[发明专利]一种立方氮化硼切割线

说明书

技术领域

本发明涉及一种立方氮化硼切割线，具体是指一种采用立方氮化硼微粉颗粒作为切割磨料，金属线作为基线，采用复合电沉积法制备出的用于硅、蓝宝石、大理石、磁性材料等硬脆材料切割用的立方氮化硼线。属于硬脆材料切割加工耗材领域。

背景技术

硬脆材料包括各种石材、宝石、玻璃、硅晶体、压电水晶、硬质合金、陶瓷、稀土磁性材料等。硬脆材料大多为非导电体或半导体，通常具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高抗蚀性、高电阻率、耐高温、不导磁等性能。硬脆材料的推广应用对其加工技术提出了高的要求。切割加工是硬脆材料加工的关键工序，其主要技术要求为：高效率、低成本、窄切缝(提高材料利用率)、切片表面少或无损伤、无环境污染等。随着技术的发展，行业内通常采用在金属坯线上电沉积硬度极高的金刚石，制作金刚石线，进行切割加工，电镀金刚石线是一种高效、节能的切割工具，能切割平面与曲面，且切缝窄，出材率高，适于对贵重材料进行精密切割。如蓝宝石、单晶硅、多晶硅等。采用电镀金刚石线切割时存在一个突出问题：由于切缝窄，冷却液难以进入切口实现有效冷却，致使金刚石颗粒在高速磨切产生的高温下迅速氧化，金刚石硬度下降，快速磨损，造成电镀金刚石线使用寿命较短。特别用于大尺寸硅锭开方切割时，此问题尤为突出。

发明内容

本发明旨在提供一种耐高温抗氧化性能好、切割面质量好的电沉积立方氮化硼切割线。这种电沉积立方氮化硼线采用高强度金属线作为基线，利用复合电沉积的方法，制备出电沉积立方氮化硼线。

本发明一种立方氮化硼切割线，其特征在于：在金属胚线表面复合电沉积有立方氮化硼；所述立方氮化硼颗粒粒径为10～75μm。

本发明一种立方氮化硼切割线中，所述金属胚线的直径为0.1～1.5mm。

本发明一种立方氮化硼切割线的方法简述于下：

将金属胚线除油、去锈，复合电沉积立方氮化硼与金属镍，清洗烘干。

本发明由于采用上述结构，在金属胚线表面复合电沉积立方氮化硼，利用立方氮化硼在磨料中超高的硬度和低的摩擦系数等特性，与沉积在金属胚线表面的金属层形成强硬度的良好配合结构，具备良好的高温切割性能，从而有效提高切削效率和切削质量，延长切割线的使用寿命。

与电沉积金刚石线相比，本发明具有以下优点：

1、电沉积立方氮化硼线使用寿命长，成本低。立方氮化硼与金刚石的硬度相差不多，电沉积立方氮化硼线与电沉积金刚石线有几乎相同的切割能力。因立方氮化硼线可以在高速切割产生的高温下工作，而金刚石线的磨料金刚石易在高温下被氧化造成损伤，而失去切割能力，所以立方氮化硼线的使用寿命要比金刚石线长。这特别针对大尺寸、窄切缝硅锭开方时，冷却液难以到达中部切口处，冷却能力不足的，效果更为明显。

2、立方氮化硼磨料与硬脆材料之间的摩擦系数低于金刚石磨料，采用电镀立方氮化硼线切割时需要的张力低，进行高速切割时断线的可能性大为降低。

具体实施方式

实施例1

将直径为0.10mm、长度为1000m的钢丝线除油、去锈后，采用复合电沉积方法，将平均粒径为15μm的立方氮化硼微粉颗粒，与金属镍一起电沉积至钢线表面，清洗烘干，制备出立方氮化硼线。

对比例1

采用与实施例1相同的制备工艺，相同直径的钢丝线和相同平均粒径的金刚石微粉，制备出金刚石线。

将实施例1与对比例1所制备的两种不同的切割线进行切割对比实验

在同一台单线切割机上，用实施例1制备好的立方氮化硼线和对比例1制备的金刚石线，分别对两个相同尺寸的多晶硅棒进行切片，多晶硅棒直径为2″，同时切出相同片数的硅片，切割进刀速度都为0.71mm/min，采用聚乙二醇冷却液进行冷却。切完观察切割线的磨料磨损情况与切片断面的线痕情况，如下表：

在使用聚乙二醇做冷却液的情况下，电沉积立方氮化硼线的使用寿命明显好于金刚石切割线。

实施例2

将直径为0.25mm、长度为5000m的钢丝线除油、去锈后，采用复合电沉积方法，将平均粒径为42μm的立方氮化硼微粉颗粒，与金属镍一起电沉积至钢线表面，清洗烘干，制备出立方氮化硼线。

对比例2

采用与实施例2相同的制备工艺，相同直径的钢丝线和相同平均粒径的金刚石微粉，制备出金刚石线。

将实施例2与对比例2所制备的两种不同的切割线进行切割对比实验