CN110076705A - 一种裸粉上砂电镀金刚线工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电镀金刚线技术领域，特别是一种裸粉上砂电镀金刚线工艺；将裸金刚石进行清洗和化学处理，使其表面附带高密度正电荷，处理后的裸金刚石在上砂槽沉积在钢丝表面，电化学固结金刚石，制成成品电镀金刚线；与普通金刚线相比，此金刚线使用的金刚石没有预镀镍（预镀镍会产生大量镍和磷废水，污染环境），减少了镍和磷的污染，此金刚线使用裸金刚石，少了化学镀镍的工序，金刚石成本降低40%，裸砂电镀金刚线表面金刚石没有镍层的包覆，切割能力更强；在切割过程中不易粘上镍或硅粉等杂质，切割后期切割力不会受影响，裸砂电镀金刚线使用的金刚石在镀液中不存在镍层的腐蚀问题，不需要对砂进行退镀等处理，减少人工及加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及电镀金刚线技术领域，特别是一种裸粉上砂电镀金刚线工艺。
背景技术
目前电镀金刚石线是以电镀金属镍为结合剂，通过电沉积，把金刚石磨料固结在高碳钢丝上而制成的一种线状切割工具，简称“线锯”。电镀金刚线切割效率高、稳定性好，切割表面质量优，广泛应用于水晶、蓝宝石等非金属硬脆性材料、磁性材料，特别是硅材料的切割。
由于金刚石不导电，因此需要在金刚石表面预镀一层金属镍层使其导电，即带有镀镍层的金刚石4，如图1.1、图1.2所示，这样才能电镀上砂到预镀一层预镀镍镀层2的芯线钢丝1上，上砂后再沉积一层金属镍层3使其固结在钢丝上，因此成品电镀金刚线表面金刚石的顶端有一层一定厚度的镍金属层，增加钢丝的外径，并且在切割过程中会磨损成粉末粘在金刚线表面，使其切割力减弱。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，该工艺生产的电镀金刚线切割力强、生产成本低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，所述工艺包括以下步骤：
(1)金刚石的表面处理：选用D50=8.5的金刚石粉，
a) 使用浓度为40±5g/L、温度为50℃的NaOH溶液对金刚石粉进行清洗10min，之后水洗；
b) 使用浓度为40±5g/L的氨基磺酸溶液常温下对金刚石粉进行清洗10min，之后水洗；
c) 清洗后的金刚石粉放入烧杯中，加入阳离子表面活性剂A，温度为55±5℃，搅拌20min，之后水洗干净，并80℃下烘干；
d) 上一步烘干后的金刚石粉放入烧杯中，加入阳离子表面活性剂B，温度为55±5℃，搅拌20min，之后水洗干净，并80℃下烘干备用；
(2)钢丝表面清洁：钢丝依次经过60±5℃碱性脱脂剂溶液、水洗水、40±5℃的10％硫酸溶液以及水洗水处理，得到表面清洁的芯线；
(3)表面预处理：表面已清洗干净的芯线钢丝经过电镀镍工艺在表面沉积一层结合力高、晶粒细致的镍层介质，所述镍层介质的厚度为0.1-0.5μm，通过调节金属钢丝线速度、镀镍溶液配方、电流、pH值、温度来调整镍镀层的晶粒尺寸与膜厚分布；
(4)金刚石附着：通过电化学共沉积技术将金刚石微粒附着在金属钢丝表面，通过调节金属钢丝线速度、镀镍溶液配方、电流、金刚石粉浓度、pH值、金刚石粉表面活化程度、温度、搅拌速度来调整金刚石磨粒的密度与分布；
(5)金刚石固结：将附着有金刚石微粒的金属钢丝接通直流电源阴极并通过镀镍溶液，施加电流后金属钢丝表面沉积镍层将金刚石微粒固结，通过调节金属钢丝线速度与电流大小来调整金刚石埋入深度，通过调节镀镍溶液的配方来控制同样埋入深度的金刚石的出锋高度；
(6)干燥：通过吹气及加热装置烘干金属钢丝；
(7)品质检测：通过在线品质检测仪器对产品质量进行全程监控；
(8)收线：以规定的张力、排线间距将所得电镀金刚石线锯绕在制定工字轮上即得成品金刚线。
进一步的，所述钢丝的直径为55-170μm。
进一步的，所述金刚石粒径D50为8.0-35μm。
进一步的，所述阳离子表面活性剂A和阳离子表面活性剂B的浓度为1g/L。
进一步的，所述步骤（3）中表面预处理的电镀镍工艺具体如下：金属钢丝线的速度为20-50m/min，镀镍溶液的配方为120±20g/L的氨基磺酸镍、40±5g/L硼酸和10±2g/L氯化镍， pH值为3.2-4.2、温度为55±5℃。
进一步的，所述步骤（4）中金属钢丝线的速度20-50m/min，镀镍溶液配方为100±20g/L的氨基磺酸镍、40±5g/L硼酸、10±2g/L氯化镍；金刚石粉浓度为0.5-5g/ml、pH值为3.8-5.0、温度为55±5℃、搅拌速度为50-120 r/min。
进一步的，所述步骤（5）金属钢丝线的速度为20-50m/min，金刚石的埋入深度为3-5μm，通过调节镀镍溶液配方为100±20g/L的氨基磺酸镍、40±5g/L硼酸和10±2g/L氯化镍，同样埋入深度的金刚石的出锋高度为3-6μm。
进一步的，所述步骤（8）中 的张力为5-10N、排线间距为0.2-0.6mm。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
1. 与普通金刚线相比，此金刚线使用的金刚石没有预镀镍（预镀镍会产生大量镍和磷废水，污染环境），减少了镍和磷的污染。
2. 此金刚线使用裸金刚石，比预镀镍金刚石减少了化学镀镍的工序，金刚石成本降低40%。
3. 裸砂电镀金刚线比普通电镀金刚线直径减小3%-10%，线缝造成的客户材料损耗减少1%-5%，客户产品率增加1%-5%。
4. 裸砂电镀金刚线颗粒分布更加均匀，金刚石没有团聚，线径更加稳定，切割出的产品表面质量更好。
5. 裸砂电镀金刚线表面金刚石没有镍层的包覆，切割能力更强；在切割过程中不易粘上镍或硅粉等杂质，切割后期切割力不会受影响。
6. 裸砂电镀金刚线使用的金刚石在镀液中不存在镍层的腐蚀问题，不需要对砂进行退镀等处理，减少人工及加工成本。
附图说明
图1.1为镀覆砂电镀金刚线的侧面结构示意图；
图1.2为镀覆砂电镀金刚线的剖面示意图；
图2 为镀覆砂电镀金刚线表面SEM图；
图3为裸砂电镀金刚线的工艺流程图；
图4.1 为裸砂电镀金刚线的侧面结构示意图；
图4.2为裸砂电镀金刚线的剖面示意图；
图5 裸砂电镀金刚线表面SEM图。
图中：1钢丝，2预镀镍镀层，3金属镍层，4带有镀镍层的金刚石，5金刚石。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
图2 镀覆砂电镀金刚线表面SEM图；
图3裸砂电镀金刚线的工艺流程图；
图4.1 为裸砂电镀金刚线的侧面结构示意图；
图4.2为裸砂电镀金刚线的剖面示意图；
图5 裸砂电镀金刚线表面SEM图。
用本发明的方法，使用65um钢丝配合D50=8.5um的金刚石生产电镀金刚线，生产过程如下：
(1)金刚石5的表面处理：选用D50=8.5的金刚石粉，
a)使用浓度为40±5g/L、温度为50℃的NaOH溶液对金刚石粉进行清洗10min，之后水洗；
b)使用浓度为40±5g/L的氨基磺酸溶液常温下对金刚石粉进行清洗10min，之后水洗；
c)清洗后的金刚石粉放入烧杯中，使用1g/L的阳离子表面活性剂A，温度为55±5℃，搅拌20min，之后水洗干净，并80℃下烘干，阳离子表面活性剂A为季铵盐类阳离子表面活性剂；
d)上一步烘干后的金刚石粉放入烧杯中，使用1g/L的阳离子表面活性剂B， 温度为55±5℃，搅拌20min，之后水洗干净，并80℃下烘干备用，阳离子表面活性剂B为季铵盐类阳离子表面活性剂；
(2)钢丝1表面清洁：钢丝1依次经过60±5℃碱性脱脂剂溶液、水洗水、40±5℃的10％硫酸溶液以及水洗水处理，得到表面清洁的芯线；
(3)表面预处理：表面已清洗干净的芯线钢丝1经过电镀镍工艺在表面沉积一层结合力高、晶粒细致的镍层介质（即预镀镍镀层2） 0.1-0.5μm，通过调节金属钢丝线速度20-50m/min、镀镍溶液配方120±20g/L的氨基磺酸镍，40±5g/L硼酸,10±2g/L氯化镍、电流0.5-1.5A、pH值3.2-4.2、温度 55±5℃等参数来调整镍镀层的晶粒尺寸与膜厚分布 ；优选为镍层介质 0.3μm，通过调节金属钢丝线速度40m/min、溶液配方120g/L的氨基磺酸镍，40g/L硼酸,10g/L氯化镍、电流1A、pH值4、温度 55±5℃；
(4)金刚石5附着：通过电化学共沉积技术将金刚石5微粒附着在金属钢丝表面，通过调节金属钢丝线速度20-50m/min、镀镍溶液配方100±20g/L的氨基磺酸镍，40±5g/L硼酸,10±2g/L氯化镍、电流2-6A、金刚石粉浓度0.5-5g/ml、pH值3.8-5.0、金刚石粉表面活化程度、温度55±5℃、搅拌 50-120 r/min等参数来调整金刚石磨粒的密度与分布 ；优选为金属钢丝线速度40m/min、溶液配方100g/L的氨基磺酸镍，40g/L硼酸,10g/L氯化镍、电流5A、金刚石粉浓度4g/ml、pH值4.0、温度55±5℃、搅拌 100 r/min等
(5)金刚石5固结：将附着有金刚石5微粒的金属钢丝接通直流电源阴极并通过镀镍溶液 100±20g/L的氨基磺酸镍，40±5g/L硼酸,10±2g/L氯化镍，施加电流后金属钢丝表面沉积镍层将金刚石5微粒固结，通过调节金属钢丝线速度20-50m/min与电流大小来调整金刚石埋入深度 3-5μm，通过调节溶液配方 100±20g/L的氨基磺酸镍，40±5g/L硼酸,10±2g/L氯化镍来实现同样埋入深度下的出锋高度控制 3-6μm；优选为镀镍溶液 100g/L的氨基磺酸镍，40g/L硼酸,10g/L氯化镍，金属钢丝线速度40m/min与电流大小 来调整金刚石5埋入深度 4μm，通过调节溶液配方 100g/L的氨基磺酸镍，40g/L硼酸,10g/L氯化镍来实现同样埋入深度下的出锋高度控制 4μm；
(6)干燥：通过吹气及加热装置烘干金属钢丝；
(7)品质检测：通过在线品质检测仪器对产品质量进行全程监控；
(8)收线：以规定的张力5-10N，优选为8N、排线间距 0.2-0.6mm，优选为0.5mm，将所得电镀金刚石线锯绕在制定工字轮上即得成品金刚线。
实施例2：与实施例1不同之处在于，芯线为直径55um钢丝，所用金刚石粉粒径为D50=8.0μm。其它步骤均同实施例1，所得成品电镀金刚线规格为68±3μm。
实施例3：与实施例1不同之处在于，芯线为直径170um钢丝，所用金刚石粉粒径为D50=35μm。其它步骤均同实施例1，所得成品电镀金刚线规格为250±10μm。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
(1)金刚石的表面处理：选用D50=8.5的金刚石粉，
a)使用浓度为40±5g/L、温度为50℃的NaOH溶液对金刚石粉进行清洗10min，之后水洗；
b)使用浓度为40±5g/L的氨基磺酸溶液常温下对金刚石粉进行清洗10min，之后水洗；
c)清洗后的金刚石粉放入烧杯中，加入阳离子表面活性剂A，温度为55±5℃，搅拌20min，之后水洗干净，并80℃下烘干；
d)上一步烘干后的金刚石粉放入烧杯中，加入阳离子表面活性剂B，温度为55±5℃，搅拌20min，之后水洗干净，并80℃下烘干备用；
(2)钢丝表面清洁：钢丝依次经过60±5℃碱性脱脂剂溶液、水洗水、40±5℃的10％硫酸溶液以及水洗水处理，得到表面清洁的芯线；
(3)表面预处理：表面已清洗干净的芯线钢丝经过电镀镍工艺在表面沉积一层结合力高、晶粒细致的镍层介质，所述镍层介质的厚度为0.1-0.5μm，通过调节金属钢丝线速度、镀镍溶液配方、电流、pH值、温度来调整镍镀层的晶粒尺寸与膜厚分布；
(4)金刚石附着：通过电化学共沉积技术将金刚石微粒附着在金属钢丝表面，通过调节金属钢丝线速度、镀镍溶液配方、电流、金刚石粉浓度、pH值、金刚石粉表面活化程度、温度、搅拌速度来调整金刚石磨粒的密度与分布；
(5)金刚石固结：将附着有金刚石微粒的金属钢丝接通直流电源阴极并通过镀镍溶液，施加电流后金属钢丝表面沉积镍层将金刚石微粒固结，通过调节金属钢丝线速度与电流大小来调整金刚石埋入深度，通过调节镀镍溶液的配方来控制同样埋入深度的金刚石的出锋高度；
(6)干燥：通过吹气及加热装置烘干金属钢丝；
(7)品质检测：通过在线品质检测仪器对产品质量进行全程监控；
(8)收线：以规定的张力、排线间距将所得电镀金刚石线锯绕在制定工字轮上即得成品金刚线。
2.根据权利要求1所述的一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于：所述钢丝的直径为55-170μm。
3.根据权利要求1所述的一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于：所述金刚石粒径D50为8.0-35μm。
4.根据权利要求1所述的一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于：所述阳离子表面活性剂A和阳离子表面活性剂B的浓度为1g/L。
5.根据权利要求1所述的一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于：所述步骤（3）中表面预处理的电镀镍工艺具体如下：金属钢丝线的速度为20-50m/min，镀镍溶液的配方为120±20g/L的氨基磺酸镍、40±5g/L硼酸和10±2g/L氯化镍， pH值为3.2-4.2、温度为55±5℃。
6.根据权利要求1所述的一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于：所述步骤（4）中金属钢丝线的速度20-50m/min，镀镍溶液配方为100±20g/L的氨基磺酸镍、40±5g/L硼酸、10±2g/L氯化镍；金刚石粉浓度为0.5-5g/ml、pH值为3.8-5.0、温度为55±5℃、搅拌速度为50-120 r/min。
7.根据权利要求1所述的一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于：所述步骤（5）金属钢丝线的速度为20-50m/min，金刚石的埋入深度为3-5μm，通过调节镀镍溶液配方为100±20g/L的氨基磺酸镍、40±5g/L硼酸和10±2g/L氯化镍，同样埋入深度的金刚石的出锋高度为3-6μm。
8.根据权利要求1所述的一种裸粉上砂电镀金刚线工艺，其特征在于：所述步骤（8）中的张力为5-10N、排线间距为0.2-0.6mm。
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