[发明专利]超硬磨料线锯、其制造方法以及其制造设备

说明书

技术领域

本发明涉及脆硬材料加工装置，具体涉及用于精密切割脆硬材料的超硬磨料线锯、其制造方法以及其制造设备。

背景技术

硅晶体，蓝宝石，陶瓷等脆硬材料因其硬度高、脆性大，切割过程中容易产生崩碎损坏，造成材料的损伤，降低成品率。目前用来切割硅晶体等脆硬材料的方法主要是游离磨料线锯切割、带锯切割和金刚石线锯切割。游离磨料切割的原理是利用钢丝快速运动将含磨料的液体带入工件切缝，产生切削作用，是钢丝、磨料、工件三者之间的磨削，磨液由磨料和矿物油按一定的比例混合而成，常用的磨料是碳化硅。游离磨料线锯切割因其切缝窄，切片量大，切片成本低而被广泛运用；但游离磨料线锯切割的切割效率低；切割时产生的废浆液处理难度大，造成对环境的污染；使用成本高、钢丝和排线轮同时磨损，使用寿命较短。金刚石带锯是以电镀金刚石磨料或镶焊金刚石烧结块为主的环形锯条，其切割效率高，刀具材料消耗少，但其切割精度低，切割表面不平整，切缝宽。

金刚石线锯切割的机理是两体的摩擦磨损，磨粒的耕梨作用，是金刚石与工件两者间的相互磨削作用。金刚石线锯切割因其切割效率大大提高，同时不会产生副产品，不会对环境造成影响，且其切割精度高、切缝窄得到大力发展。金刚石线锯中金刚石磨料的固结方式主要有挤压或冲压方式、金属结合固结(电镀)、树脂结合剂固结和滚压嵌入式。挤压或冲压方式是通过两维以上的冲压压头模，将金刚石颗粒部分挤压、冲压进钢丝线的表面，这种方法可以制备很长的连续金刚石线锯，其生产成本低，但通过机械作用将超硬磨料冲压嵌入到钢丝基体中，超硬磨料有的被完全冲压进入钢丝基体，有的被部分冲压进入钢丝基体，大大降低了钢丝的强度，且造成制备出来的金刚石线锯直径不均匀。电镀金刚石线锯是通过金属电化学方法，将一种或数种不溶性的固体颗粒，均匀的交杂到金属镀层中，电镀金刚石线锯表面颗粒高低无法精确控制，切割过程对硅片表面有损伤，影响硅片的加工质量。树脂结合剂固结采用紫外固化的方式固化树脂粘接剂，生产速度得到很大的提高，但树脂的热稳定性较弱，对金刚石的把持力较电镀金刚石线锯弱。滚压嵌入式是直接将超硬磨料通过机械作用滚压嵌入到钢丝基体中，美国专利4485757提出一种用滚压嵌入方式制备连续金刚石线锯的工艺，其是粘有磨料的平面压板往复移动滚压金属丝，和金属丝的自转，使磨料被压入金属丝中，然后涂覆涂层。该工艺制备的金刚石线锯的金刚石涂层直径均匀；但由于在滚压过程中，平面压板对金属丝压力不均匀，使得金属丝上的磨料受力不均匀，其不能控制磨料压入金属丝的深度，制成的线锯厚度及线径不均匀；且由于在滚压的过程中，金属丝体的自转，使其很难生产出大于120米长的金刚石线锯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度、直径均匀的连续超硬磨料线锯，还提供了制造该超硬磨料线锯的方法，及其制造设备。

为解决上述技术问题，本发明设计的超硬磨料线锯的制造方法，包括以下步骤，

1)金属丝经过超硬磨料涂覆装置，使得金属丝表面粘有超硬磨料；

2)将表面粘有超硬磨料的金属丝穿过滚动的滚压装置，所述滚压装置包括至少1组滚压轮，每组滚压轮包括至少2个滚压轮，滚压轮的轮面均开设有环形槽，各滚压轮的环形槽横截面共同组成一个完整的用于线锯成形的成形孔，对表面粘有超硬磨料层的金属丝进行至少为1个道次的滚压，使得超硬磨料被滚压进入金属丝表面，形成直径均匀的超硬磨料线锯。当然在超硬磨料粘附在金属丝之前，可以在金属丝表面涂覆一层金属涂覆层，该金属涂层为金、银、镍、锌、铅、铜、锡、钛、钽、铬、锆或这些金属以任意比例组成的合金。并且在超硬磨料线锯成形后，可以在超硬磨料线锯表面上涂覆一层强化涂层。该强化涂层可利用电镀或化学镀的方法在滚压后的超硬磨料线锯表面镀上一层1～10μm的镍或铜的金属涂层或环氧树脂胶，以强化超硬磨料层的把持力，进一步提高超硬磨料线锯的耐磨强度和使用寿命。