CN105950948A - 一种高强度金刚线及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度金刚线及其生产方法，由以下重量份数的原料制成：铁10‑18份、碳12‑17份、铜4‑9份、铝3‑10份、锡1‑4份、铋0.5‑2.8份、铬0.6‑3.5份、锆0.2‑1.3份、锶0.17‑0.85份、铱0.22‑0.76份、硅0.15‑0.66份、铅0.08‑0.31份、砷0.11‑0.25份。本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端，配方含量和方法设计合理新颖。

Description

一种高强度金刚线及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种高强度金刚线及其生产方法，属于金属加工领域。
背景技术
金刚线是金刚石切割线的简称，有人称钻石切割线或者钻石线。工业上许多东西是用切割线来切割的，比如光伏领域的多晶硅切片。切割线的材料是很重要的。目前主流的用于光伏领域的硅片切割线是超精细切割钢丝，直径大约是100微米。金刚石切割线顾名思义，跟金刚石有关。 大体上是把金刚石的微小颗粒镶嵌在线上，做成的金刚石切割线。我们知道，金刚石是超硬的，用途很广的切割材料。金刚线具有了金刚石微型的锯齿，增加了钢线的切割能力，可以大大加快切割速度。金钢线对于太阳能硅材料切割行业而言，是革命性的进步。现有的金刚线由于材料的限制，很难将线的直径缩小到100微米以下，因为如果金刚线的直径过细则会影响金刚线的强度，在高速切割过程中会断丝，影响切割作业的进行。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种高强度金刚线及其生产方法，能够生产出直径100微米以下并且符合使用标准的金刚线产品。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种高强度金刚线，由以下重量份数的原料制成：铁10-18份、碳12-17份、铜4-9份、铝3-10份、锡1-4份、铋0.5-2.8份、铬0.6-3.5份、锆0.2-1.3份、锶0.17-0.85份、铱0.22-0.76份、硅0.15-0.66份、铅0.08-0.31份、砷0.11-0.25份。
优化的，上述高强度金刚线，由以下重量份数的原料制成：铁12-15份、碳13-15份、铜6-8份、铝5-8份、锡2.2-3.5份、铋1.2-2.2份、铬1.8-2.7份、锆0.6-1.1份、锶0.35-0.68份、铱0.34-0.56份、硅0.25-0.47份、铅0.15-0.26份、砷0.16-0.22份。
优化的，上述高强度金刚线，由以下重量份数的原料制成：铁13.8份、碳13.7份、铜6.5份、铝6.2份、锡2.8份、铋1.9份、铬2.2份、锆0.9份、锶0.42份、铱0.51份、硅0.36份、铅0.17份、砷0.18份。
一种高强度金刚线的生产方法，包括以下步骤：
（1）将生铁与废铁按2.7:1.6的比例投入高温熔炼炉中熔化作为基础熔融铁水，将配料碳钢加入高温熔炼炉中加热熔化形成钢液；
（2）取样并对上述钢液中的碳、铜、铝、锡、铋、铬、锆、锶元素含量进行分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料铜锡合金、铝铋合金、铜铬合金、铜锆合金、铝锶合金；
（3）将上述得到的再依次进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼， 得到熔融的合金钢液；
（4）将熔融后的合金钢液冲入含铱、硅、铅、砷的铁合金配料的钢包内，使得碳、铜、铝、锡、铋、铬、锆、锶、铱、硅、铅、砷的含量均在所述含量范围之内；
（5）将上述得到的合金溶液冷却至350摄氏度后，压轧成合金钢条；
（6）将合金钢条的表面进行打磨，去除因加热冷却形成的杂质层，打磨的厚度为1-1.5mm；
（7）将打磨后的合金钢条升温至1250摄氏度后，将熔融的合金溶液倒入拉丝设备中进行拉丝处理，拉丝过程中，拉丝温度为950摄氏度；
（8）将拉丝成品盘至线辊上，盘辊时，金刚线的夹持力保持在45巴。
优化的，上述高强度金刚线的生产方法，所述步骤（7）中的升温速度为每秒13摄氏度。
本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端，设计合理新颖。钢中加人微量铋，能使成品具备类似不锈钢的性能，并且铝和铋的结合能够提高金刚线的耐磨性能。在切割加工中，如果使用酸性或者碱性的助剂，很容易对超细的金刚线造成腐蚀并断裂，针对这一点，本申请的金刚线中加入金属铬元素，铬铝和铬铜形成的金相合金能够提高金刚线的抗腐蚀性能。锆能够提高金刚线的熔点，防止因高速切割造成金刚线表面温度过高而发生断裂的情况。锶的加入提高了金刚线的导热性能，能够把高速切割过程中生成的热量快速导出并散发，提高了金刚线的耐热性能。铱单体具有高度的耐腐蚀性，并且熔点高，强度高，即便遇到王水也不会发生腐蚀现象。本申请的设计中加入铱是利用其抗腐蚀性能，提高金刚丝的抗腐蚀能力，并且提高金刚线的强度。砷铅形成合金后，具有高的抗腐蚀性能和拉伸延展性，降低了金刚线的加工难度。锡、、铬、锆、锶、铱、硅、砷协同作用，提高了普通合金金刚线的韧性和强度，使其耐高温、耐腐蚀并且具有较高的弹性和延展性，使金刚线的直径能够降低至100微米以下并且能够达到使用效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
实施例1
本发明为一种高强度金刚线，由以下重量份数的原料制成：铁10份、碳12份、铜4份、铝3份、锡1份、铋0.5份、铬0.6份、锆0.2份、锶0.17份、铱0.22份、硅0.15份、铅0.08份、砷0.11份。
一种高强度金刚线的生产方法，包括以下步骤：
（1）将生铁与废铁按2.7:1.6的比例投入高温熔炼炉中熔化作为基础熔融铁水，将配料碳钢加入高温熔炼炉中加热熔化形成钢液；
（2）取样并对上述钢液中的碳、铜、铝、锡、铋、铬、锆、锶元素含量进行分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料铜锡合金、铝铋合金、铜铬合金、铜锆合金、铝锶合金；
（3）将上述得到的再依次进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼， 得到熔融的合金钢液；
（4）将熔融后的合金钢液冲入含铱、硅、铅、砷的铁合金配料的钢包内，使得碳、铜、铝、锡、铋、铬、锆、锶、铱、硅、铅、砷的含量均在所述含量范围之内；
（5）将上述得到的合金溶液冷却至350摄氏度后，压轧成合金钢条；
（6）将合金钢条的表面进行打磨，去除因加热冷却形成的杂质层，打磨的厚度为1-1.5mm；
（7）将打磨后的合金钢条升温至1250摄氏度后，将熔融的合金溶液倒入拉丝设备中进行拉丝处理，拉丝过程中，拉丝温度为950摄氏度；
（8）将拉丝成品盘至线辊上，盘辊时，金刚线的夹持力保持在45巴。所述步骤（7）中的升温速度为每秒13摄氏度。
本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端，设计合理新颖。钢中加人微量铋，能使成品具备类似不锈钢的性能，并且铝和铋的结合能够提高金刚线的耐磨性能。在切割加工中，如果使用酸性或者碱性的助剂，很容易对超细的金刚线造成腐蚀并断裂，针对这一点，本申请的金刚线中加入金属铬元素，铬铝和铬铜形成的金相合金能够提高金刚线的抗腐蚀性能。锆能够提高金刚线的熔点，防止因高速切割造成金刚线表面温度过高而发生断裂的情况。锶的加入提高了金刚线的导热性能，能够把高速切割过程中生成的热量快速导出并散发，提高了金刚线的耐热性能。铱单体具有高度的耐腐蚀性，并且熔点高，强度高，即便遇到王水也不会发生腐蚀现象。本申请的设计中加入铱是利用其抗腐蚀性能，提高金刚丝的抗腐蚀能力，并且提高金刚线的强度。砷铅形成合金后，具有高的抗腐蚀性能和拉伸延展性，降低了金刚线的加工难度。锡、、铬、锆、锶、铱、硅、砷协同作用，提高了普通合金金刚线的韧性和强度，使其耐高温、耐腐蚀并且具有较高的弹性和延展性，使金刚线的直径能够降低至100微米以下并且能够达到使用效果。
实施例2
本发明为一种高强度金刚线，由以下重量份数的原料制成：铁18份、碳17份、铜9份、铝10份、锡4份、铋2.8份、铬3.5份、锆1.3份、锶0.85份、铱0.76份、硅0.66份、铅0.31份、砷0.25份。
实施例3
本发明为一种高强度金刚线，由以下重量份数的原料制成：铁13.8份、碳13.7份、铜6.5份、铝6.2份、锡2.8份、铋1.9份、铬2.2份、锆0.9份、锶0.42份、铱0.51份、硅0.36份、铅0.17份、砷0.18份。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高强度金刚线及其生产方法，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：铁10-18份、碳12-17份、铜4-9份、铝3-10份、锡1-4份、铋0.5-2.8份、铬0.6-3.5份、锆0.2-1.3份、锶0.17-0.85份、铱0.22-0.76份、硅0.15-0.66份、铅0.08-0.31份、砷0.11-0.25份。
2.根据权利要求1所述的高强度金刚线，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：铁12-15份、碳13-15份、铜6-8份、铝5-8份、锡2.2-3.5份、铋1.2-2.2份、铬1.8-2.7份、锆0.6-1.1份、锶0.35-0.68份、铱0.34-0.56份、硅0.25-0.47份、铅0.15-0.26份、砷0.16-0.22份。
3.根据权利要求1所述的高强度金刚线，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：铁13.8份、碳13.7份、铜6.5份、铝6.2份、锡2.8份、铋1.9份、铬2.2份、锆0.9份、锶0.42份、铱0.51份、硅0.36份、铅0.17份、砷0.18份。
4.一种高强度金刚线及其生产方法的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将生铁与废铁按2.7:1.6的比例投入高温熔炼炉中熔化作为基础熔融铁水，将配料碳钢加入高温熔炼炉中加热熔化形成钢液；
（2）取样并对上述钢液中的碳、铜、铝、锡、铋、铬、锆、锶元素含量进行分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料铜锡合金、铝铋合金、铜铬合金、铜锆合金、铝锶合金；
（3）将上述得到的再依次进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼， 得到熔融的合金钢液；
（4）将熔融后的合金钢液冲入含铱、硅、铅、砷的铁合金配料的钢包内，使得碳、铜、铝、锡、铋、铬、锆、锶、铱、硅、铅、砷的含量均在所述含量范围之内；
（5）将上述得到的合金溶液冷却至350摄氏度后，压轧成合金钢条；
（6）将合金钢条的表面进行打磨，去除因加热冷却形成的杂质层，打磨的厚度为1-1.5mm；
（7）将打磨后的合金钢条升温至1250摄氏度后，将熔融的合金溶液倒入拉丝设备中进行拉丝处理，拉丝过程中，拉丝温度为950摄氏度；
（8）将拉丝成品盘至线辊上，盘辊时，金刚线的夹持力保持在45巴。
5.根据权利要求1所述的高强度金刚线的生产方法，其特征在于：所述步骤（7）中的升温速度为每秒13摄氏度。
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