[发明专利]芳纶芯线线锯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超硬材料切割材料技术领域，具体涉及一种以芳纶丝为芯线、表面涂敷树脂金刚石或立方氮化硼涂层的线锯，用于单晶硅、多晶硅、玉石、蓝宝石、玻璃、石英等高硬、高脆性、高耐磨性材料的切割加工，具有高效率、高寿命、高光洁度的特点。

背景技术

硬脆材料包括宝石、玻璃、石材、硅晶体、石英晶体、陶瓷、硬质合金等。硬脆材料大多为半导体或非导电体，具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高电阻率等性能。硬脆材料因具有许多金属材料难以比拟的优良特性，而被广泛应用于声、光、电磁、机械和化工等行业。随着其被广泛应用，对硬脆材料的加工也提出更高的要求。硬脆材料加工的关键工序是切割加工，该工序要求高效率、低成本、高材料利用率、无损伤、无污染等。

目前，硬脆材料的切割方法主要有：金刚石锯片切割、激光切割、钢丝加高硬刃磨料（如碳化硅）切割和近年渐成主流的多线锯切割。金刚石锯片由于切缝宽，成材率低不能切割曲线，不适于贵重材料的切割。激光切割由于切割深度有限而受到限制。金刚石线锯切割高脆高硬材料目前处于起步阶段。钢丝多线锯切割在硅材料和蓝宝石切割中占主要地位。钢丝多线锯切割主要是通过拉动钢丝，镀铜钢丝带入预先混有细粒度碳化硅微粉的磨削液，微粉在钢丝的带动下游离切割硬脆材料。由于多线锯的引入，使得大型的多线锯可以同时切割出数百切片，加工效率得以提高。但也存在着一些缺点：如镀铜钢丝表面较光滑，对沙浆黏度和碳化硅浓度要求较高，使用后废弃物污染严重；镀铜钢丝耐磨性差，切割时磨损较严重，对磨料的带料能力差，切割加工时游离刃料容易与钢丝发生滑移，使得切割加工效率偏低。另外，采用钢丝做芯线，钢丝的使用会受到限制，过粗切割时浪费被加工物料，过细则不仅细钢丝本身的强度到不到使用要求，且加工工艺难度加大和成本也随之提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种以芳纶丝为芯线的线锯，该线锯耐磨性好、强度高、韧性好、质量轻、可以做得更细，用于硬脆材料切割加工可显著提高加工效率和被加工材料的利用率，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种芳纶芯线线锯，其包括芳纶芯线（也就是以芳纶丝线作为芯线，替代现有的用钢丝作为芯线）和涂敷到所述芯线的树脂金刚石或立方氮化硼涂层。

所述芯线为经过表面处理的高强度芳纶Ⅲ芯线，芳纶Ⅲ属于杂环芳纶。

所述芳纶芯线由芳纶纤维紧密平行排列或经加捻处理制成，加捻度为75－800圈／米，加捻方式为S型或Z型。

所述树脂金刚石或立方氮化硼涂层选用的树脂粘结剂具有150℃以上的软化温度，如酚醛树脂、聚酰胺树脂或聚酰亚胺树脂等。该涂层含有固定到涂层、露出高度不大于自身高度三分之一的磨料，所述磨料为金刚石微粉或立方氮化硼微粉，磨料含量为涂层体积的10－35%；该涂层含有固定到涂层、直径小于固化后树脂层厚度的填料，填料含量小于涂层体积的65%。

所述填料可以选用有机短切丝，其直径为0.1～50微米，长度为0.1毫米～2厘米。有机短切丝最好选用芳纶短切丝，

所述填料还可以选用粒径小于40微米的碳化硅微粉、三氧化二铝微粉、炭黑微粉、铜粉、金刚石微粉和立方氮化硼微粉中的一种或两种以上。铜粉可以起到快速导热的作用，碳化硅和三氧化二铝微粉可以提高涂层的耐磨性能，炭黑和立方氮化硼微粉可以提高涂层的强度，有机短切丝形状不规则，添加后可对填料起把持作用，使其结合的更牢固。

一种芳纶芯线线锯的制备方法，其包括如下步骤：

①制备涂层复合剂：将用作磨料的金刚石或立方氮化硼微粉净化处理后与树脂粘结剂混合，再加入填料、溶剂（常用溶剂有酒精、丙酮或二甲基乙酰胺等）和固化剂混合均匀得浆料，浆料也就是涂覆所用的涂层复合剂；

②芯线净化处理：把芳纶纤维紧密平行排列或作加捻处理成芳纶丝线，然后将芳纶丝线进行表面清洗净化处理后烘干即为芳纶芯线，备用；

③将浆料涂敷于芳纶芯线表面，经限径、固化后即得。

浆料（即涂层复合剂）涂敷于芳纶芯线表面，经限径、固化后即在芯线表面形成一涂层（即树脂金刚石或立方氮化硼涂层）。其中，在加热固化过程中，溶剂被挥发掉，其它组分未发生损失。

作为芯线的芳纶丝经过表面净化处理以增加与树脂金刚石或立方氮化硼涂层的结合强度。所述芳纶丝表面净化处理方法有预除油或真空脱脂处理等。预除油处理选用挥发性较好的有机物溶剂，如乙醇、丙酮或汽油等。