[发明专利]切割线的制备方法及切割线

说明书

本申请提供一种切割线的制备方法及切割线，所述切割线的制备方法包括：提供一碳纤维基体；采用物理气相沉积在所述碳纤维基体上沉积硅‑钛衬底层，所述硅‑钛衬底层中硅的质量分数为5％‑50％；采用化学气相沉积在所述硅‑钛衬底层上沉积金刚石层，得到切割线，所述金刚石层中每平方毫米含有200‑2000颗金刚石颗粒。本申请中，通过物理气相沉积控制硅原子的含量，进而控制化学气相沉积沉积在硅‑钛衬底层上金刚石颗粒的含量。当所述金刚石层中每平方毫米含有200‑2000颗金刚石颗粒时，切割线具有优异的切割效率。

技术领域

本申请涉及超硬材料的切割，尤其涉及一种切割线的制备方法及切割线。

背景技术

20世纪90年代，为了解决大尺寸硅片的加工问题，采用了线锯加工技术将硅棒切割成片状。早期的线锯加工技术是采用裸露的金属线和游离的磨料，在加工过程中，将磨料以第三者加入到金属线和加工件之间产生切削作用，这种技术被成功地用于对硅和碳化硅的加工。在上述线锯加工技术的基础上，为了进一步缩短加工时间，以及对应将线锯加工的技术应用于其它坚硬物质和难以加工的陶瓷中，人们将金刚石磨料以一定的方式固定到金属线上，从而产生了固定金刚石切割线。

目前，大部分固定金刚石切割线是采用电镀的方法在金属丝上沉积一层金属(一般为镍和镍钴合金)，并在金属内固结金刚石磨料。其中，金刚石切割线线径越小，被切割加工件的损耗就越少。但是切割线会在多次使用后逐渐细化，其细化会经过层层拉拔，随着切割线变形量的增大，其晶体缺陷越多，造成自身塑形越差、破断力越小，在切割过程中很容易断线，从而影响切割效率和切割质量。另外，电镀过程中也会产生污水，如失去效用的电镀液，造成水污染。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种切割线的制备方法及切割线，用以解决以上问题。

本申请提供一种切割线的制备方法，所述切割线的制备方法包括：提供一碳纤维基体；采用物理气相沉积在所述碳纤维基体上沉积硅-钛衬底层，所述硅-钛衬底层中硅的质量分数为5％-50％；采用化学气相沉积在所述硅-钛衬底层上沉积金刚石层，得到切割线，所述金刚石层中每平方毫米含有200-2000颗金刚石颗粒。

在一些实施方式中，在沉积所述金刚石层前，所述切割线的制备方法还包括：

将表面沉积有所述硅-钛衬底层的所述碳纤维基体放置于真空中，在惰性气体条件下进行热处理，所述热处理的温度为600-1200℃，所述热处理的时间为1-3h。

在一些实施方式中，在沉积所述硅-钛衬底层前，所述切割线的制备方法还包括：

将所述碳纤维基体放置于真空中，在惰性气体条件下进行预处理，所述预处理的温度为600-1200℃，所述预处理的时间为1-3h。

在一些实施方式中，所述化学气相沉积以甲烷和氢气作为气源，甲烷的体积比为1％-10％，氢气的体积占比为90％-99％，所述化学气相沉积的温度为600℃-1000℃，压力为100-300torr，沉积时间为4-10h。

在一些实施方式中，所述物理气相沉积以硅钛合金作为靶源，沉积时间为5-10h，沉积温度450-750℃。

本申请还提供一种切割线，所述切割线包括碳纤维基体、设于所述碳纤维基体上的硅-钛衬底层以及设于所述硅-钛衬底层上的金刚石层，所述硅-钛衬底层中至少部分硅原子或钛原子通过化学键键接于所述碳纤维基体，所述硅-钛衬底层中硅占有质量分数为5％-50％，所述金刚石层中每平方毫米含有200-2000颗金刚石颗粒。

在一些实施方式中，所述碳纤维基体包括多个单根碳纤维，多个所述单根碳纤维编织成束。

在一些实施方式中，当所述碳纤维基体为所述单根碳纤维时，所述切割线的直径为10-20μm。

在一些实施方式中，所述硅-钛衬底层的厚度为1-10μm。