本发明专利技术专利公开了一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯的制备技术,属于太阳光伏切片线锯领域，主要涉及单晶、多晶棒材切割线锯的制备方法。本发明专利技术的制备方法，包括以下步骤：(1)优选黑钨丝，其经过放线→三级电解抛光→水洗→烘干→收线，制备银白色金属光泽钨丝；(2)将所述步骤(1)处理后的钨丝，依次经放线→二级除油→酸洗→冲击镍→上砂→固砂→热处理→收线，经过以上步骤制备30～40um规格合金钨丝金刚石线锯。通过优化组合控制步骤(1)、(2)的工艺参数，制备出高强度超细型钨合金金刚石线锯，在切割大尺寸单晶硅棒时，可降低约13％硅料损耗，每刀可多产生价值288～300元，每片新增价值0.11～0.15元的收益，具有很大的经济和推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯及其制备方法
本专利技术属于光伏切片线锯领域，尤其涉及一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯及其制备方法。
技术介绍
由于光伏切片生产商对切片综合良率，过程断丝率，单刀耗线量等要求更加激进，除以上指标外，客户要求提升单刀出片率以降低生产成本。同时随光伏发电技术的进步，硅片尺寸逐渐由158um转向210um，甚至更大尺寸。目前金刚线锯领域基本采用92C或100C线材作为载体，制备不同规格金刚石线锯，通常碳钢母线要经过大拉→中拉→热处理→ISC→多道次拉拔。基于以上流程，母线容易出现锌铜镀层扩散不均、组织夹杂、拉拔沟槽难易控制，尤其直径在43um及以下产品，影响线锯性能，导致客户端断丝偏高，即使采用超强度碳钢，也难以解决43um直径以下产品断线和切割力弱的技术难题。为实现产品细线化和高破断值的特性，满足客户需求，甄别不同材料高强度细丝，从中优选掺杂改性的合金钨丝作为线锯载体，其优异表现：(1)高破断拉力值，是同规格碳钢的1.2～1.3倍，高扭转值是同规格10倍以上，合金钨丝杨氏模量是钢丝的1.7倍、拉伸率仅为碳钢的约60％；(2)钨属于体心立方晶格，经过掺杂改性后的合金钨丝属于微晶结构，晶粒尺寸约100nm，使其组织均匀，内部无夹杂颗粒，其纯度高达99.95％，有利于超细钨丝拉拔；(3)合金钨丝的电阻率为5.4×10～6Ω/cm，仅为碳钢的55.7％，可以承载高一倍的电流，镍镀层沉积更均匀致密；(4)高耐腐蚀能力，在硫酸或盐酸中均不腐蚀，有效避免生产过程酸的腐蚀导致母线的缺陷断丝；所以，合金钨丝优异的指标十分匹配超细线高强度线锯设计需求。目前，行业常规生产的合金(白)钨丝已实现10～40um的量产，使用成本较大，而选用工业化30～50μm的黑钨丝成本相对较小，但需要在使用前，去除钨丝在生产过程中表面产生的厚氧化层和残留石墨乳，以保证镍镀层结合力。而常规去除厚氧化层、石墨乳的方法，无法匹配金刚线生产速度，同时去除率偏低，钨丝表面清洁度得不到保证，例如拉拔槽内的石墨乳、氧化物残留去除难度大，这些技术问题都增加了将钨丝运用到线锯制备工艺的复杂性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯及其制备方法。为实现上述专利技术的目的，本专利技术技术提供以下技术方案：一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯，包括包括母线载体、冲击镍层、上砂层、固砂砂层、金刚石颗粒，其特征在于所述母线载体为合金钨丝，其表面刻蚀了“燕尾”型凹坑，所述冲击镍层填充满凹坑和镀覆在母线表面，冲击镍层和母线形成“燕尾榫”结构，上砂层镀覆在冲击镍层表面并固结有金刚石颗粒，上砂层表面还镀覆了一层固砂砂层。进一步的，所述金刚石线锯直径为30-40μm，镀层厚度3.5-4.5μm，金刚石出刃高度5.5-5.6μm。本专利技术还提供了制备上述超细高强度合金钨丝金刚石线锯的制备方法，包括以下步骤：步骤一、优选黑钨丝，其经过放线→三级电解抛光→水洗→烘干→收线，制备银白色金属光泽钨丝。步骤二、将所述步骤一处理后的钨丝，依次经放线→二级除油→水洗→酸洗→水洗→冲击镍→上砂→固砂→水洗→热处理→收线，经过以上步骤制备目标规格金刚石线锯。优选地，步骤一中三级电解抛光，每一级电解抛光使用的设备主要包括工作槽体(1)、仿形板式阴极极板(2)、超声波震板(3)、阳极导轮(4)，循环槽(5)、加热管(6)、循环液泵(7)、过滤机(8)板式换热器(9)高频直流开关电源(10)几个部分构成。本专利技术利用瓦楞仿形板式阴极极板，在钨丝圆周方向上明显提高抛光均匀性，同时还有利于形成“燕尾型”腐蚀坑。此外，采用超声辅助提高电解效率，有效。优选地，步骤一中所述的三级电解抛光工艺包括：(1)一级电解抛光工艺参数包括：150～200g/LNaOH、25～50g/LK2CO3，电解抛光温度为15～25℃，抛光液流量为150～230L/min，电流密度为8～10A/dm2，烘干温度为150～220℃，生产速度控制15～20m/min，收放线张力控制为1.5～2.0N；(2)二级电解抛光工艺参数包括：150～200g/LNaOH、25～50g/LK2CO3，电解抛光温度为15～25℃，抛光液流量为150～230L/min，电流密度为6～9A/dm2，烘干温度为150～220℃，生产速度控制15～20m/min，收放线张力控制在1.5～2.0N；(3)三级电解抛光工艺，其特征在于，所述三级电解抛光工艺参数包括：80～100g/LNaOH、15～25g/LK2CO3，电解抛光温度为15～25℃，抛光液流量为150～230L/min，电流密度为3～7A/dm2，烘干温度为150～220℃，生产速度为15～20m/min，收放线张力控制在1.5～2.0N。进一步的，将三级电解抛光后的钨丝进行水洗并烘干，烘干温度为150℃-220℃。所述黑钨丝经过三级电解抛光制备银白色金属光泽钨丝，依次经放线→二级除油→酸洗→冲击镍→上砂→固砂→热处理→收线，制备目标规格的钨丝金刚石线锯。采用该方法制备的30～40um规格钨丝金刚线锯，其破断拉力为6.7～8.8N，是同规格碳钢丝的1.0～1.2倍，扭转性能显著提升，是同规格的7～10倍。优选地，步骤二所述二级除油，涉及的设备包括：一级和二级除油工作槽，一级除油槽主要包括工作槽内的仿形板式阴极极板(1)、超声波震板(2)、阳极复绕导轮(3)；二级除油工作槽：工作槽体(4)、超声波震板；本专利技术利用仿形结构明显提高除油和氧化层效果，同时采用超声辅助，使氧化层和石墨乳去除能力加倍。优选地，所述二级除油，包括：(1)一级电解除油,工艺参数设置包括：25～30g/LNaOH、50～80g/L除油粉，温度为40～75℃，处理时间为3～5S，电流密度为1～4A/dm2，超声电流为2～3A。(2)二级电解除油,工艺参数设置包括：25～30g/LNaOH、50～80g/L除油粉，温度为60～75℃，处理时间为3～5S，超声电流为2～3A。优选地，步骤二所述酸洗工艺包括：20～35g/L复合酸盐，温度为20～35℃，处理时间为3～5S。优选地，步骤二所述冲击镍工艺包括：625～680g/L氨基磺酸镍，5～10g/L氯化镍，35～45g/L硼酸，温度为45～55℃，电流密度为8～12A/dm2，处理时间为2～3S。优选地，步骤二所述上砂工艺包括：454～680g/L氨基磺酸镍，5～10g/L氯化镍，30～40g/L硼酸，温度为45～55℃，镀覆金属层金刚砂为1.0～3.0g/L，电流密度为8～15A/dm2，处理时间为60～72S，放线速度为15～30m/min。优选地，步骤二所述固砂工艺包括：568～680g/L氨基磺酸镍，10～15g/L氯化镍，30～40g/L硼酸，温度为45～55℃，镀覆金属层金刚砂为1.0～3.0g/L，电流密度为8～15A/dm2，处理时间为60～72S，放线速度为15～30m/min。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯，包括包括母线载体、冲击镍层、上砂层、固砂砂层、金刚石颗粒，其特征在于所述母线载体为钨丝或者合金钨丝，其表面刻蚀了“燕尾”型凹坑，所述冲击镍层填充满凹坑和镀覆在母线表面，冲击镍层和母线形成“燕尾榫”结构，上砂层镀覆在冲击镍层表面并固结有金刚石颗粒，上砂层表面还镀覆了一层固砂砂层。/n
【技术特征摘要】
1.一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯，包括包括母线载体、冲击镍层、上砂层、固砂砂层、金刚石颗粒，其特征在于所述母线载体为钨丝或者合金钨丝，其表面刻蚀了“燕尾”型凹坑，所述冲击镍层填充满凹坑和镀覆在母线表面，冲击镍层和母线形成“燕尾榫”结构，上砂层镀覆在冲击镍层表面并固结有金刚石颗粒，上砂层表面还镀覆了一层固砂砂层。
2.根据权利要求1所述的一种超细高强度合金钨丝金刚石线锯，其特征在于所述金刚石线锯直径为30-40μm，镀层厚度3.5-4.5μm，金刚石出刃高度5.5-5.6μm。
3.根据权利要求1或2任一所述的超细高强度合金钨丝金刚石线锯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、优选黑钨丝，其经过放线→三级电解抛光→水洗→烘干→收线，制备银白色金属光泽钨丝；
步骤二、将所述步骤一处理后的钨丝，依次经放线→二级除油→水洗→酸洗→水洗→冲击镍→上砂→固砂→水洗→热处理→收线。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述三级电解抛光，每一级电解抛光的设备由工作槽体、仿形板式阴极极板、超声波震板、阳极导轮，循环槽、加热管、循环液泵、过滤机、板式换热器、高频直流开关电源组成。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二级除油设备包括：一级和二级除油工作槽，所述一级除油槽主要包括工作槽体及槽体内的仿形板式阴极极板、超声波震板、阳极复绕导轮；所述二级除油工作槽包括工作槽体及超声波震板。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤一中三级电解抛光的工艺步骤包括：
a.一级电解抛光工艺参数包括：150～200g/LNaOH、25～50g/LK2CO3，电解抛光温度为15～25℃，抛光液流量为150～230L/min，电流密度为8～10A/dm2，生产速度控制在15～20m/min，收放线张力控制在1.5～2.0N；
b.二级电解抛光工艺参数包括：150～200g/LNaOH、25～50g/LK2CO3，电解抛光温度为15～25℃，抛光液流量为150～...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩登峰，李信，张福军，
申请(专利权)人：江苏聚成金刚石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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