线表面出现一定的凹坑，进而增大芯线表面的粗糙度和表面积。

步骤S2：对芯线进行纯水超声清洗。

将芯线置于纯水超声清洗装置中进行纯水超声清洗，所述纯水超声清洗装置带有溢流设备。清洗过程中可以设置超声强度在10左右，通过纯水超声清洗可以去除芯线表面在粗糙化处理时产生的金属残渣或粘带的酸液及芯线表面其他污渍。

步骤S3：对芯线进行干燥处理。

使清洗后的芯线通过热吹风机，吹干芯线表面的水分。

由上可知，本发明所提供的金刚石线锯芯线预处理方法，通过对芯线表面进行粗糙化处理，可增大金刚石线锯芯线的表面积和粗糙度，相比现有工艺中的脱脂处理来说，可增大树脂粘合剂在金刚石线锯芯线上的附着力，减小树脂粘合剂因附着力不够而连带金刚石颗粒块状脱落现象发生的几率，也可减小金刚石线锯在切割过程中由于切割力不足而断线现象发生的几率，从而保障了金刚石线锯的切割精度、切割效率，并延长了金刚石线锯的使用寿命，减少了被切割材料的浪费。

实施例二

实施例一中详细描述了对金刚石线锯芯线表面进行粗糙化处理的预处理方法，在实施例一的基础上，本实施例再结合脱脂及活化处理对金刚石线锯芯线的预处理方法进行详细描述。

参考图2，图2为本发明实施例所提供的另一种金刚石线锯芯线预处理方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

步骤S11：对芯线表面进行粗糙化处理。

如实施例一中步骤S1所述对芯线表面进行粗糙化处理。需要说明的是，如果通过酸液对芯线表面进行粗糙化处理，则此步骤之后还需对芯线表面进行纯水超声清洗，以除去芯线表面的酸液，然后再进行下一步骤。

步骤S12：对芯线进行超声脱脂处理。

将芯线置于浓度为1％左右的碱性脱脂剂中，对芯线进行超声脱脂，可以设置超声强度在10左右，以除去芯线表面的金属残渣、油脂等残留物。所述碱性脱脂剂的温度可以控制在55-60℃之间；pH值可以控制在10-12之间，若在对芯线进行脱脂处理过程中所述碱性脱脂剂的pH值有所降低，则可以补加脱脂剂。本步骤中通过超声的方式对芯线进行脱脂处理，由于超声能够增加分子运动，因此能使芯线表面的油脂和杂质快速脱离芯线表面，达到快速清洁的目的。

步骤S13：对芯线进行纯水超声清洗。

对芯线进行如实施例一中步骤S2所述的纯水超声清洗处理，以除去芯线表面的脱脂剂，并将芯线表面的pH值恢复至7左右。

步骤S14：对芯线进行干燥处理。

同实施例一中步骤S3。

步骤S15：对芯线表面进行活化处理。

具体地，可以将芯线置于磷化液、钝化液或金属偶联剂中进行活化处理。下面分别描述芯线在这三种溶液中进行活化处理的具体过程：

(1)将芯线置于55℃左右的磷化液中，所述磷化液的配置均需按照磷化液要求的酸度、总酸度和酸比进行调节。磷化结束后在芯线表面形成一层金属结晶层。

(2)将芯线置于浓度在14％-17％之间(依照钝化剂中有效成分含量而定)的钝化液中，钝化后的芯线在30～90℃的烘箱固化。所述钝化液中既含有能与芯线形成化学键的离子，又含有能与树脂粘合剂结合的有机分子链，使得芯线与树脂粘合剂之间形成化学键，增强了树脂粘合剂的附着力。

(3)将芯线置于浓度在1％左右的金属偶联剂中，使得芯线表面粘附上金属偶联剂，之后使表面粘附有金属偶联剂的芯线在70～110℃的烘箱固化。所述金属偶联剂既能与金属芯线形成化学键，又能与树脂粘合剂交联，因此，通过金属偶联剂活化处理后的芯线，能够极大地提高其与树脂粘合剂之间的粘合力。优选的，所述金属偶联剂可以为硅烷偶联剂。

与实施例一相比，本实施例所提供的金刚石线锯芯线预处理方法，除了对金刚石线锯芯线表面进行粗糙化处理外，还对其进行了脱脂及活化处理，所述脱脂处理可有效地去除芯线表面的油脂和金属颗粒等，确保芯线表面的洁净度，从而为后续提高芯线与树脂粘合剂之间的粘合力打下基础；通过活化处理，以化学试剂为媒介，在树脂粘合剂和芯线之间形成化学键，从而可增强树脂粘合剂在芯线表面的附着力。

需要说明的是，虽然实施例二中对金刚石线锯芯线的预处理包括粗糙化处理、脱脂及活化处理，但是，其他实施例中也可以只采用其中的一种或者两种的结合。当然，实施例二中所述预处理方法是一种较优的实施方案。

为了证明本发明所提供的金刚石线锯芯线预处理方法能够提高芯线与树脂粘合剂之间的粘合力，下面结合具体试验数据进行说明。

选取七对相同的未经预处理的金刚石线锯芯线(该试验中的芯线为钢丝)，使每一对分别进行如下试验：

试验例1

使用脱脂剂对第一对芯线进行超声脱脂，然后将其通过树脂粘合剂粘结在一起，在140℃下预固化10min，再在150℃下固化20min，之后在万能拉伸机上测定拉伸强度，用拉伸强度的大小来表征树脂粘合剂与芯线之间的粘合力。

试验例2

使第二对芯线通过打磨辊进行粗糙化处理，打磨条件如实施例一中步骤S1中所述，再使用脱脂剂超声脱脂，后续处理与试验例1相同。

试验例3

使第三对和第四对芯线进行和试验例2中相同的粗糙化处理和脱脂处理，然后把这两对芯线分别放在含锆偶联剂和硅烷偶联剂中浸泡(浓度为1％)，之后在80℃下烘干，后续处理与试验例1相同。

试验例4

使第五对和第六对芯线进行和试验例2中相同的粗糙化处理和脱脂处理，然后在这两对芯线表面分别涂覆含铬钝化剂和无铬钝化剂(浓度为20％)，之后在100℃下烘干，后续处理与试验例1相似。

试验例5

使第七对芯线进行和试验例2中相同的粗糙化处理和脱脂处理，然后使这对芯线在温度为55℃的磷化液中浸泡2min，烘干，后续处理与试验例1相同。

上述七对芯线经不同的预处理后测试其与树脂粘合剂之间的粘合力，所得数据见表1。

表1

通过表1中试验例2和试验例1数据对比可知，经过打磨(粗糙化处理)后的芯线的拉伸强度增加，原因在于：打磨后，芯线表面的接触面积增大、粗糙度增大，从而可使芯线与树脂粘合剂之间的粘合力增加，最终使得拉伸强度增加，故粗糙化处理有助于增强树脂粘合剂与芯线之间的粘合力；由试验例3-1和试验例1数据可知，经含锆偶联剂处理后的芯线，其拉伸强度不升反降，说明此含锆偶联剂与金属及树脂之间的结合力不好；由试验例3-2和试验例1数据可知，经硅烷偶联剂处理后的芯线，其拉伸强度升高，说明硅烷偶联剂能增强树脂粘合剂与芯线之间的粘合力；由试验例4(包括4-1和4-2)和试验例1数据对比可知，钝化处理后，拉伸强度升高，说明钝化处理可增强树脂粘合剂与芯线之间的粘合力；由试验例5、试验例3-2和试验例4的数据可知，经磷化剂处理后的芯线，其拉伸强度上升不多，这可能是因为此磷化剂在芯线上的结晶状态不佳，但是相对于试验例1来说，经磷化剂处理后的芯线，也可有效地增强芯线与树脂粘合剂之间的粘合力。

综上可知，本发明所提供的金刚石线锯芯线预处理方法，能够有效地增强芯线与树脂粘合剂之间的粘合力，进而在后续生产出该金刚石线锯后，能够使金刚石颗粒通过树脂粘合剂牢固地粘结在所述芯线上，从而减小了树脂粘合剂连带金刚石颗粒脱落现象发生的几率，也减小了切割过程中因切割力不足导致断线现象发生的几率，最终可保障金刚石线锯的切割精度、切割效率，并可延长金刚石线锯的使用寿命，减少被切割材料的浪费。

实施例三

上面详细描述了本发明所提供的金刚石线锯芯线的预处理方法，下面具体介绍本发明所提供的金刚石线锯芯线的预处理***。

参考图3，图3为本发明所提供的一种金刚石线锯芯线的预处理***结构示意图，该预处理***包括：用于对芯线表面进行粗糙化处理的粗糙化装置101；用于去除芯线表面金属残渣或油脂的脱脂装置102；用于对粗糙化处理后的芯线进行纯水超声清洗的清洗装置103；用于对清洗后的芯线进行干燥处理的干燥装置104；用于对干燥后的芯线表面进行活化处理的活化装置105。

其中，所述粗糙化装置101可以为打磨辊或酸液腐蚀装置；所述干燥装置104可以为热风机；所述活化装置105可以包括：磷化液处理装置、钝化液处理装置或金属偶联剂处理装置等各化学处理装置。

下面结合具体例子详细描述本发明所提供的金刚石线锯芯线预处理***的工作过程。

参考图4，图4中示出了放线卷1及由放线卷1放出来的芯线2，所述芯线2在导轮3的作用下被传输至两个打磨辊4之间，芯线2经打磨辊4被打磨后沿导轮3进入设置有超声发生器6的脱脂槽5，芯线2在脱脂槽5内进行超声脱脂后沿导轮3进入纯水漂洗槽7，经纯水漂洗后的芯线2沿导轮3所示方向经过热风机8，经热风机8干燥后的芯线2沿导轮3进入化学处理槽9，芯线2在化学处理槽9内进行活化处理后经导轮3进入烘箱10进行固化，之后从烘箱10出来，完成预处理过程。

打磨辊4上可以包有1000号的砂纸，打磨辊4的速度要慢于芯线2的传输速度，可以使两者的相对速度为0.05m/s。

脱脂槽5内可以盛装浓度为1％的碱性脱脂剂，可控制所述碱性脱脂剂的温度在55-60℃之间、pH值在10-12之间，当碱性脱脂剂的pH值降低后可以补加脱脂剂；控制脱脂槽5内超声强度在10左右。

化学处理槽9内可以盛装磷化液、钝化液或金属偶联剂等；盛装磷化液时，所述磷化液的配置均需按照磷化液要求的酸度、总酸度和酸比进行调节，磷化温度可控制在55℃左右；盛装钝化液时，钝化液的配置浓度可在14％-17％之间，钝化后的芯线须在30～90℃的烘箱进行固化；盛装金属偶联剂时，金属偶联剂的浓度可在1％左右，粘附有金属偶联剂的芯线应在70～110℃的烘箱进行固化。

参考图5，图5为本发明所提供的金刚石线锯芯线预处理***的另一工作过程示意图。与图4相比，本图中的芯线2由放线卷1出来后没有进行打磨，而是经导轮3进入酸腐蚀槽11，经酸液腐蚀后的芯线2沿导轮3进入纯水漂洗槽12，以漂洗掉芯线2表面的酸液，之后沿导轮3依次进入设置有有超声发生器6的脱脂槽5、纯水漂洗槽7、热风机8、化学处理槽9和烘箱10。

所述酸腐蚀槽11内可以盛装重铬酸溶液，经重铬酸溶液腐蚀后芯线2表面将被腐蚀成凹凸不平的结构，从而增加了其表面积；之后在纯水漂洗槽12内进行超声清洗，可控制超声强度在10左右，以去除芯线2表面的重铬酸，后面的处理过程与图4所示相同，不再赘述。

经本发明所提供的金刚石线锯芯线预处理***处理后的芯线，可提高芯线与树脂粘合剂之间的粘合力，进而可在后续生产出金刚石线锯后，能够增强金刚石颗粒附着在芯线上的附着力，从而了减少了金刚石颗粒脱落现象的发生，减少了切割过程中因切割力不足而断线现象的发生，提高了金刚石线锯的切割精度、切割效率，延长了金刚石线锯的使用寿命，减少了被切割材料的浪费。

本发明的技术方案提出了通过表面粗糙化处理和/或脱脂处理和/或活化处理对金刚石线锯芯线表面进行预处理，所以针对此三种处理方式中任一方式或者任意两者的结合或者三者的结合而形成的芯线预处理方案均属于本发明的保护范围，同时上述技术方案中所提及的各种化学试剂包括但不局限于所述脱脂剂、硅烷偶联剂、重铬酸溶液、磷化液、钝化液，其它可代替所述化学试剂实现所述功能的化学试剂均在本发明的技术方案保护范围之内。

本发明中对各实施例的描述各有侧重点，相关、相似之处可相互参考。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种金刚石线锯芯线的预处理方法，其特征在于，包括步骤：

1)对芯线表面进行粗糙化处理；

2)将芯线置于纯水中进行超声清洗；

3)对芯线进行干燥处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)包括：

采用打磨辊对芯线表面进行打磨；或者，

采用酸液对芯线表面进行腐蚀。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3)之后还包括：

4)对芯线表面进行活化处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤4)包括：

将芯线置于磷化液、钝化液或金属偶联剂中进行活化处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述金属偶联剂包括硅烷偶联剂。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4)包括：

将芯线置于浓度为14％～17％的钝化液中进行活化处理；

使活化处理后的芯线在30～90℃的烘箱中进行固化。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2)之前还包括：

对芯线表面进行超声脱脂处理。

8.一种金刚石线锯芯线的预处理***，其特征在于，包括：

用于对芯线表面进行粗糙化处理的粗糙化装置；

用于对粗糙化处理后的芯线进行纯水超声清洗的清洗装置；

用于对清洗后的芯线进行干燥处理的干燥装置。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述***还包括：

用于去除芯线表面金属残渣或油脂的脱脂装置；

用于对干燥后的芯线表面进行活化处理的活化装置。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述活化装置包括：

磷化液处理装置、钝化液处理装置或金属偶联剂处理装置。

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