一种线锯及制备方法

技术领域

本申请涉及切割工具技术领域，具体涉及一种线锯及制备方法。

背景技术

目前金刚石线生产制造逐步细线化。在现有技术中，还没有对其合金镀层的构成、形态、配比等，形成较为理想的技术方案，所以很难满足生产的使用要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种线锯及制备方法，可以解决上述技术问题。

本申请实施例提供一种线锯，所述线锯包括：

芯线；

合金层，所述合金层位于所述芯线的外周，所述合金层包括镍和钴，以所述合金层的总质量计，所述钴的质量百分含量为8.7％～52.3％。

在一些实施例中，沿垂直于所述芯线轴线的方向，所述合金层具有厚度，所述厚度范围为1.5μm～25μm。

在一些实施例中，所述芯线的直径为30μm～120μm。

在一些实施例中，所述芯线选自碳钢丝或者钨材质钢丝。

在一些实施例中，所述线锯还包括磨粒，所述磨粒的至少部分位于所述合金层内；所述磨粒的平均粒径为3μm～45μm。

在一些实施例中，所述磨粒外周设置有包覆层，所述包覆层包括镍。

在一些实施例中，所述包覆层包括镍、镍合金或者镍磷合金。

在一些实施例中，所述磨粒含量为30颗/mm～220颗/mm。

相应的，本申请实施例还提供一种线锯的制备方法，包括以下步骤：

提供芯线；在所述芯线外周形成合金层。

在一些实施例中，所述合金层通过以下方法制备：提供包括氨基磺酸钴和氨基磺酸镍的溶液，在芯线外周电镀所述合金层。

本申请的有益效果在于：相较于现有技术，本申请提供了一种线锯，包括芯线；合金层，合金层设置于芯线外周，合金层包括镍和钴，以合金层的总质量计，钴的质量百分含量为8.7％～52.3％。本申请还提供了一种线锯的制备方法，包括提供芯线；在芯线外周形成合金层。本申请通过对芯线外周的镀层进行改进，在镍镀层中增加了钴，该合金层比纯镍层在相同厚度下，镀层破断增量提升21％～61.25％。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请应用于金刚线产品的能谱照(5000倍)；

图2为本申请制备的线锯的外观形貌图；

图3为本申请应用于金刚线产品的镀层钴含量对应镀层破断增量值统计表。

具体实施方式

下面将结合本申请附图和实施例对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。本申请的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

在硅片切割过程中，按照切割运用计算，金刚线线径减少1μm，单刀硅片理论出片数量(按照900mm棒长)约多18片。切割时，张力负载值＝56％×(母线破断拉力+镀层破断增量)。由此可见，当母线破断拉力一定时，镀层的破断增量值决定了钢丝破断安全值。在出刃高度，出刃率相接近的前提下，安全值越大，进而切割断线风险越低。为了提升镀层的破断增量，本申请提供了一种线锯，包括芯线；合金层，合金层设置于芯线外周的合金层，合金层包括镍和钴，以合金层的总质量计，钴的质量百分含量为8.7％～52.3％。本申请通过在镍镀层中增加钴元素，实现提高镀层的破断增量，提升线锯的安全值。本申请的合金层一方面作为固着层，使磨粒如金刚石通过合金层共沉积的方式附着在芯线表面；二是合金层提高了镀层的破断增量，在相同厚度下，本申请提供的含钴合金层比纯镍层镀层破断增量提升21％～61.25％。

在一些实施例中，合金层中的钴含量(％)的取值为8.7、10、12、15、17、20、25、30、35、40、41.67、52.3中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，沿垂直于芯线轴线的方向，合金层具有厚度，合金层的厚度范围为1.5μm～25μm。如合金层的厚度(μm)的取值为1.5、5、10、15、20、25中的任意值或者任意两值组成的范围。

本申请中，芯线作为提供磨粒的承载体，芯线的直径为30μm～120μm，如芯线的直径(μm)的取值为30、40、50、60、70、80、90、100、110、120中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，芯线选自碳钢丝或者钨材质钢丝。

在一些实施例中，线锯还包括磨粒，磨粒用于提供线锯切割的切割力，在一些实施例中，磨粒的至少部分位于合金层内，如在一些实施例中，磨粒的基部固着于合金层内，磨粒位于合金层外部分用于切割硅片。在一些实施例中，磨粒的平均粒径为3μm～45μm。如磨粒的平均直径的取值为3、5、10、15、20、25、30、35、40、45中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，磨粒外周设置有包覆层，包覆层包括镍。

在一些实施例中，包覆层包括镍、镍合金或者镍磷合金。

在一些实施例中，具有包覆层的磨粒通过以下方法制备：

提供第二溶液，第二溶液包括：硫酸镍20g/L～35g/L、次亚磷酸钾20g/L～35g/L、DL-酒石酸钾5g/L～10g/L、三乙醇胺5mL/L～10mL/L、丙二酸5g/L～10g/L，第二溶液的pH满足：6.0≤pH≤7.0；

将第二溶液加热至35℃～50℃之间，将磨粒倒入第二溶液中进行反应。

在一些实施例中，以芯线的长度计，磨粒含量为30颗/mm～220颗/mm。如磨粒的含量为：以每毫米的线锯的长度计，磨粒的含量取值为(颗/mm)30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，本申请的线锯通过以下方法制备：提供芯线；在芯线外周形成合金层。

在一些实施例中，合金层通过以下方法制备：提供包括氨基磺酸钴和氨基磺酸镍的第一溶液，在芯线外周电镀合金层。

在一些实施例中，第一溶液包括：0.75g/L～15g/L氨基磺酸钴，45g/L～65g/L氨基磺酸镍，5g/L～10g/L氯化镍，25g/L～35g/L硼酸，pH≤6，温度≥30℃，电镀电流≥20A/dm

在一些实施例中，氨基磺酸钴的质量浓度(g/L)的取值为0.75、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，氨基磺酸镍的质量浓度(g/L)的取值为45、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、65中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，氯化镍的质量浓度(g/L)的取值为5、6、7、8、9、10中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，硼酸的质量浓度(g/L)的取值为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，电镀的温度为30℃～60℃，合金层制备的温度(℃)的取值为30、35、40、45、50、55、60中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，电镀的pH的范围为3～6，如pH的取值为3、4、5、6中的任意值或者任意两值组成的范围。

在一些实施例中，电镀的电流为20A/dm

在一些实施例中，氨基磺酸钴镀采用的是质量浓度为150g/L的氨基磺酸钴母液，氨基磺酸镍采用的是质量浓度为180g/L的氨基磺酸镍母液。

在一些实施例中，第一溶液包括：5mL/L～100mL/L氨基磺酸钴母液，250mL/L～350mL/L氨基磺酸镍母液，5g/L～10g/L氯化镍，25g/L～35g/L硼酸，pH≤6，温度≥30℃，电镀电流≥20A/dm

本申请的线锯可以应用在金刚石刀具领域，本申请提供了高强度的金刚石结合层。本申请还可以应用于金刚线制造领域。

实施例1：一种线锯的制备方法

具有包覆层的磨粒的制备：

金钢砂微蚀：制备含有硝酸10mL/L、磷酸5mL/L、三氧化铬20g/L的混合水溶液作为粗化液，加热至70～85℃，将金钢砂加入粗化液中，保持70～85℃处理3min～5min，得到微蚀的金钢砂。

金钢砂活化：将含有0.1g/L氯化钯和1g/L的氯化亚锡加入质量分数为10％盐酸溶液中，加入经过微蚀处理的金钢砂，在25℃～35℃搅拌浸泡5小时。

包覆层的制备：

第二溶液：硫酸镍20g/L，次亚磷酸钾20g/L，DL-酒石酸钾5g/L，三乙醇胺5mL/L，丙二酸5g/L。

将第二溶液的pH调至6.0～7.0，然后边搅拌边升温至45℃～50℃，后将经过活化处理的金钢砂分批次加入第二溶液中，金钢砂的总加入量为10g/L，反应期间监测溶液的pH，使其维持在6.0～7.0，pH偏低时，用质量浓度为15％的氨水进行调整，偏高用质量浓度为25％的硫酸调整，反应约75分钟时间后，无气泡产生，为反应结束。

线锯的制备：

提供直径为41μm的碳钢丝作为芯线；

镀液的制备：0～100mL/L氨基磺酸钴母液，250～350mL/L氨基磺酸镍母液，30g/L硼酸，6g/L氯化镍，其余为纯水，具有包覆层的金钢砂1.5g/L，pH：4±0.2，镀液温度：53℃，电流密度为45A/dm

如表1和图3所示，通过调整镀液中的氨基磺酸钴母液的质量浓度，进而调整合金层中钴的含量。

表1具有不同钴含量的合金层的制备参数和测试结果

从图3和表1可以看出，当本申请的钴含量在8.7％～52.3％，可以显著提升镀层的破断增量。优选地，本申请的钴含量在8.7％～31.3％，镀层的破断增量可以提升37.5％～61.25％。

以合金层中钴含量在10％左右为例，检测合金层中的元素组成，结果如表1所示。

表2合金层中的成分含量表

其中，pt代表成分检测图中的测试位点，pt1、pt2和pt3分别为图1中三个位点，“％”代表质量百分比。

表2合金层中的成分原子组成

其中，“％”代表原子数量百分比。

本申请制备的线锯如图1和图2所示，图2中平滑部分为合金层，周边凸起为金钢砂磨粒。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种线锯及制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。