利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法。本發(fā)明的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的金屬鍵夾持力低的缺陷，提供一種金剛砂芯線與外層涂覆物間結(jié)合力高，能耗少，環(huán)境污染小且成本低的利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法。本發(fā)明包括配制樹(shù)脂金剛砂共混物料；涂敷芯線：一次固化：二次固化。本發(fā)明的有益效果在于：工藝穩(wěn)定，方法簡(jiǎn)單，易于控制，生產(chǎn)效率高；同時(shí)回收金剛石再利用，大大降低生產(chǎn)成本；金剛砂芯線與外層涂覆物間結(jié)合力高，延長(zhǎng)了樹(shù)脂金剛線的使用壽命；所述金剛石為樹(shù)脂金剛線生產(chǎn)回收的部分鍍鎳金剛石，節(jié)約成本。
【專利說(shuō)明】利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及樹(shù)脂金剛線生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在金剛石磨具的使用中，金屬結(jié)合劑金剛石磨具因具有結(jié)合強(qiáng)度高、成型性好、使用壽命長(zhǎng)、能夠滿足高速磨削和超精密磨削技術(shù)的要求等顯著特性，成為硬脆材料磨削的
重要加工工具。
[0003]光伏行業(yè)作為清潔能源，隨著技術(shù)提升，對(duì)制造光伏電池基板的硅片的切割精度要求越來(lái)越高，同時(shí)要求不斷的降低生產(chǎn)成本。所以當(dāng)前研究的熱點(diǎn)在于根據(jù)使用條件，設(shè)計(jì)適用的金剛石磨具，使其生產(chǎn)成本降低并且具有良好的使用效果。目前，國(guó)內(nèi)的切割技術(shù)以傳統(tǒng)的砂漿切割、電鍍金剛線切割技術(shù)為主，其缺點(diǎn)是硅片難以薄化，易造成環(huán)境污染，生產(chǎn)成本居高不下。而以樹(shù)脂金剛線切割技術(shù)為代表的新一代切割技術(shù)，由于其對(duì)環(huán)境帶來(lái)的影響相對(duì)低，成本相對(duì)低，越來(lái)越被廣泛使用。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，由于樹(shù)脂對(duì)金剛石磨粒的浸潤(rùn)性不好，難以形成樹(shù)脂結(jié)合劑與金剛石之間的化學(xué)鍵，因此樹(shù)脂對(duì)金剛石的把持力不強(qiáng)，在磨削力的作用下金剛石磨粒極易脫落，從而使磨具的使用壽命降低。
[0005]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102658606A中公布了一種樹(shù)脂金剛線的制作方法:通過(guò)配制金剛砂樹(shù)脂液，將金剛砂樹(shù)脂液溶于二甲基攪拌為糊狀液，將糊狀液引入模具，金剛線芯通過(guò)模具均勻涂覆金剛砂后，經(jīng)加熱后固化，得到樹(shù)脂金剛，該技術(shù)方案半硬化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，但同樣不能完全解決金剛砂芯線與外層涂覆物間結(jié)合力低，使用狀態(tài)容易脫落，影響使用壽命的問(wèn)題。
[0006]為了使樹(shù)脂金剛線上的磨料不易脫落，就要提高二者間的附著力，附著力的概念為:當(dāng)兩物體被放在一起達(dá)到緊密的界面分子接觸，以至生成新的界面層，就生成了附著力。
[0007]當(dāng)涂料施工于底材上，并在干燥和固化的過(guò)程中附著力就生成了。這些力的大小取決于表面和粘結(jié)料(樹(shù)脂、聚合物、基料)的性質(zhì)。廣義上這些力可分為二類:主價(jià)力和次價(jià)力?；瘜W(xué)鍵即為主價(jià)力，具有比次價(jià)力高得多的附著力，次價(jià)力基于以氫鍵為代表的弱得多的物理作用力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)金屬鍵夾持力低的缺陷，提供一種金剛砂芯線與外層涂覆物間結(jié)合力高，能耗少，環(huán)境污染小且成本低的生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的具體方案是:
一種利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，包括如下步驟:
(O配制樹(shù)脂金剛砂共混物料:以重量百分比計(jì)，取樹(shù)脂粘結(jié)劑10?30wt%、有機(jī)溶劑10~30wt%、金剛石5~30wt%、SiC超細(xì)粉體5~20wt%和金屬粉末0.1~16wt%，先將樹(shù)脂粘結(jié)劑加入到有機(jī)溶劑，攪拌至樹(shù)脂溶解后，再依次加入金剛石、SiC超細(xì)粉體和金屬粉末，攪拌成為均勻的糊狀物，即為樹(shù)脂金剛砂共混物料；
(2)涂敷芯線:將上步所得樹(shù)脂金剛砂共混物料均勻的涂敷于芯線表面上，得到金剛線A,其中所述涂覆芯線的方法為:將芯線輪安裝到送線軸上，芯線通過(guò)模具，以0.1~0.2m/s的速度連續(xù)送線；同時(shí)在不斷攪拌條件下，用蠕動(dòng)泵將步驟(1)所得樹(shù)脂金剛砂共混物料注入模具，使得芯線上均勻涂敷樹(shù)脂金剛砂共混物料；；
(3)—次固化:將所得金剛線A經(jīng)由固化爐在400~1000°C的溫度條件下固化，得到半硬化樹(shù)脂金剛線B ；
(4)二次固化:將步驟(3)所得半硬化樹(shù)脂金剛線B置于溫度為100~500°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干固化，得到成品樹(shù)脂金剛線，其中所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱采用的升溫方式為:5~40h升溫到100~500°C后，保溫時(shí)間5~20h，再自然降溫至室溫。
[0010]作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述金剛石為樹(shù)脂金剛線生產(chǎn)回收的部分鍍鎳金剛石。
[0011]作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述樹(shù)脂粘結(jié)劑為酚醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂中的的至少一種。
[0012]作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述有機(jī)溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺。
[0013]作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述固化爐為直立型固化爐，加熱方式為電加熱、高頻率誘導(dǎo)加熱和/或熱反射加熱。
[0014]作為優(yōu)選實(shí)施方式,所述金屬粉末為鉻粉、鎳粉、鈦粉、銀粉、鉻鎳合金、鈷鎳合金中的至少一種。
[0015]作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述`所述步驟(1)中采用的金剛石為樹(shù)脂金剛線生產(chǎn)線上回收的金剛石。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)工藝穩(wěn)定，方法簡(jiǎn)單，易于控制，生產(chǎn)效率高；同時(shí)回收金剛石再利用，大大降低生產(chǎn)成本；
(2)金剛砂芯線與外層涂覆物間結(jié)合力高，延長(zhǎng)了樹(shù)脂金剛線的使用壽命；
(3)采用樹(shù)脂金剛線生產(chǎn)回收的部分鍍鎳金剛石，可大大的節(jié)約生產(chǎn)成本；
(4)采用本發(fā)明制得的樹(shù)脂金剛線，平均線徑較小，切割質(zhì)量高、效率高且切口損耗?。荒軌驈V泛應(yīng)用于光伏行業(yè)的單晶硅、多晶硅切割以及藍(lán)寶石、半導(dǎo)體材料等超硬材料的精細(xì)切割領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的工藝流程圖；
圖2回收的表面部分鍍鎳金剛石的SEM圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:一種利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，步驟如圖1所示，包括如下步驟:
(!)配制樹(shù)脂金剛砂共混物料:以重量百分比計(jì)，取酚醛樹(shù)脂28wt%、N, N- 二甲基甲酰胺22wt%、金剛石16wt%、SiC超細(xì)粉體22wt%和鎳粉12wt%，先將酚醛樹(shù)脂加入到N，N- 二甲基甲酰胺，攪拌至樹(shù)脂溶解后，再依次加入金剛石、SiC超細(xì)粉體和鎳粉，攪拌成為均勻的糊狀物，即為樹(shù)脂金剛砂共混物料；
(2)涂敷芯線:將上步所得樹(shù)脂金剛砂共混物料均勻的涂敷于芯線表面上，得到金剛線，其中所述涂覆芯線的方法為:將芯線輪安裝到送線軸上，芯線通過(guò)模具，以0.lm/s的速度連續(xù)送線；同時(shí)在不斷攪拌條件下，用蠕動(dòng)泵將步驟(1)所得樹(shù)脂金剛砂共混物料注入模具，使得芯線上均勻涂敷樹(shù)脂金剛砂共混物料；
(3)—次固化:將所得步驟(2)所得金剛線經(jīng)由固化爐在900°C的溫度條件下固化，得到半硬化樹(shù)脂金剛線；
(4)二次固化:將步驟(3)所得半硬化樹(shù)脂金剛線置于溫度為450°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干固化，得到成品樹(shù)脂金剛線，其中所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱采用的升溫方式為:30升溫到450°C后，保溫時(shí)間15h，再自然降溫至室溫。
[0019]本實(shí)施例中，所述金剛石為樹(shù)脂金剛線生產(chǎn)回收的部分鍍鎳金剛石。
[0020]所述固化爐為直立型固化爐，加熱方式依次為電加熱、高頻率誘導(dǎo)加熱、和熱反射加熱中。
[0021]本實(shí)施例中，首次把鎳粉加入樹(shù)脂漿料生產(chǎn)中，在界面間可能形成共價(jià)鍵，起到了增大金屬鍵間夾持力或者說(shuō)附著力 的作用，使相互反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)牢牢結(jié)合在底材和涂料上。同時(shí)，該思路也是以往工作領(lǐng)域人員不曾想到的。
[0022]本發(fā)明產(chǎn)品主要應(yīng)用于單晶硅、多晶硅、藍(lán)寶石、半導(dǎo)體材料等超硬材料的精細(xì)切割。
[0023]實(shí)施例2:—種利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，本實(shí)施例的工作步驟同實(shí)施例1，具體不同之處在于，包括以下步驟:
(1)配制樹(shù)脂金剛砂共混物料:酚醛樹(shù)脂27wt%，N,N-二甲基甲酰胺25wt%，金剛石26wt%, SiC超細(xì)粉體17wt% ;鉻粉5wt% ;用攪拌機(jī)攪拌至樹(shù)脂溶解，混合均勻成為糊狀物；
(2)涂敷芯線:將上步所得樹(shù)脂金剛砂共混物料均勻的涂敷于芯線表面上，得到金剛
線.(3)一次固化:將所得步驟(2)所得金剛線經(jīng)由固化爐在900°C的溫度條件下固化，得到半硬化樹(shù)脂金剛線；
(4)二次固化:將步驟(3)所得半硬化樹(shù)脂金剛線置于溫度為400°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干固化，得到成品樹(shù)脂金剛線，其中所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱采用的升溫方式為:24h升溫到450°C后，保溫時(shí)間13h，再自然降溫至室溫。
[0024]所述固化爐為直立型固化爐，加熱方式依次為電加熱和熱反射加熱。
[0025]實(shí)施例3:—種利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，本實(shí)施例的工作步驟同實(shí)施例1，具體不同之處在于，包括以下步驟:
Cl)配制樹(shù)脂金剛砂共混物料:酚醛樹(shù)脂20wt%，環(huán)氧樹(shù)脂7wt%，N, N- 二甲基甲酰胺25wt%，金剛石26wt%，SiC超細(xì)粉體17wt% ;鉻粉5wt% ;用攪拌機(jī)攪拌至樹(shù)脂溶解，加入金剛石和SiC超細(xì)粉體，混合均勻成為糊狀物；
(2)涂敷芯線:將上步所得樹(shù)脂金剛砂共混物料均勻的涂敷于芯線表面上，得到金剛
線.-^4 ， (3)一次固化:將所得步驟(2)所得金剛線經(jīng)由固化爐在900°C的溫度條件下固化，得到半硬化樹(shù)脂金剛線；
(4)二次固化:將步驟(3)所得半硬化樹(shù)脂金剛線置于溫度為400°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干固化，得到成品樹(shù)脂金剛線，其中所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱采用的升溫方式為:25h升溫到420°C后，保溫時(shí)間12h，再自然降溫至室溫。
[0026]所述固化爐為直立型固化爐，加熱方式為熱反射加熱。
[0027]對(duì)于金剛石表面金屬化，通常做法是鍍層，鍍層結(jié)構(gòu)從里到外為金剛石、碳化物層、鍍覆金屬層，鍍層后的金剛石采用冷壓長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)，使鍍層與金剛石預(yù)先形成化學(xué)鍵，可有效實(shí)現(xiàn)金剛石表面金屬與粘結(jié)劑直接的化學(xué)鍵合；對(duì)于粘結(jié)劑中添加強(qiáng)碳化物形成元素，是利用T1、Nb、Mo、W等是強(qiáng)碳化物形成元素，與金剛石通過(guò)高溫?zé)釅簾Y(jié)，形成機(jī)械鉗合、化學(xué)鍵合或者兩者混合的聯(lián)結(jié)，最終形成穩(wěn)定的化合物，燒結(jié)過(guò)程中，因金剛石熱穩(wěn)定性差，燒結(jié)溫度一般控制在900°C以下。
[0028]生產(chǎn)過(guò)程中，由于正常的生產(chǎn)原料采用完全鍍鎳金剛石，而本發(fā)明所采用的原料可以是生產(chǎn)線上回收的金剛石，該金剛石表面部分鍍鎳，為了充分利用該金剛石并使得樹(shù)脂金剛線產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，達(dá)到現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)摻雜金屬粉末，做到了對(duì)結(jié)合表面的改性，進(jìn)而將分子間的夾持力提高，即完成了對(duì)廢金剛石回收再利用，同時(shí)不影響后期樹(shù)脂金剛線的加工質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢料的回收，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)所生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)保證；同時(shí)，克服了本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)認(rèn)識(shí)中的廢料難以再次進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域的偏見(jiàn)，提供了一種，從廢料利用中提取金剛石，再添加金屬粉末，以增加后續(xù)制造分子間夾持力的方式，實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約和生產(chǎn)材料性能的提高。
[0029]在上述實(shí)施例的實(shí)施中，生產(chǎn)者得出如下結(jié)論:1.從廢料中提取的金剛石，本身是鍍鎳金剛石，重新投入生產(chǎn)，只需要增加一定的回收費(fèi)用，而該費(fèi)用遠(yuǎn)低于采用新鍍鎳金剛石的成本；2.加入的金屬粉末成本低，卻能大幅提高制品中的分子鍵間的夾持力，從整體上提聞了制品性能。
[0030]在商業(yè)中，采用該方法制備的樹(shù)脂金剛線，成本是原成本的90%，但是性能比原有技術(shù)要高，提供了可觀的商業(yè)價(jià)值。采用該技術(shù)后，本產(chǎn)品的銷(xiāo)量增加，同時(shí)利潤(rùn)也有大幅提升。
[0031]金剛石原料檢測(cè):掃描電子顯微鏡觀察所用回收的表面部分鍍鎳金剛石表面較平整，如圖2所示；通過(guò)粒度測(cè)試儀測(cè)試，粒度分布均勻，符合產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)；
當(dāng)產(chǎn)品完成后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，掃描電子顯微鏡觀察金剛線表面附著金剛石的數(shù)量和突出量；張力試驗(yàn)機(jī)測(cè)量樹(shù)脂金剛線的承受拉力情況；摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)試摩擦效果。得出結(jié)論，本發(fā)明生產(chǎn)的樹(shù)脂金剛線，平均線徑達(dá)到80?150 μ m，拉伸強(qiáng)度最小達(dá)到27N，摩擦實(shí)驗(yàn)平均達(dá)到2400 μ m。
[0032]在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)樹(shù)脂金剛線的線芯還有洗線的過(guò)程，只不過(guò)該流程是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的手段，本專利并未就該步驟做出改進(jìn)，固采用常規(guī)手段，不多做說(shuō)明。
[0033]顯然，上述實(shí)施方式僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，包括下述步驟: (1)配制樹(shù)脂金剛砂共混物料:以重量百分比計(jì)，取樹(shù)脂粘結(jié)劑10?30wt%、有機(jī)溶劑10?30wt%、金剛石5?30wt%、SiC超細(xì)粉體5?20wt%和金屬粉末0.1?16wt%，先將樹(shù)脂粘結(jié)劑加入到有機(jī)溶劑，攪拌至樹(shù)脂溶解后，再依次加入金剛石、SiC超細(xì)粉體和金屬粉末，攪拌成為均勻的糊狀物，即為樹(shù)脂金剛砂共混物料； (2)涂敷芯線:將上步所得樹(shù)脂金剛砂共混物料均勻的涂敷于芯線表面上，得到金剛線A，其中所述涂覆芯線的方法為:將芯線輪安裝到送線軸上，芯線通過(guò)模具，以0.1?0.2m/s的速度連續(xù)送線；同時(shí)在不斷攪拌條件下，用蠕動(dòng)泵將步驟(I)所得樹(shù)脂金剛砂共混物料注入模具，使得芯線上均勻涂敷樹(shù)脂金剛砂共混物料； (3)一次固化:將所得金剛線A經(jīng)由固化爐在400?1000°C的溫度條件下固化，得到半硬化樹(shù)脂金剛線B ； ⑷二次固化:將步驟(3)所得半硬化樹(shù)脂金剛線B置于溫度為100?500°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干固化，得到成品樹(shù)脂金剛線，其中所述恒溫鼓風(fēng)干燥箱采用的升溫方式為:5?40h升溫到100?500°C后，保溫時(shí)間5?20h，再自然降溫至室溫。
2.如權(quán)利要求1所述的利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，其特征在于:所述樹(shù)脂粘結(jié)劑為酚醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，其特征在于:所述有機(jī)溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺。
4.如權(quán)利要求1所述的利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，其特征在于:所述固化爐為直立型固化爐，加熱方式為電加熱、高頻率誘導(dǎo)加熱和/或熱反射加熱。
5.如權(quán)利要求1所述的利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，其特征在于:所述金屬粉末為鉻粉、鎳粉、鈦粉、鈮粉、鉻鎳合金、鈷鎳合金中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的利用金屬粉末摻雜樹(shù)脂漿料生產(chǎn)樹(shù)脂金剛線的方法，其特征在于:所述步驟(I)中采用的金剛石為在樹(shù)脂金剛線生產(chǎn)線上回收的金剛石。
【文檔編號(hào)】B28D5/04GK103753721SQ201410026804
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】孫毅, 宋中學(xué), 李要正, 呂艷艷, 于輝耀, 王雪峰, 楊亞坤 申請(qǐng)人:開(kāi)封恒銳新金剛石制品有限公司