用非镀覆金刚石制造树脂金刚线的方法技术

本发明专利技术公开了一种用非镀覆金刚石制造树脂金刚线的方法，旨在解决现有技术中用金属镀层金刚石微粉制造树脂金刚线成本高、能耗高、污染大的技术问题。它包括下列步骤：先对金刚石微粉进行表面改性处理；再配制树脂金刚砂共混物料；将该树脂金刚砂共混物料均匀涂覆在芯线上；经过一次固化、二次固化得到成品树脂金刚线。采用本发明专利技术制得的树脂金刚线，平均线径较小，切割质量高、效率高且切口损耗小；该方法工艺简单、生产成本低、环境污染小，有利于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，旨在解决现有技术中用金属镀层金刚石微粉制造树脂金刚线成本高、能耗高、污染大的技术问题。它包括下列步骤：先对金刚石微粉进行表面改性处理；再配制树脂金刚砂共混物料；将该树脂金刚砂共混物料均匀涂覆在芯线上；经过一次固化、二次固化得到成品树脂金刚线。采用本专利技术制得的树脂金刚线，平均线径较小，切割质量高、效率高且切口损耗小；该方法工艺简单、生产成本低、环境污染小，有利于规模化生产。【专利说明】
本专利技术涉及金刚石线切割
，具体涉及一种。
技术介绍
对于高硬度晶体材料的切割常用到线切割技术，传统的线切割技术是采用金属线加游离磨料的方式，在切割过程中，将磨料加入到金属线和加工件之间产生切削作用。为了进一步缩短切割时间以及加工更高硬度的材料，固结磨料线切割技术得到发展，将金刚石磨料以一定的方式固定在金属线上，形成金刚石线锯(金刚线)。与传统的线切割方式相比，金刚线切割技术具有切割时间短、效率高、切口损耗小等优点，该项技术的应用，对于晶硅切割
的发展起到了重要的推动作用。在金刚线的生产过程中，金刚石磨料的固结方式有滚压嵌入式、挤压或冲压方式、金属结合剂固结(钎焊、电镀)、树脂结合剂固结等。其中，以树脂结合剂固结方式生产金刚线，其制程温度远低于金属焊接，线材不会因为高温而产生变形造成抗拉强度的衰减，有利于缩小金刚石线径进而降低耗材率。但是由于树脂对金刚石磨料的把持力较低，树脂金刚线在使用过程中，在磨削力的作用下金刚石磨料极易脱落，从而使其使用寿命降低。结合剂对金刚石磨料的把持力分为三种:机械镶嵌力、物理吸附力、化学结合力。其中，物理吸附力很小，可以忽略；机械镶嵌力的大小取决于胎体的孔隙率和胎体的强度和硬度；化学结合力最强。而树脂对金刚石磨料的浸润性不好，难以形成树脂结合剂与金刚石之间的化学键，因此树脂对金刚石磨料的化学结合力不强，金属线与金刚石磨料之间的把持力主要还是依靠机械嵌合力，才使得树脂金刚线上的金刚石磨料极易脱落。为解决树脂金刚线对磨料把持力不强的问题，现有的方法是在金刚石磨料表面进行金属镀层，例如镀金属镍，由于镍的晶胞中的(111)面是等边三角形，最外层电子是f层空轨道，与相对应金刚石磨料上的C原子容易发生三位吸附，吸引成化学键，形成化学结合力，进而提高树脂对金刚石磨料的把持力。在中国专利技术专利申请公开说明书CN102658606A中公开了一种树脂金刚线的制作方法，其采用的就是金属涂层后的金刚砂。但是采用金属镀层的金刚石磨料的缺点在于:金刚石磨料的金属镀层工艺复杂，成本高，且危害操作人员的身体健康，环境污染严重，不利于长期发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种能耗少、环境污染小且成本低的。为解决上述技术问题，本专利技术包括下列步骤:(O金刚石微粉表面改性:取粒径为1-50 μ m的单晶金刚石微粉用氧化性酸去除其表面的非金刚石碳层，再用有机物对其进行表面改性处理；所述氧化性酸为硫酸、硝酸、高氯酸中的至少一种；所述有机物为高级脂肪酸及其盐、脂类化合物、高分子聚合物、表面活性剂中的至少一种； (2)配制树脂金刚砂共混物料:取树脂粘结剂和有机溶剂进行混合搅拌，至树脂溶解后，再加入粒径为1_5μπι的SiC超细粉体和步骤(1)所得金刚石微粉，混合均匀后得到树脂金刚砂共混物料； (3)制线:将步骤(2)所得树脂金刚砂共混物料均匀涂敷在芯线上； (4)一次固化:将涂敷有树脂金刚砂共混物料的芯线通过固化炉，在温度为400~1000°C的条件下加热固化15-30min，得到半硬化树脂金刚线； (5)二次固化:将步骤(4)所得半硬化树脂金刚线线轴放入恒温鼓风干燥箱中干燥固化，得到成品树脂金刚线。本专利技术采用表面非镀覆的金刚石微粉制造树脂金刚线，对金刚石微粉进行表面改性，改性后的金刚石微粉表面极性增强，有利于金刚石微粉和树脂之间的粘接，提高把持力或附着力，进而提高树脂金刚线的磨削能力，避免产生树脂金刚线上的金刚石磨料在磨削过程中极易脱落的问题。优选的:步骤(1)中所述所述脂类化合物为磺酸酯、磷酸酯或多元醇酯；所述高分子聚合物为聚乙二醇、聚丙烯酸盐或酚醛树脂；所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚甘油多聚蓖麻酸酯或十二烷基横酸纳。步骤(2)中所述树脂金刚砂共混物料中各组分的重量百分比为树脂粘结剂10~45wt%、有机溶剂10~45wt%、金刚石微粉5~30wt%、SiC超细粉体5~25wt%。所述有机溶剂为N，`N- 二甲基甲酰胺。所述树脂粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。步骤(3)中所述涂覆芯线的方法为:将芯线轮安装到送线轴上，芯线通过模具，以0.1~0.2m/s的速度连续送线；同时在不断搅拌条件下，用蠕动泵将步骤(2)所得树脂金刚砂共混物料注入模具，使得芯线上均匀涂敷树脂金刚砂共混物料。步骤(3)中所述芯线的线径为Φ80-Φ100μπι。步骤(4)中所述固化炉为直立型固化炉，加热方式为电加热、高频率诱导加热或/和热反射加热。步骤(5)中所述恒温鼓风干燥箱采用程序升温控制，在5~40h内升温到100~500°C，再保温5~20h，然后自然降温至室温。采用上述技术方案的有益效果在于: 1.采用本专利技术制得的树脂金刚线，平均线径较小，切割质量高、效率高且切口损耗小； 2.用表面非镀覆的金刚石微粉制造树脂金刚线，通过对金刚石微粉进行表面改性处理，提高树脂对金刚石的把持力，工艺简单，成本低； 3.用树脂金刚线工艺进行生产，整个反应过程在室温下进行，反应条件温和，制备方法简单，易于控制； 4.对操作人员基本无伤害，环境污染小，有利于长期发展。采用本专利技术制得的树脂金刚线，平均线径可达到80-150 μ m，拉伸强度最小达到27N，摩擦实验平均达到2500 μ m。能够广泛应用于光伏行业的单晶硅、多晶硅切割以及蓝宝石、半导体材料等超硬材料的精细切割领域。对于本专利技术的具体操作步骤及流程，将在下面结合附图作出进一步详细的说明。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的工艺流程框图。图2为表面非镀覆金刚石的SEM图片。图3为表面镀镍金刚石的SEM图片。【具体实施方式】以下结合实施例进一步阐述本专利技术的【具体实施方式】。下面的实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1:采用本专利技术的方法，用非镀覆金刚石微粉生产树脂金刚线，生产过程如下: (1)金刚石微粉表面改性:取粒径范围在1-50μ m的单晶金刚石微粉，用浓度为30%的硝酸去除其表面的非金刚石碳层，再用质量分数为10%的失水山梨醇单硬脂酸酯对其进行表面改性处理； (2)配制树脂金刚砂共混物料:取树脂粘结剂28wt%、有机溶剂25wt%、经过步骤(I)表面改性处理后的金刚石微粉30wt%、粒径范围在1-5 μ m的SiC超细粉体17wt%，将树脂粘结剂和有机溶剂进行混合搅拌，至树脂溶解后，加入上述金刚石微粉和SiC超细粉体，混合均匀成为糊状物，得到树脂金刚砂共混物料；其中，树脂粘结剂为酚醛树脂，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺； (3)制线:将直径为Φ80-Φ 100 μ m的芯线安装到送线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅，宋中学，李要正，吕艳艳，于辉耀，王雪峰，袁庆冬，
申请(专利权)人：开封恒锐新金刚石制品有限公司，
类型：发明
国别省市：