金剛石線的生產(chǎn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金剛石線的生產(chǎn)裝置，其生產(chǎn)裝置包括：包括上砂筒、固定在該上砂筒內(nèi)壁上的呈正極的鎳塊和適于穿行于該上砂筒的中心軸的鋼絲線，該鋼絲線呈負(fù)極，鄰近所述上砂筒的上端口、或上砂筒的底部、或所述上砂筒的外周設(shè)有旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置，該旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置適于生成繞該上砂筒的中心軸旋轉(zhuǎn)的磁場，該磁場旋轉(zhuǎn)時磁力線適于切割上砂筒內(nèi)的鍍液，使鍍液中產(chǎn)生徑向電流并使經(jīng)陽離子處理的金剛石顆粒與鎳離子一同結(jié)合在所述鋼絲線上。
【專利說明】金剛石線的生產(chǎn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金剛石線的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種金剛石線的生產(chǎn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 硬脆材料如硅晶體、藍(lán)寶石、石英晶體材料等在近幾年得到了高速發(fā)展，而切割這 些材料的工藝主要有內(nèi)外圓切割和線鋸切割等，由于線鋸切割的優(yōu)點(diǎn)：高效、低成本、窄切 縫、污染小已基本取代了其他的切割方法。而線鋸切割中金剛石線的切割有大大優(yōu)于砂線 切割，金剛石線的切割效率是砂線切割的3倍，切縫更小，特別是硅片切割，金剛石線切割 的硅片光能轉(zhuǎn)換率高于砂線切割的硅片。
[0003] 目前市場上金剛石線的常規(guī)生產(chǎn)方法是采用落砂法和埋砂法，其制作方法是由放 線倫放出金屬裸線，經(jīng)過除油、除漆、預(yù)鍍鎳、上砂、鍍鎳加厚、清洗、烘干、收線等工序，而落 砂法和埋砂法的區(qū)別是線在水平移動時落砂法是從線的上方將金剛石微粉均勻地撒在鍍 液里移動的線上，而埋砂法是將移動的裸線從鍍液里金剛石微粉中穿過。這兩種方法的弊 端是速度慢，且金剛石顆粒收到自重和移動過程中阻力的影響，都不能均勻分布在鋼絲線 上，從而影響切割效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝方法簡單，操作方便，金剛石顆粒在鋼 絲線上快速沉淀，且沉積均勻性好，沉積密度可以根據(jù)需要調(diào)控，電鍍層對金剛石顆粒的把 持力高的金剛石線的生產(chǎn)裝置及金剛石線的生產(chǎn)方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種金剛石線的生產(chǎn)裝置，其包括上砂筒、 固定在該上砂筒內(nèi)壁上的呈正極的鎳塊和適于穿行于該上砂筒的中心軸的鋼絲線，該鋼絲 線呈負(fù)極，鄰近所述上砂筒的上端口、或上砂筒的底部、或所述上砂筒的外周設(shè)有旋轉(zhuǎn)磁場 發(fā)生裝置，該旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置適于生成繞該上砂筒的中心軸旋轉(zhuǎn)的磁場，該磁場旋轉(zhuǎn)時 磁力線適于切割上砂筒內(nèi)的鍍液，使鍍液中產(chǎn)生徑向電流并使經(jīng)陽離子處理的金剛石顆粒 與鎳離子一同結(jié)合在所述鋼絲線上。
[0006] 作為一種實(shí)施方式，所述旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置包括：設(shè)于一旋轉(zhuǎn)支架上的同圓周徑 向?qū)ΨQ分布的多對磁塊，所述圓周的圓心在所述上砂筒的中心軸上。徑向?qū)ΨQ的一對磁塊 的相鄰端的磁極相同，相鄰磁塊的內(nèi)側(cè)端的磁極相反。磁塊為永磁體或電磁鐵。
[0007] 作為一種優(yōu)化實(shí)施方式，所述上砂筒包括非金屬材質(zhì)的外筒體、套設(shè)于該外筒體 內(nèi)的雙層網(wǎng)狀筒體，所述鎳塊固定在該雙層網(wǎng)狀筒體的筒壁中，且該上砂筒垂直設(shè)置。鎳塊 適于在電鍍過程中釋放出鎳離子，采用雙層網(wǎng)狀筒體放置鎳塊，可方便鎳塊的更換。作為 優(yōu)選的方案，鎳塊包括沿上砂筒的中心軸均勻、水平同圓周分布的多塊，鎳塊也可以是水平 固定在外筒體中的鎳圈，該鎳圈與所述上砂筒同中心軸。本發(fā)明在外筒體內(nèi)設(shè)置雙層網(wǎng)狀 筒體，可方便鎳塊的裝配和定期更換；作為進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述雙層網(wǎng)狀筒體采用金屬 網(wǎng)制成，優(yōu)選鈦網(wǎng)；使用時，只需將該金屬網(wǎng)連接直流陽極，即可使各鎳塊呈正極，方便了裝 配；同時，金屬網(wǎng)不易屏蔽磁場，且可使電離出的鎳離子圍繞鋼絲線均勻分布。
[0008] 所述磁塊的內(nèi)側(cè)端面為適于與所述上砂筒的外壁配合的圓弧面，以使磁塊端部的 磁力線沿著筒壁均勻分布，且該磁塊的內(nèi)側(cè)端的橫截面呈喇叭狀，以擴(kuò)大磁塊端部的面積， 提高磁力線的覆蓋面積，進(jìn)而提高電鍍效果。
[0009] 所述上砂筒的下端口密封連接有底板，該底板的中心設(shè)有適于使所述鋼絲線穿行 的中心通孔，所述上砂筒的正下方設(shè)有用于收集并存儲電鍍液的上砂槽，該上砂槽中的電 鍍液通過泵輸入所述上砂筒，以使電鍍液循環(huán)利用。
[0010] 應(yīng)用所述生產(chǎn)裝置的金剛石線的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟： A、 鋼絲線的表面處理； B、 配制鍍液； C、 將電鍍液放入上砂槽中，并將電鍍液由上砂槽輸入上砂筒中，再在上砂筒上內(nèi)的鎳 塊上接入直流陽極； D、 使鋼絲線從上砂筒的下端中心穿入，再從上端中心穿出，并在處于穿行狀態(tài)的鋼絲 線上接入直流陰極，同時所述旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置生成繞該上砂筒的中心軸旋轉(zhuǎn)的磁場，磁 力線切割上砂筒內(nèi)的鍍液，使鍍液中產(chǎn)生徑向電流并使經(jīng)陽離子處理的金剛石顆粒與鎳離 子一同結(jié)合在所述鋼絲線上； E、 固砂和收線：先是鍍鎳并使鍍層為金剛石顆粒粒徑的1/2至1/3,再依次經(jīng)過清洗、 烘干和收線。
[0011] 配制電鍍液時，每升鍍液中包括：金剛石微粉20-60克拉、氨基磺酸鎳200-600g、 氯化鎳10-40g、硼酸30-50g。
[0012] 為防止電鍍液的結(jié)晶，電鍍液保持在40-60°C。
[0013] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)本發(fā)明的電鍍液由金剛石微粉、氨基磺酸鎳、氯化鎳、硼酸和水混合攪拌而成，其金 剛石顆粒經(jīng)攪拌后呈懸浮狀態(tài)，在本配方中由于氨基磺酸鎳具有不揮發(fā)、內(nèi)應(yīng)力低、電鍍速 度快、溶解度大等特性，所以使用氨基磺酸鎳為電鍍主鹽的鍍液能獲得比硫酸鎳為電鍍主 鹽的鍍液機(jī)械性能更優(yōu)良的金屬鍍層，具體表現(xiàn)在：a、氨基磺酸鎳的電流密度范圍比硫酸 鎳的范圍要大得多，所以鍍液電流的效率高，可節(jié)約電鍍的時間，從而提高了生產(chǎn)效率；b、 以氨基磺酸鎳為電鍍主鹽的鍍液，鍍層結(jié)晶細(xì)致，均勻平滑，色澤光亮；c、以氨基磺酸鎳為 電鍍主鹽的鍍液，鍍層內(nèi)應(yīng)力低，沉積速度快，延展性好，鍍層含硫量低于〇. 003% ;d、氨基 磺酸鎳無污染、無臭味、對人體毒性小，而硫酸鎳對人體有毒、遇水放熱引起水的沸騰而傷 害人的表皮、接觸塵沫及有機(jī)物、有時能引起燃燒或爆炸、氣霧化后對環(huán)境的污染較大。
[0014] (2)本發(fā)明的金剛石線的生產(chǎn)裝置適于生成繞該上砂筒的中心軸旋轉(zhuǎn)的磁場，該 磁場旋轉(zhuǎn)時磁力線適于切割上砂筒內(nèi)的鍍液，使鍍液中產(chǎn)生徑向電流并使經(jīng)陽離子處理的 金剛石顆粒與鎳離子一同均勻地結(jié)合在所述鋼絲線上。
[0015] (3)本發(fā)明將上砂筒垂直放置，適于使鋼絲線四周的金剛石顆粒對金剛石線的受 力所受外界阻力影響相等，加上電鍍液是從上砂槽中由泵輸出，使電鍍液中金剛石顆粒始 終處于懸浮狀，所以本發(fā)明能使金剛石顆粒均勻地電鍍到鋼絲線上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖， 對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中 圖1為實(shí)施例中的旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 見圖1，本實(shí)施例的金剛石線的生產(chǎn)裝置，包括上砂筒1、設(shè)于上砂筒1內(nèi)的鎳塊和適于 穿行于該上砂筒1的中心軸的鋼絲線2,該鋼絲線2呈負(fù)極，上砂筒1的底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)磁場 發(fā)生裝置，該旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置適于生成繞該上砂筒的中心軸旋轉(zhuǎn)的磁場，該磁場旋轉(zhuǎn)時 磁力線適于切割上砂筒1內(nèi)的鍍液，使鍍液中產(chǎn)生徑向電流并使經(jīng)陽離子處理的金剛石顆 粒與鎳離子一同結(jié)合在所述鋼絲線2上。
[0018] 所述旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置包括：設(shè)于一電機(jī)驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支架3上的同圓周徑 向?qū)ΨQ分布的2至8對磁塊4,所述圓周的圓心在所述上砂筒1的中心軸上。旋轉(zhuǎn)支架3由 非導(dǎo)磁材料制成，如ABS等材料。
[0019] 徑向?qū)ΨQ的一對磁塊4的相鄰端的磁極相同，相鄰磁塊4的內(nèi)側(cè)端41的磁極相 反。磁塊4為永磁體或電磁鐵，各磁塊4工作時的磁性強(qiáng)度相同；工作時，通過調(diào)整電磁鐵 的磁性強(qiáng)度或旋轉(zhuǎn)支架3的轉(zhuǎn)速，特征電鍍的速度。
[0020] 所述上砂筒1包括非金屬材質(zhì)的外筒體、套設(shè)于該外筒體內(nèi)的由鈦網(wǎng)制成的雙層 網(wǎng)狀筒體，雙層網(wǎng)狀筒體的筒壁中固定有鎳塊，且該上砂筒垂直設(shè)置。作為優(yōu)選的方案，鎳 塊包括沿上砂筒的中心軸均勻、水平同圓周分布的多塊，（若不采用雙層網(wǎng)狀筒體，鎳塊可 以是水平固定在外筒體中的鎳圈，該鎳圈與所述上砂筒同中心軸。所述鎳塊或鎳圈通過螺 釘直接固定在外筒體的內(nèi)壁上)。
[0021] 所述磁塊的內(nèi)側(cè)端面為適于與所述上砂筒的外壁配合的圓弧面，且該磁塊的內(nèi)側(cè) 端的橫截面呈喇叭狀。
[0022] 所述上砂筒的下端口密封連接有底板，該底板的中心設(shè)有適于使所述鋼絲線穿行 的中心通孔，所述上砂筒的正下方設(shè)有用于收集并存儲電鍍液的上砂槽，該上砂槽中的電 鍍液通過泵輸入所述上砂筒。
[0023] 實(shí)施例2 本實(shí)施例的金剛石線的生產(chǎn)方法包括下述步驟： 第一步：剛絲線的表面處理 首先是對鋼絲線表面的油脂和氧化層進(jìn)行清洗，清洗的方法是先用堿液清洗后水洗， 再用弱酸清洗后再水洗。
[0024] 第二步：選擇合適的金剛石顆粒 金剛石顆粒的大小是根據(jù)鋼絲線徑的大小而不同而確定，金剛石顆粒的大小以 10-50um為宜，同時選用的金剛石顆粒應(yīng)被陽離子處理過為妥，因?yàn)榻饎偸w粒質(zhì)量的好壞 將決定金剛石線的質(zhì)量的好壞。
[0025] 第三步：配制金剛石電鍍液 金剛石電鍍液的好壞決定金剛石顆粒與鋼絲線的結(jié)合強(qiáng)度以及結(jié)合的時間，所以在整 個金剛石線的生產(chǎn)過程中金剛石電鍍液決定著金剛石顆粒能否有效地鍍到鋼絲裸線上，以 及鍍在鋼絲裸線上的效果，所以該配方是本發(fā)明的一個重要的輔助環(huán)節(jié)。電鍍液的配制方 法是每升電鍍液中包括：金剛石微粉20-60克拉、氨基磺酸鎳200-600g、氯化鎳10-40g、硼 酸 30-50g。
[0026] 第四步：將金剛石顆粒電鍍到鋼絲裸線上 該過程是本發(fā)明的一個重要環(huán)節(jié)，其方法是先將電鍍液放入上砂槽以便使用，再將鋼 絲線從上砂筒的底部中心位置穿入再從上砂筒的上部的中心位置穿出，穿好鋼絲線后再將 電鍍液用泵打入上砂筒中。
[0027] 這個過程的原理是：由于鋼絲線是直流電負(fù)極，而上砂筒是直流電正極，且鋼絲線 又處于上砂筒的中心軸上，這樣在上砂筒中就形成了一個以鋼絲線為中心的電場,在電場 的作用下，上砂筒中的鎳塊會分解出呈陽性的鎳離子進(jìn)入電鍍液中，而電鍍液中的鎳離子 則會游離到鋼絲線上并還原成鎳分子，以鎳的形式將吸附在鋼絲線上的金剛石顆粒一同包 裹在鋼絲線上，這就形成了一個電鍍槽。為了使金剛石顆粒能夠均勻地吸附在鋼絲線上， 其方法是在上砂筒的下方安裝一個環(huán)形的電磁場，由于在此之前金剛石顆粒已作陽離子處 理，具體的方法是先在金剛石顆粒表面包一層鎳離子，當(dāng)電磁環(huán)形磁鐵旋轉(zhuǎn)時其磁力線與 鍍液中的金剛石顆粒呈垂直方向的運(yùn)動，這樣鍍液中的磁力就會轉(zhuǎn)化為電力從而使金剛石 顆粒帶電并有陽極呈現(xiàn)，而鋼絲線是帶負(fù)極電流的，所以金剛石顆粒受靜電的作用而有規(guī) 律地吸附到鋼絲線上，當(dāng)鋼絲線從下方的電磁場中運(yùn)動到上方的上砂筒中時，鋼絲線上所 吸附的金剛石顆粒就會與游離到負(fù)極上還原的鎳分子一同結(jié)合在鋼絲線上，這是電鍍原 理。
[0028] 第五步：固砂和收線 該過程是為了鞏固金剛石顆粒鋼絲線上的把持力，當(dāng)金剛線從上砂筒穿出后，首先是 鍍鎳，以加厚鍍層，并使鍍層為金剛石顆粒粒徑的1/2至1/3,再依次經(jīng)過清洗、烘干并收 線，即可得到成型產(chǎn)品。
[0029] 在制作生產(chǎn)金剛石線工具時應(yīng)注意，由于電鍍液是酸性的，且需要加熱，因此選擇 的材料應(yīng)以耐酸耐溫的材料為宜。而從上砂槽中輸入到上砂筒中的鍍液，為保持鍍液中金 剛石顆粒一直保持懸浮狀態(tài)，鍍液必需一直向上砂筒中輸入，所以在上砂筒的上端應(yīng)設(shè)有 回流的出口，這樣鍍液就可以循環(huán)使用了，綜上所述，本發(fā)明工藝簡單，操作方便，上砂速度 快，金剛石微粉利用率高，所生產(chǎn)的金剛石線在電鏡下，無堆積，鋼絲線四周顆粒分布均勻， 是一種高效快速生產(chǎn)金剛石線的方法。
[0030] 實(shí)施例3 選用0· 11mm的鋼絲線，將線穿入設(shè)備中； 配制金剛石電鍍液：稱取氨基磺酸鎳60000g、氯化鎳3000g、硼酸4500g，將這些化學(xué) 原料放入電鍍液配制槽中，向配制電鍍液的槽中加入純水并不斷攪拌，最終鍍液達(dá)到150 升，抽取電鍍液70升加入到電鍍槽中，再在電鍍槽中加入2100g經(jīng)過陽離子處理的金剛石 微粉，攪拌電鍍液并加熱至50度，電鍍液配制結(jié)束。
[0031] 開動收線機(jī)，速度調(diào)至每分鐘3米，對鋼絲線施加0. 5安培的直流電，這時0. 11mm 的鋼絲線在導(dǎo)輪的牽引下從上砂筒中穿出，金剛石顆粒就被均勻地鍍到鋼絲線上，經(jīng)過加 厚、沖洗和烘干后即制成成品金剛石線。
[0032] 實(shí)施例4 選用0. 25mm的鋼絲線，將線穿入設(shè)備中； 配制金剛石電鍍液：稱取氨基磺酸鎳60000g、氯化鎳3000g、硼酸4500g，將這些化學(xué) 原料放入電鍍液配制槽中，向配制電鍍液的槽中加入純水并不斷攪拌，最終鍍液達(dá)到150 升，抽取電鍍液70升加入到電鍍槽中，再在電鍍槽中加入2800g經(jīng)過處理的金剛石微粉，攪 拌電鍍液并加熱至50度，電鍍液配制結(jié)束。
[0033] 開動收線機(jī)，速度調(diào)至每分鐘3米，對鋼絲線施加0. 75安培的直流電，這時0. 25mm 的鋼絲線在導(dǎo)輪的牽引下從上砂筒中穿出，金剛石顆粒就被均勻地鍍到鋼絲線上，經(jīng)過加 厚、沖洗和烘干后即制成成品金剛石線。
[〇〇34] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的 實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其 它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā) 明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種金剛石線的生產(chǎn)裝置，包括上砂筒、固定在該上砂筒內(nèi)壁上的呈正極的鎳塊和 適于穿行于該上砂筒的中心軸的鋼絲線，該鋼絲線呈負(fù)極，其特征在于： 鄰近所述上砂筒的上端口、或上砂筒的底部、或所述上砂筒的外周設(shè)有旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生 裝置，該旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置適于生成繞該上砂筒的中心軸旋轉(zhuǎn)的磁場，該磁場旋轉(zhuǎn)時磁力 線適于切割上砂筒內(nèi)的鍍液，使鍍液中產(chǎn)生徑向電流并使經(jīng)陽離子處理的金剛石顆粒與鎳 離子一同結(jié)合在所述鋼絲線上。
2. 應(yīng)用權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)裝置的金剛石線的生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步 驟： A、 鋼絲線的表面處理； B、 配制鍍液； C、 將電鍍液放入上砂槽中，并將電鍍液由上砂槽輸入上砂筒中，再在上砂筒內(nèi)的鎳塊 上接入直流陽極； D、 使鋼絲線從上砂筒的下端中心穿入，再從上端中心穿出，并在處于穿行狀態(tài)的鋼絲 線上接入直流陰極，同時所述旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生裝置生成繞該上砂筒的中心軸旋轉(zhuǎn)的磁場，磁 力線切割上砂筒內(nèi)的鍍液，使鍍液中產(chǎn)生徑向電流并使經(jīng)陽離子處理的金剛石顆粒與鎳離 子一同結(jié)合在所述鋼絲線上。
【文檔編號】C25D15/00GK104088001SQ201310167757
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月9日
【發(fā)明者】吳正明 申請人:吳紅平