專利名稱：太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能硅片的切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置。
背景技術(shù)：
中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)近五年發(fā)展迅猛，太陽能硅片切割設(shè)備投入近幾年以幾十倍的投入運行，其中切割用鋼線隨切片機(jī)臺的擴(kuò)產(chǎn)而大量消耗、年消耗鋼線材約5萬噸其中需特制鋼材來適合線切綜合特性。在太陽能硅片線切割過程中，整個機(jī)理是利用碳化硅或金剛石顆粒的堅硬特性和鋒利菱角將硅棒截斷，切割時砂漿均勻地包覆在高速運動中的鋼線表面，均勻平穩(wěn)的使碳化硅微粒來切割硅棒表面及時帶走切割熱和破碎顆粒，鋼線是切割砂漿的一個載體同時也被高速運動中的碳化硅間接磨損，線徑發(fā)生變化而影響線切品質(zhì)。美國專利4485757曾提出一種用滾壓方式制備連續(xù)金剛石線的工藝。但此種工藝制備的金剛石涂層厚度及線徑不均勻，很難生產(chǎn)出大于120米長的金剛石線，無法切割直徑大于6寸的晶體。中國專利03133434. 2公開一種采用擠壓方法加工金剛石切割線， 采用電噴鍍法是一種可以提高切割生產(chǎn)效率，但金剛石易脫落，影響產(chǎn)品品質(zhì)。中國專利 200410020618.0公開了一種復(fù)合電噴法制備的金剛石切割線。這幾類切割線都是在鋼線表面加了一層切削層，直接用于太陽能硅片的切割，切割時不再使用常規(guī)的切削用碳化硅砂漿，這種鋼線表面粗糙，雖減少了碳化硅砂漿的使用量，但鋼線只能使用一次，綜合成本并沒有下降。在使用時還需改進(jìn)現(xiàn)有的切片機(jī)，否則無法使用，增加了設(shè)備成本。隨著整個太陽能行業(yè)的發(fā)展，在太陽能硅片線切割中大量使用線切割鋼線，不利于環(huán)境控制和造成企業(yè)成本的增加，整個行業(yè)都在為如何提高鋼線表面耐磨性和減少用線量及提高切割效率、降低切割成本而又不改變現(xiàn)有切割設(shè)備和工藝尋找新的途徑。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了解決上述存在的缺點與不足，本實用新型提供一種太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，生產(chǎn)的鋼線表面耐磨性和切削性提高，可直接用于現(xiàn)有的切片機(jī)，無需改造現(xiàn)有切片機(jī)，用于太陽能硅片生產(chǎn)時減少用線量，提高了鋼線的切割效率，降低了切割成本。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，包括對拉拔后的鋼線外表面進(jìn)行電鍍耐磨層的電鍍裝置以及設(shè)置在電鍍裝置兩端的放線機(jī)構(gòu)和收線機(jī)構(gòu)，所述的電鍍裝置包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極、為立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極提供循環(huán)電鍍液的電鍍液穩(wěn)定循環(huán)系統(tǒng)和電鍍電源，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極為空心筒體，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極的內(nèi)腔具有循環(huán)電鍍液，所述的循環(huán)電鍍液中含有碳化硅微粒和 /或金剛石微粒。[0008]所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極兩端分別為進(jìn)線端和出線端，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極的進(jìn)線端處設(shè)有循環(huán)電鍍液進(jìn)口，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極的出線端處的頂部設(shè)有循環(huán)電鍍液回流口，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極上還具有控制立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極內(nèi)循環(huán)電鍍液中碳化硅微粒和/或金剛石微粒濃度的微粒添加裝置，所述的微粒添加裝置包括微粒貯存器和實時微粒含量探測控制器，所述的微粒貯存器與立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極內(nèi)腔連通，所述的實時微粒含量探測控制器設(shè)置在立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極內(nèi)腔的循環(huán)電鍍液中并與微粒貯存器控制連接。為實現(xiàn)循環(huán)電鍍液的循環(huán)工作，所述的電鍍液穩(wěn)定循環(huán)系統(tǒng)包括電鍍槽、電鍍貯液槽和用于將循環(huán)電鍍液注入立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極內(nèi)腔的循環(huán)泵，所述電鍍槽與電鍍貯液槽之間設(shè)有對電鍍液進(jìn)行過濾的微粒過濾器，所述的電鍍貯液槽與循環(huán)電鍍液進(jìn)口通過循環(huán)泵連通，所述的電鍍槽與循環(huán)電鍍液回流口連通。為實現(xiàn)對循環(huán)電鍍液的控制，所述的電鍍貯液槽上設(shè)有對槽內(nèi)循環(huán)電鍍液進(jìn)行測量的PH計和溫度計。所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)為無極調(diào)速電機(jī)。所述的放線機(jī)構(gòu)包括放線機(jī)和導(dǎo)向輪，所述的放線機(jī)與導(dǎo)向輪之間還具有導(dǎo)電輪，所述的電鍍電源具有兩個互為備用的電鍍電源，電鍍電源的正極與導(dǎo)電輪電連接，電鍍電源的負(fù)極與立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極電連接。為控制鋼線線速和張力，所述的放線機(jī)構(gòu)的放線機(jī)和立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有多頭鋼線導(dǎo)入裝置和獨立鋼線實時張力補(bǔ)償器。優(yōu)選電鍍液，所述的循環(huán)電鍍液為鎳或鎳鈦復(fù)合電鍍液。本實用新型的有益效果是，本實用新型的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，使鋼線表面電鍍碳化硅微粒和/或金剛石微粒，可直接用于現(xiàn)有的切片機(jī)組，無需改造切片機(jī)，節(jié)省太陽能硅片制造商的成本，在電鍍時高懸浮電鍍液中的碳化硅微?；蚪饎偸⒘Ｄ芫鶆虻?60°地圍繞鋼線進(jìn)行沉降電鍍于鋼線表面，能夠確保切割鋼線長時間連續(xù)電鍍且鍍層均勻一致，滿足切片所需的100-400公里以上的線長要求。制成的鋼線在使用時不用改變現(xiàn)有切割環(huán)境，在切割時碳化硅砂漿直接作用硅棒表面和鋼線表面的電鍍耐磨層， 提高鋼線表面耐磨性和減少用線量及提高切割效率、降低切割成本。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置最佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極的局部剖視圖。圖中1.鋼線，21.放線機(jī)構(gòu)，211.放線機(jī)，212.導(dǎo)向輪，213.導(dǎo)電輪，22.立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)，221.立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極，222.電鍍電源，223.電鍍槽，224.電鍍貯液槽，225.循環(huán)泵，226.微粒過濾器，227.微粒貯存器，228.實時微粒含量探測控制器，23.收線機(jī)構(gòu)，3. pH計，4.溫度計，5.無極調(diào)速電機(jī)。
具體實施方式
[0020]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖， 僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。
圖1圖2是本實用新型的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置的最佳實施例，包括對拉拔后的鋼線1外表面進(jìn)行電鍍耐磨層的電鍍裝置以及設(shè)置在電鍍裝置兩端的放線機(jī)構(gòu)21和收線機(jī)構(gòu)23，電鍍裝置包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)22，立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)22包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221、為立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221提供循環(huán)電鍍液的電鍍液穩(wěn)定循環(huán)系統(tǒng)和電鍍電源222，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221為空心筒體，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221的內(nèi)腔具有循環(huán)電鍍液，循環(huán)電鍍液中含有碳化硅微粒和/或金剛石微粒。立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221兩端分別為進(jìn)線端和出線端，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221的進(jìn)線端處設(shè)有循環(huán)電鍍液進(jìn)口，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221的出線端處的頂部設(shè)有循環(huán)電鍍液回流口，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221上還具有控制立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221內(nèi)循環(huán)電鍍液中碳化硅微粒和/或金剛石微粒濃度的微粒添加裝置，微粒添加裝置包括微粒貯存器227和實時微粒含量探測控制器228，微粒貯存器227與立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221內(nèi)腔連通，實時微粒含量探測控制器2 設(shè)置在立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221內(nèi)腔的循環(huán)電鍍液中并與微粒貯存器227控制連接。在電鍍過程中碳化硅微粒或金剛石微粒隨電鍍時間的增加含量會不斷降低，通過微粒添加裝置實現(xiàn)實時加入一定比例的微粒來補(bǔ)償電鍍過程中固體微粒的損耗，自動調(diào)節(jié)將循環(huán)電鍍液中的微粒密度穩(wěn)定在工藝設(shè)定控制范圍內(nèi)。采用此工藝可以不停機(jī)實時保持高懸浮電鍍液品質(zhì)前后一致性、確保鋼線長時間的連續(xù)電鍍要求。電鍍液穩(wěn)定循環(huán)系統(tǒng)包括電鍍槽223、電鍍貯液槽2 和用于將循環(huán)電鍍液注入立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221內(nèi)腔的循環(huán)泵225，所述電鍍槽223與電鍍貯液槽2M之間設(shè)有對電鍍液進(jìn)行過濾的微粒過濾器226，電鍍貯液槽2M與循環(huán)電鍍液進(jìn)口通過循環(huán)泵 225連通，電鍍槽223與循環(huán)電鍍液回流口連通。電鍍貯液槽223上設(shè)有對槽內(nèi)循環(huán)電鍍液進(jìn)行測量的pH計3和溫度計4。立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)為無極調(diào)速電機(jī)5。放線機(jī)構(gòu)21包括放線機(jī)211和導(dǎo)向輪212，放線機(jī)211與導(dǎo)向輪212之間還具有導(dǎo)電輪213，電鍍電源222具有兩個互為備用的電鍍電源，電鍍電源222的正極與導(dǎo)電輪213 電連接，電鍍電源222的負(fù)極與立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221電連接。電鍍電源222的雙電源設(shè)計的自動供電系統(tǒng)確保切割鋼線長時間連續(xù)電鍍滿足切片所需的100-400公里以上的線長要求。放線機(jī)構(gòu)21的放線機(jī)211和立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)22之間設(shè)置有多頭鋼線導(dǎo)入裝置和獨立鋼線實時張力補(bǔ)償器。多頭鋼線導(dǎo)入裝置實現(xiàn)鋼線1的連續(xù)導(dǎo)入，可以長時間連續(xù)電鍍，換線時不停機(jī)，獨立鋼線實時張力補(bǔ)償器使鋼線1的張力恒定實現(xiàn)產(chǎn)品鍍層均勻一致。優(yōu)選電鍍液，循環(huán)電鍍液為鎳或鎳鈦復(fù)合電鍍液。下面通過在長度為120km線徑為IlOum的常規(guī)鋼線表面進(jìn)行立體旋轉(zhuǎn)電鍍98% 鎳和2%鈦含粒徑D50 = 4um的碳化硅微粒的耐磨層來具體闡述本實用新型的全部操作過程當(dāng)機(jī)器開始時，鋼線1在實時張力補(bǔ)償器控制下導(dǎo)入到立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221中。取500kg鎳復(fù)合電鍍液并調(diào)節(jié)好pH值和溫度，將鎳復(fù)合電鍍液注入到電鍍貯液槽2M 中，然后通過循環(huán)泵225將電鍍貯液槽224中的電鍍液注入到立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極 221內(nèi)腔中并且開始回流形成循環(huán)回路，確保新的鎳復(fù)合電鍍液進(jìn)入到立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221內(nèi)腔中，同時在電極內(nèi)部加入500g粒徑D50 = 4um的碳化硅微粒。啟動放線機(jī)構(gòu)21和收線機(jī)構(gòu)23，開啟電鍍電源222和立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極221，并調(diào)節(jié)好電鍍電流和電級轉(zhuǎn)速，含碳化硅微粒的電鍍液隨著旋轉(zhuǎn)電極一起圍繞鋼線1成360°旋轉(zhuǎn)使得碳化硅微粒在電鍍電源222的作用下懸浮于電極內(nèi)壁與鋼線1之間，實現(xiàn)連續(xù)均勻電鍍。 選用立體旋轉(zhuǎn)電鍍能確保碳化硅微?；蚪饎偸⒘Ｄ芫鶆虻貜?fù)合在鋼線1表面，由實時微粒含量探測控制器2 對電鍍液內(nèi)微粒密度實時進(jìn)行監(jiān)控，并控制微粒貯存器227內(nèi)微粒經(jīng)管道和控制閥實時加入到電鍍液中。另一實施例取線徑IlOum鋼線電鍍成含95%碳化硅和5%金剛石微粒的耐磨層厚度5um時， 電鍍液溫度為65°C，線速為0. 5米/分鐘?？芍频镁€徑120um切割鋼線可替代常規(guī)120um 鋼線而不改變原有線切割機(jī)的工藝用GC1500砂漿。每刀鋼線使用量減少65% 75%，更適合于多晶硅大載荷切片工藝。另一實施例取線徑120um鋼線電鍍成含100%碳化硅微粒的耐磨層厚度5um時，電鍍液溫度為 650C，線速為0. 8米/分鐘。可制得線徑為130um切割鋼線可替代常規(guī)130um鋼線而不改變原有線切割機(jī)的工藝用GC1200砂漿。每刀鋼線使用量可減少55% 65%，適合于多晶硅大載荷切片工藝。以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求1.一種太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，包括對拉拔后的鋼線(1)外表面進(jìn)行電鍍耐磨層的電鍍裝置以及設(shè)置在電鍍裝置兩端的放線機(jī)構(gòu)和收線機(jī)構(gòu)(23)，其特征在于所述的電鍍裝置包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)(22)，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)0 包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)、為立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極(221)提供循環(huán)電鍍液的電鍍液穩(wěn)定循環(huán)系統(tǒng)和電鍍電源022)，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)為空心筒體，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)的內(nèi)腔具有循環(huán)電鍍液，所述的循環(huán)電鍍液中含有碳化硅微粒和/或金剛石微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，其特征在于所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極(221)兩端分別為進(jìn)線端和出線端，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極 (221)的進(jìn)線端處設(shè)有循環(huán)電鍍液進(jìn)口，立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)的出線端處的頂部設(shè)有循環(huán)電鍍液回流口，所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極(221)上還具有控制立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)內(nèi)循環(huán)電鍍液中碳化硅微粒和/或金剛石微粒濃度的微粒添加裝置，所述的微粒添加裝置包括微粒貯存器(227)和實時微粒含量探測控制器0觀)，所述的微粒貯存器(227)與立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)內(nèi)腔連通，所述的實時微粒含量探測控制器(228)設(shè)置在立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)內(nèi)腔的循環(huán)電鍍液中并與微粒貯存器(227)控制連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，其特征在于所述的電鍍液穩(wěn)定循環(huán)系統(tǒng)包括電鍍槽023)、電鍍貯液槽(224)和用于將循環(huán)電鍍液注入立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)內(nèi)腔的循環(huán)泵025)，所述電鍍槽023)與電鍍貯液槽 (224)之間設(shè)有對電鍍液進(jìn)行過濾的微粒過濾器0沈)，所述的電鍍貯液槽(224)與循環(huán)電鍍液進(jìn)口通過循環(huán)泵(22 連通，所述的電鍍槽(22 與循環(huán)電鍍液回流口連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，其特征在于所述的電鍍貯液槽(22 上設(shè)有對槽內(nèi)循環(huán)電鍍液進(jìn)行測量的pH計C3)和溫度計0)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，其特征在于所述的立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極021)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)為無極調(diào)速電機(jī)(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，其特征在于所述的放線機(jī)構(gòu)包括放線機(jī)(211)和導(dǎo)向輪012)，所述的放線機(jī)011)與導(dǎo)向輪(212)之間還具有導(dǎo)電輪013)，所述的電鍍電源022)具有兩個互為備用的電鍍電源，電鍍電源(222) 的正極與導(dǎo)電輪013)電連接，電鍍電源(222)的負(fù)極與立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極(221) 電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，其特征在于所述的放線機(jī)構(gòu)的放線機(jī)(211)和立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)02)之間設(shè)置有多頭鋼線導(dǎo)入裝置和獨立鋼線實時張力補(bǔ)償器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，其特征在于所述的循環(huán)電鍍液為鎳或鎳鈦復(fù)合電鍍液。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能硅片線切割鋼線的制備裝置，包括對拉拔后的鋼線外表面進(jìn)行電鍍耐磨層的電鍍裝置以及設(shè)置在電鍍裝置兩端的放線機(jī)構(gòu)和收線機(jī)構(gòu)，電鍍裝置包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)，立體旋轉(zhuǎn)電鍍機(jī)構(gòu)包括立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極、為立體旋轉(zhuǎn)電鍍鎳或鎳鈦電極提供循環(huán)電鍍液的電鍍液穩(wěn)定循環(huán)系統(tǒng)和電鍍電源。本實用新型在電鍍時高懸浮電鍍液中的碳化硅微?；蚪饎偸⒘Ｄ芫鶆虻?60°地圍繞鋼線進(jìn)行沉降電鍍于鋼線表面，能夠確保切割鋼線長時間連續(xù)電鍍且鍍層均勻一致，滿足切片所需的100-400公里以上的線長要求。
文檔編號C25D19/00GK202081183SQ20112013625
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
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