[发明专利]超硬材料切割方法及切割装置

权利要求书

1.一种超硬材料切割方法，其特征是将至少两片无锯齿锯片平行装夹成一体，使其在被切割材料上作往复运动，同时在切割过程中向切割锯片上连续喷射带有切割磨料的切割液，切割磨料在切割液的带动下流向切割锯片刃口部位；锯片往复运动过程中，刃口部位所粘附的切割磨料将被切割材料摩擦撞击而导致细小颗粒从被切割材料上逐渐脱落，进而实现切割目的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的锯片的数量为2-20000片。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的锯片的形状为矩形。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的锯片为纯金属、合金或含有金属成份的金属陶瓷复合材料，当使用金属陶瓷复合材料作为锯片时，如果其中的陶瓷颗粒的硬度大于被切割材料，则在切割时无需向切割锯片上喷射带有切割磨料的切割液；所述的切割磨料为碳化硅粉末、氧化铝粉末、金刚石粉末和氮化硼粉末中的一种或几种的组合。

5.一种权利要求1所述方式用切割装置，其特征是它由至少两片锯片（1）、锯片夹具（2）、和锯片张紧支架（3）垫片（4）组成，锯片夹具（2）装夹在锯片（1）的两端以使各锯片（1）之间平行并保持通过垫片（4）设定的距离，锯片之间的间隙用以供切割液通过，锯片张紧支架（3）与锯片两端的锯片夹具（2）相连并向两端的锯片夹具（2）施加一个张力从而使锯片（1）的两端各受到一个向外的张力使锯片保持张紧状态以提高切割效果；锯片的形状优选为矩形。

6.一种超硬材料切割方法，其特征是采用刃面自组装技术：首先，在无锯齿锯片刃口部分涂覆一层高于被切割材料硬度的初始磨料颗粒，利用初始磨料颗粒将被切割材料研磨切割掉下小颗粒粉末；再采用局部瞬时高能量激发，将锯片刃口局部区域熔化，使被切割材料切割掉下的小颗粒粉末粘结并全熔渗或半熔渗进锯片刃口内部，从而形成硬度等于或高于被切割材料硬度的金属陶瓷刃口结构，进而实现连续切割，整个切割过程中，被切割材料和锯片之间用离子水持续喷淋，起润滑、冷却和导电作用。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述的被切割材料为单晶硅、多晶硅、非晶硅；氧化铝陶瓷、人造蓝宝石（人造三氧化二铝单晶）或刚玉（天然氧化铝单晶）。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述的局部瞬时高能量激发采用高频脉冲电源，将电压施加在锯片与被切割材料之间；利用电火花放电技术实现切割锯片刃面局部瞬时熔化；脉冲电源参数选择：电压：10～220V；脉冲宽度：100μs～1000μs；占空比：10%～50%；锯片形状优选为矩形，尺寸为：长度10～100cm；宽度0.5～50cm；厚度0.05～0.3mm，最佳厚度为0.05～0.1mm。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述的锯片的数量为单片或由多片并行排列组成，锯片为纯金属、金属合金或者金属陶瓷复合材料；用于硅材料切割的锯片，至少含有碳元素，在局部瞬时高能量激发条件下，刃口局部瞬时熔化，锯片内的碳元素和被切下来的硅颗粒会形成硬度高于硅的碳化硅，粘结并全熔渗或半熔渗进锯片刃口内部；用于氧化铝材料切割的锯片，至少含有碳元素、金属镁和金属铝，在局部瞬时高能量激发条件下，刃口局部瞬时熔化，锯片刃口内液态金属镁提供的保护性氛围下被切割下来的氧化铝颗粒会与含碳液态铝结合全熔渗或半熔渗进入锯片刃口内部，形成韧性、硬度高于被切割材料的氧化铝——碳——铝金属陶瓷刃口微观结构；锯片侧面涂覆有一层绝缘涂层，以防止在切割过程中锯片侧面和被切割材料之间发生放电现象。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述的离子水是向纯水内添加离子化合物构成离子熔液；离子化合物为盐酸、硫化氢、硫酸、硝酸、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、磷酸钾、磷酸钠或磷酸铵中的一种或多种；离子化合物占纯水的质量百分比为：0.1～5%。