CN115874246A - 一种制备环形金钢石线锯的上砂方法及环形金刚石线锯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备环形金钢石线锯的上砂方法及环形金钢石线锯，涉及金钢石线锯制备领域，该方法包括：向上砂槽内加入镀液和金刚石微粒；将镍阳极片和环线基体置于上砂槽内，其中，镍阳极片连接直流电源正极，环线基体通过漆包线连接直流电源负极；开启直流电源，启动搅拌装置，上砂第一时间段后，翻转环线基体180°再上砂第二时间段；本发明中，采用落砂法对环线基体进行上砂，金刚石微粒分散于镀液中，金刚石微粒与镀液形成混合液，并且被搅拌至均匀分布，电流效率高。并且，金刚石微粒呈分散状态，镀液中的镍离子定向运动不受金刚石微粒干涉，环形金钢石线锯的镀层质量高，上砂均匀。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石线锯加工技术领域，尤其涉及一种制备环形金钢石线锯的上砂方法及环形金刚石线锯。
背景技术
环形金刚石线锯广泛运用于硅料、石墨、蓝宝石、金属合金、陶瓷、石材等硬脆材料的切割。一般金刚石线锯生产制造过程一般包括前处理、预镀、上砂、加固。能否快速且均匀的完成上砂，是环形金刚石线锯生产的关键。
目前，环线金刚石线锯上砂方法基本采用埋砂法。埋砂法可参阅公开号为CN109652842A，专利名称为电镀金刚石线锯的生产工艺的中国发明专利。埋砂法将环形钢线基体全部埋于金刚石微粒构成的砂层内。然而，埋砂法存在如下缺陷：环形钢线基体埋于金刚石砂层内，金刚石砂层堵塞阳离子运动的通道，干涉阳离子的定向运动，从而环线基体周围的镀液更新速度比较慢，电流效率较低。
有鉴于此，需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备环形金钢石线锯的上砂方法及环形金钢石线锯，环线基体周围的镀液更新速度比较快，电流效率较高，制成的环形金钢石线锯的镀层质量高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
本发明的第一方面，公开了一种制备环形金钢石线锯的上砂方法，包括：
向上砂槽内加入镀液和金刚石微粒；
将镍阳极片和环线基体置于上砂槽内，其中，镍阳极片连接直流电源正极，环线基体通过漆包线连接直流电源负极；
开启直流电源，启动搅拌装置，上砂第一时间段后，翻转环线基体180°再上砂第二时间段。
可选的，所述直流电源的电流密度5-10A/dm2，上砂的第一时间段和第二时间段皆为10min。
可选的，所述环线基体为多个，多个所述环线基体沿高度方向均匀间隔排布,相邻的环线基体的间距为4cm。
可选的，环线基体通过漆包线连接直流电源负极之前，对漆包线与环线基体的连接部位去漆。
可选的，所述搅拌装置采用间歇搅拌或连续搅拌。
可选的，所述搅拌装置为旋桨式搅拌器，折叶角45°，搅拌器直径/上砂槽内径＝0.35，转速120-200转/min。
可选的，所述镀液的组分为：氨基磺酸镍340-380g/L，硼酸35-45g/L，氯化镍7-15g/L，湿润剂0.1-0.3g/L。
可选的，所述镀液的组分为：七水硫酸镍350-400g/L，硼酸30-40g/L，氯化镍15-20g/L，湿润剂0.1-0.3g/L。
可选的，所述镀液的PH为3.8-4.2，温度为50-60℃。
本发明的第二方面，公开了一种环形精钢石线锯，由上述制备环形精钢石线锯的上砂方法所制得。
相比于现有技术，本发明带来以下技术效果：
本发明的制备环形金钢石线锯的上砂方法，通过向上砂槽内加入镀液和金刚石微粒；将镍阳极片和环线基体置于上砂槽内；开启直流电源，启动搅拌装置，上砂第一时间段后，翻转环线基体180°再上砂第二时间段；即采用落砂法对环线基体进行上砂，金刚石微粒与镀液形成混合液，并且金刚石微粒被搅拌均匀分散于镀液中，当金刚石微粒冲击到环线基体表面时，有机会与镍共沉积于环线基体表面，电流效率高。并且，金刚石微粒呈分散状态，镀液中的阳离子能够定向运动，及时到达环线基体，以抑制副反应发生产生氢气，镀层质量高，上砂均匀。即保证了阳极与阴极之间的闭合回路顺畅。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了现有技术中埋砂法采用的上砂装置的结构示意图；
图2示出了本发明的一实施例中的上砂装置的结构示意图；
图3示出了图2的漆包线和环线基体的结构示意图。
主要元件符号说明：
1-上砂槽；2-镍阳极片；3-镀液；4-漆包线；5-环线基体；6-直流电源；7-金刚石砂层；
11-上砂槽；12-镍阳极片；13-混合液；14-漆包线；15-环线基体；16-直流电源；17-搅拌装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
上砂指的是金刚石微粒与金属阳离子通过电沉积而将金刚石微粒和镍共沉积于环线基体上。现有技术常采用埋砂法进行上砂。请参照图1，埋砂法所需的上砂装置包括：上砂槽1、镍阳极片2、漆包线4、环线基体5及直流电源6，上砂槽1内装有镀液3；镍阳极片2完全置于镀液3中，并与直流电源6的正极连接；环线基体5通过漆包线4与直流电源6的负极间接地连接，以形成阴极。
上砂法的具体步骤为：
将镍阳极片2和环线基体5置于上砂槽1内，其中镍阳极片2连接直流电源6正极，环线基体5通过漆包线4连接直流电源6负极；
向上砂槽1内加入金刚石微粒，金刚石微粒在上砂槽1的底部形成金刚石砂层7，直至镍阳极片2至少部分埋入金刚石砂层7内，环线基体5完全埋入金刚石砂层7内；之后再加入镀液6；
开启直流电源，对环线基体5进行上砂；
对上砂后的环线基体5加固，形成环线金刚石线锯。
工作原理为：接通电源后，环线基体5发生主反应，即镍阳极片2上的镍失电子形成镍离子，并定向移动至环线基体5，与环线基体5发生碰撞，从而金刚石微粒和镍共沉积于环线基体5上。
在发生主反应的同时，还会发生副反应，即氢离子失去电子生产氢气。副反应除了影响镀层质量，并且会影响镀层与金刚石的结合力，导致金刚石固结不牢。并且，主反应与副反应之间为相互抵抗关系。即主反应发生不及时，副反应会加剧，产生更多的氢气。主反应正常，则副反应会减弱。为了降低副反应的剧烈程度，在上砂过程中需要保证主反应的反应效率。
需特别指出的是金刚石砂层7会阻碍镍离子朝向环线基体5定向移动，导致环线基体5周围的镍离子补充不及时，会加剧副反应，产生更多氢气。
根据法拉第第一定律可知，镀层的厚度与电流强度呈正比，并与通电时间呈正比。为了保证镀层厚度，操作者往往选择加大电流密度或延长通电时间。然而，加大电流密度会有更多的镍离子被金刚石砂层7阻碍到达环线基体5，反而会加剧副反应，产生更多氢气。延长通电时间则会降低生产效率，增加能耗，使用成本高，不节能环保。
并且，为了提高电镀的效率，常常在漆包线4上沿上砂装置的高度方向连接多个环线基体5。然而，在埋砂法中，多个环线基体5皆埋于金刚石砂层7中，导致多个环线基体5容易堆叠一起，非常容易出现粘连。粘连处会出现金刚石漏镀的现象，影响金刚石线锯的均匀度，以降低切割硅料、石墨、蓝宝石、金属合金、陶瓷、石材等硬脆材料的效率。
为了解决上述现有技术中的缺陷，请参阅图2，本发明的一实施例中公开了环线钢线基体的上砂方法，包括：
步骤s1：向上砂槽11内加入镀液和金刚石微粒；
步骤s2：将镍阳极片12和环线基体15置于上砂槽11内，其中，镍阳极片12连接直流电源16正极，环线基体15通过漆包线14连接直流电源16负极；
步骤s3：开启直流电源16，启动搅拌装置17，上砂第一时间段后，翻转环线基体15180°再上砂第二时间段。其中，第一时间段与第二时间段相同，以保证环线基体15的镀层形成均匀。
其中，步骤s1、步骤s2的顺序可相互调换，步骤s3必需在步骤s1和步骤s2之后。
具体的，在搅拌作用下，向上砂槽11内加入镀液和金刚石微粒，金刚石与镀液混合形成混合液13。其中，混合液13中金刚石微粒均匀分布。
其中，漆包线14可以为包裹绝缘层的铜线，铜线具备导电性能，能够导通环线基体15，并且铜线具备一定的柔性和挠性。能够在外力作用下，弯曲至180°，并能在失去外力时，保持该弯曲的弧度。环线基体15翻转180°即通过弯曲漆包线14来实现。绝缘层能够阻隔铜线与混合液13，以免镍离子与金刚石微粒沉积于铜线上。
该方法通过上砂装置来实现。该上砂装置包括上砂槽11、镍阳极片12、漆包线14、环线基体15及直流电源16，上砂槽11内装有镀液；镍阳极片12完全没入镀液中，并与直流电源16的正极连接；环线基体15通过漆包线14与直流电源16的负极连接。在上砂槽11内靠近镍阳极片12处设有搅拌装置17。
通过搅拌装置17的设置，能够驱动电解质加速流动，使得电解质的镍离子在各处均匀(包括环线基体15附近)，并且能够金刚石微粒上下运动，并且加快镍离子的扩散，大大降低浓差极化。
通过向上砂槽11内加入镀液和金刚石微粒；将镍阳极片12和环线基体15置于上砂槽11内；开启直流电源16，启动搅拌装置17，上砂第一时间段后，翻转环线基体180°再上砂第二时间段；即采用落砂法对环线基体15进行上砂，金刚石微粒与镀液形成混合液13，并且金刚石微粒被搅拌均匀分散于镀液中，当金刚石微粒冲击到环线基体15表面时，有机会与镍共沉积于环线基体15表面，电流效率高。并且，金刚石微粒呈分散状态，镀液中的阳离子能够定向运动，及时到达环线基体15，以抑制副反应发生产生氢气，镀层质量高，上砂均匀。即保证了阳极与阴极之间的闭合回路顺畅。即采用落砂法对环线基体15进行上砂，金刚石微粒被搅拌均匀分散于镀液中，当金刚石微粒冲击到环线基体15表面时，有机会与镍共沉积于环线基体15表面，电流效率高。并且，金刚石微粒呈分散状态，镀液中的阳离子能够定向运动(如图中箭头所示方向)，及时到达环线基体15，以抑制副反应发生产生氢气，镀层质量高，上砂均匀。即通过保证了阳极与阴极之间的闭合回路顺畅。
请参阅图3，在一个具体的实施方式中，环线基体15为多个，多个环线基体15沿高度方向均匀排布，相邻的环线基体15的间距为4cm
其中，环线基体15为4个，分别用三根漆包线14与个直流电源16的负极连接。三根漆包线14与环线基体15上的三点连接，以确定环线基体15的位置。
金刚石微粒在搅拌装置17的作用下，会均匀分布于镀液中。环线基体15通过漆包线14悬挂于上砂槽11内，相邻的环线基体15会保持相同的间距，使金刚石微粒能够均匀地附着于环线基体15上。保持4cm间距，则使环线基体15在环境作用下，能够保持距离，以免发生相互粘连，降低镀层质量。
本实施例中，漆包线14的数量、连接位置、环线基体15的个数仅示例性说明，不限于本示例的具体限定。
在一个具体的实施方式中，连接环线基体15与漆包线14，连接直流电源16负极之前需对漆包线14与环线基体15的连接部位去漆。
通过对漆包线14与环线基体15的连接部位去漆，能够将漆包线14内的铜线与环线基体15连接，以实现环线基体15与直流电源16的导通。
在一个具体的实施方式中，镀液的组分为：氨基磺酸镍340-380g/L，硼酸35-45g/L，氯化镍7-15g/L，湿润剂0.1-0.3g/L。
通过在镀液中的氨基磺酸镍、氯化镍用于补充在上砂过程中失去的镍离子，以保证镍离子的电迁移效率。湿润剂能够降低溶剂的表面张力或界面张力，使氨基磺酸镍、氯化镍的表面能被润湿。硼酸用于调节电解质的PH值。并且，镀液在该比例下，镀液能够起到最大程度的主反应，使镍离子朝环线基体15定向运动。
在其他可选的实施方式中，七水硫酸镍350-400g/L，硼酸30-40g/L，氯化镍15-20g/L，湿润剂0.1-0.3g/L。
七水硫酸镍和氯化镍为镀液提供镍离子，硼酸、湿润剂与本实施方式的功能相同在此不再赘述。
在一个具体的实施方式中，镀液的PH为3.8-4.2，温度为50-60℃。
在PH为3.8-4.2，温度为50-60℃的条件下，镀液能够达到最高的电流效率，主反应能够达到最高。
金刚石微粒沉积的速度快慢是与温度的高低成正比。温度过低时，金刚石微粒沉积的速度过慢，电流效率低。温度过高时，镀液则会发生分解。如果pH值过低，阴极电流效率降低，镀层脆性大，甚至得不到镀层，只有氢气的析出；反之，pH值过高，溶液浑浊，沉积出来的镀层发雾，有毛刺，有严重脆性。
在一个具体的实施方式中，搅拌装置17为旋桨式搅拌器，折叶角45°，搅拌器直径/上砂槽11内径＝0.35，转速120-200转/min。
通过设置旋浆式搅拌器，并设置折叶角、搅拌器直径/上砂槽11内径、转速参数，即需要搅拌装置17偏斜一定角度、面积及速度，带动镀液和金刚石微粒在上下方向进行液体交换，以达到最好的效果。
在一个具体的实施方式中，搅拌装置17采用连续搅拌或间歇搅拌。
通过连续搅拌，在电场作用下，混合液13中的金刚石微粒与镍沉积于环线基体15的表面。其中，环线基体15上面的镀层会比下面的镀层更厚，因此需调换环线基体15180°，再进行上砂，以保证环线基体15的上面和下面镀层的均匀。通过间歇式搅拌，搅拌时，在电场作用下，混合液13中的金刚石微粒与镍沉积于环线基体15的表面。当搅拌停止后，悬浮的金刚石微粒会因为重力作用下落到环线基体15上，给电后，基体表面金刚石与镍发生共沉积。
在一个具体的实施方式中，所述直流电源16的电流密度5-10A/dm2，上砂的第一时间段和第二时间段皆为10min。
在埋砂法中，由于通路受到金刚石砂层的干涉，加大电流密度会加剧副反应。而本实施例的金刚石微粒均匀分布于镀液中，镍离子的运动路线通畅，可将电流密度增加至5-10A/dm2，以降低得到同样镀层厚度的时间，提高生产效率。
本发明的一实施例公开了一种环形金刚石线锯，该环形金刚石线锯由上述实施例的上砂方法制成。
通过上述实施例的上砂方法，金刚石微粒与镀液形成混合液13，并且金刚石微粒均匀的分布于镀液中，镍离子能够向环线基体15顺利地定向运动，副反应的程度弱，生成的氢气少，环形金刚石线锯的镀层质量高，上砂均匀。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，包括：
向上砂槽内加入镀液和金刚石微粒；
将镍阳极片和环线基体置于上砂槽内，其中，镍阳极片连接直流电源正极，环线基体通过漆包线连接直流电源负极；
开启直流电源，启动搅拌装置，上砂第一时间段后，翻转环线基体180°再上砂第二时间段。
2.根据权利要求1所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，所述直流电源的电流密度5-10A/dm2，上砂的第一时间段和第二时间段皆为10min。
3.根据权利要求1所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，所述环线基体为多个，多个所述环线基体沿高度方向均匀间隔排布,相邻的环线基体的间距为4cm。
4.根据权利要求1所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，环线基体通过漆包线连接直流电源负极之前，对漆包线与环线基体的连接部位去漆。
5.根据权利要求1所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，所述搅拌装置采用间歇搅拌或连续搅拌。
6.根据权利要求1所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，所述搅拌装置为旋桨式搅拌器，折叶角45°，搅拌器直径/上砂槽内径＝0.35，转速120-200转/min。
7.根据权利要求1所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，所述镀液的组分为：氨基磺酸镍340-380g/L，硼酸35-45g/L，氯化镍7-15g/L，湿润剂0.1-0.3g/L。
8.根据权利要求1所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，所述镀液的组分为：七水硫酸镍350-400g/L，硼酸30-40g/L，氯化镍15-20g/L，湿润剂0.1-0.3g/L。
9.根据权利要求7或8所述的制备环形金钢石线锯的上砂方法，其特征在于，所述镀液的PH为3.8-4.2，温度为50-60℃。
10.一种环形金刚石线锯，其特征在于，由权利要求1-9任一项的制备环形金钢石线锯的上砂方法制成。
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