切割硬、脆性材料的丝锯及其制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910032983.6

申请日:

2009.06.03

公开号:

CN101564828A

公开日:

2009.10.28

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B24B 27/06申请日:20090603授权公告日:20110209终止日期:20130603|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

B24B27/06; B28D5/04(2006.01)N; B24D3/32(2006.01)N; B24D3/34(2006.01)N

主分类号:

B24B27/06

申请人:

南京师范大学

发明人:

莫祥银; 朱汉波; 金小东

地址:

210046江苏省南京市亚东新城区文苑路1号

优先权:

专利代理机构:

南京知识律师事务所

代理人:

栗仲平

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内容摘要

切割硬、脆性材料的丝锯及其制造方法,丝锯是在芯线上通过结合剂固定有磨料,特征是结合剂由内层UV树脂结合剂和外层热固化树脂结合剂构成;磨料在芯线周围均匀、连续、单层分布,磨料部分嵌入UV树脂结合剂,部分露在热固化树脂结合剂外形成出刃,其余部分被所述外层热固化树脂所包裹。磨料采用表面金属镀覆的金刚石或CBN;芯线采用镀铜的琴钢丝。制造方法连续、快速进行:芯线在传动装置的牵引下连续通过丝盘放线、表面处理、清洗、干燥、内层UV树脂结合剂涂覆、粘接磨料、UV固化、外层热固化树脂结合剂涂覆、热固化和收排线成盘。本发明解决了固化树脂完全固化前传动方面的难点;能够有效地克服传统方法磨料易团聚的问题。

权利要求书

1、  一种切割硬、脆性材料的丝锯,在芯线上通过结合剂固定有磨料,其特征在于,所述的结合剂由内层UV树脂结合剂和外层热固化树脂结合剂构成;其中,所述的磨料在芯线周围均匀、连续、单层分布,磨料部分嵌入UV树脂结合剂,部分露在热固化树脂结合剂外形成出刃,其余部分被所述外层热固化树脂所包裹。

2、
  根据权利要求1所述的切割硬、脆性材料的丝锯,其特征在于,
所述的磨料采用表面金属镀覆的金刚石或CBN;
所述磨料的平均粒径为20~60微米;
所述的芯线采用镀铜的琴钢丝;所述的镀铜的琴钢丝的直径为0.10~0.20毫米;
所述磨料的粒径与芯线的直径的比例在18%~32%。

3、
  根据权利要求1所述的切割硬、脆性材料的丝锯,其特征在于,所述金刚石或CBN表面镀覆的金属为镍、铜、钛、钨其中的一种或镀覆含有以上金属元素的合金;
所述的镀铜的琴钢丝的直径为0.14~0.18毫米;
所述磨料的粒径与芯线的直径的比例为22%~28%。

4、
  根据权利要求3所述的切割硬、脆性材料的丝锯,其特征在于,
所述芯线的直径为0.10~0.20毫米;
所述磨料的平均粒径为20~60微米;
所述内层UV固化树脂结合剂的厚度为磨料平均粒径的1/4~1/2;
所述外层热固化树脂结合剂的厚度在磨料平均粒径的1/3~2/3。

5、
  根据权利要求1所述的切割硬、脆性材料的丝锯,其特征在于,
所述的内层UV树脂结合剂采用丙烯酸树脂或环氧树脂或两种树脂的混合物,该树脂中加有光引发剂、促进剂和填料;
所述的外层热固化树脂结合剂由热固化树脂和填料组成,热固化树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂或环氧树脂,或以上树脂的混合物;所述外层热固化树脂的的填料为超细金刚石粉、超细铜粉,以及氧化铝、碳化硅、氧化铈、氧化铬、氧化钛中的一种或几种。

6、
  根据权利要求5所述的切割硬、脆性材料的丝锯,其特征在于,
所述内层UV树脂的光引发剂采用阳离子型;
所述内层UV树脂的促进剂占树脂重量的0.5%~10%;
所述内层UV树脂的填料选自:氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化铬、氧化钛中的一种或几种;该填料在内层UV树脂结合剂中的重量比为1~30%;
所述外层热固化树脂的的填料中,氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化铬、氧化钛中的一种或几种重量比为1~25%;超细金刚石粉在结合剂中的重量比为1~15%;超细铜粉的重量比为1~15%。

7、
  根据权利要求6所述的切割硬、脆性材料的丝锯,其特征在于,
所述填料在外层热固化树脂中的重量比为15~25%;
所述外层热固化树脂的的填料中,氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化铬、氧化钛中的一种或几种重量比为10~20%;超细金刚石粉在结合剂中的重量比为5~10%;超细铜粉的重量比为5~10%;
所述的光引发剂选自二苯碘鎓盐或三苯硫鎓盐,其用量为内层UV树脂质量的0.05~2%;
所述的促进剂为1-氮杂环丙烯、含乙烯基膦的化合物、硫化型链转移剂、硫代乙醇酸异葵酯或十二烷基硫醇的一种或多种。

8、
  根据权利要求1~7之一所述的切割硬、脆性材料的丝锯,其特征在于,
所述内层树脂结合剂的厚度为5~30微米;
所述外层热固化树脂结合剂的厚度为8~40微米;
制成后的丝锯的外径范围是0.22~0.29毫米。

9、
  一种权利要求1所述的切割硬、脆性材料的丝锯的制造方法,其特征在于,步骤如下:
(1).配料:按照比例称量UV固化树脂和填料,经过搅拌制成UV树脂结合剂;按照比例称量热固化树脂和填料,经过搅拌制成热固化树脂结合剂;
(2).金属丝芯线经过表面处理,清洗,干燥;
(3).在芯线表面均匀涂覆一层UV树脂结合剂;
(4).将磨料连续地、均匀地嵌入UV树脂结合剂,并单层分布在芯线的周围;
(5).经过UV固化装置,结合剂固化成型,磨料被固定在芯线周围;
(6).接着在表面均匀涂覆一层热固化树脂结合剂;
(7).通过加热保温装置固化成型。

10、
  根据权利要求9所述的切割硬、脆性材料的丝锯的制造方法,其特征在于,所述的各步骤为连续、快速地进行:所述芯线在传动装置的牵引下,连续通过丝盘放线、表面处理、清洗、干燥、内层UV树脂结合剂涂覆、粘接磨料、UV固化、外层热固化树脂结合剂涂覆、热固化和收排线成盘,整个过程是连续传动的,传动速度最高为50米/分钟。

说明书

切割硬、脆性材料的丝锯及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种切割工具,具体涉及一种半导体和太阳能等行业切割硅、石英晶体等硬、脆性材料用的新型丝锯及其制造方法。
背景技术
国外于上世纪70年代提出了用丝锯切割脆性半导体材料的工艺,80年代出现了可用于硅片切割的丝锯。进入90年代尤其是近几年来,丝锯得到了快速发展,对其研究也更为深入。由于固结磨料切割丝锯成本比较昂贵,所以目前无论国内和国外,线切割使用的丝锯主要还是使用悬浮磨料切割。但是,固结磨料切割因为低能耗、使用环境无污染、切削效率高、加工精度高等优点已经开始逐步替代悬浮磨料切割。
国内研究的重点集中在电镀法和焊料法等金属结合剂丝锯。由于采用传统的镍镀技术只能得到数公里长的锯丝,因此,电镀丝锯发展缓慢;而焊料法由于工艺不够成熟,对于长距离丝锯的制造工艺,此项技术还处于研究阶段。
国外采用热固化树脂作为结合剂生产的金刚石丝锯比电镀法生产的金刚石丝锯生产率高,成本有所降低,目前市场上使用的固结磨料长丝锯大多为国外生产的此类产品,但是中国国外并没有将此项技术通过专利或论文公开。国内对于热固化树脂丝锯的制造工艺,由于不能解决树脂完全固化前传动中的困难,目前主要集中在短距离丝锯,长丝锯研究开展较少。
日本有学者提出了使用UV固化树脂取代传统热固化树脂作为结合剂固结磨料的新方法,树脂结合剂与磨料混合在一起同时涂覆在芯线的表面,然后经过UV固化装置固化成型。但是这种工艺容易导致磨料在涂覆装置的模具孔内团聚而影响磨料在丝锯中的分布,一般情况下,丝锯长度超过1千米就很难有磨料的带出。同时,高收缩率UV固化树脂的强度以及树脂与磨粒把持力较低,而低收缩率树脂又不能形成磨料的良好出刃,所以目前UV树脂固化方法没能形成实际生产应用,还处于研究阶段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切割硬、脆性材料的丝锯及其制造方法,本发明综合了热固化树脂结合剂和UV固化树脂结合剂的优点,以解决热固化树脂完全固化前传动方面的难点;同时,这种工艺方法又能够有效地克服传统UV固化方式涂覆过程中磨料易团聚的问题。
本发明的技术方案如下:一种切割硬、脆性材料的丝锯,在芯线上通过结合剂固定有磨料,其特征在于,所述的结合剂由内层UV树脂结合剂和外层热固化树脂结合剂构成;其中,所述的磨料在芯线周围均匀、连续、单层分布,磨料部分嵌入UV树脂结合剂,部分露在热固化树脂结合剂外形成出刃,其余部分被所述外层热固化树脂所包裹。
所述的磨料使用表面金属镀覆的金刚石或CBN。
所述金刚石或CBN表面镀覆的金属为镍、铜、钛、钨其中的一种或镀覆含有以上金属元素的合金。
所述的芯线使用镀铜的琴钢丝;所述的镀铜的琴钢丝选用0.10~0.20毫米直径。根据发明人试验研究,如使用小于0.10毫米直径的琴钢丝会导致丝锯的抗拉强度太低而容易折断;而不使用大于0.20毫米直径的琴钢丝是因为本发明制造的长距离丝锯主要用于切割多晶硅等高价值材料,太大的直径会使得切缝过大从而造成对材料的浪费。优选的琴钢丝的直径范围是0.14~0.18毫米,制成的丝锯的外径范围是0.22~0.29毫米。
本发明的新型丝锯使用表面金属镀覆的金刚石或CBN,表面镀有金属的金刚石或CBN,能够与树脂结合剂有更强的结合力。同时,在丝锯切削的过程中能够缓冲磨料与被切削材料高速摩擦形成的热量,减少磨料的脱落。
本发明的新型丝锯使用20~60微米平均粒径的磨料。磨料的粒径与芯线的直径的比例在18%~32%。当比例小于18%时,磨料的出刃太小,不能达到良好的切割效果。当比例大于32%时,磨料不能在芯线周围均匀分布。同时,过大的磨料粒径也会导致丝锯外径增加,从而导致切缝变宽。优选的比例是22%~28%,由于本发明采用0.10~0.20毫米芯线,所以本发明丝锯采用20~60微米平均粒径的磨料。磨料均匀、连续、单层地用结合剂固定在芯线的周围,单层磨料的优点是能够使得丝锯具有最小的直径,这样在切割过程中具有最小的切缝,能有效减少对材料的损耗。
本发明的新型丝锯包括内外两层树脂结合剂涂层,其中,内层树脂结合剂主要作用为将磨料与芯线粘接并固定,要求树脂固化速度快,与金属丝芯线结合力强。本发明中使用UV固化树脂结合剂作为内层涂层,通过调节树脂黏度、传动速度以及涂覆设备中模具孔径等控制内层涂层的厚度,使得其厚度在于磨料平均粒径的1/4~1/2。涂层厚度小于磨料平均粒径的1/4,则不利于树脂结合剂对磨料的固定;内层涂层(内层树脂结合剂)厚度大于磨料平均粒径的1/2,则将减少外层树脂结合剂的用量,不利于切削使用。本发明中,内层涂层(内层树脂结合剂)的厚度一般为5~30微米。所述的UV树脂结合剂包括树脂和填料。其中,UV树脂使用丙烯酸树脂或环氧树脂或两种树脂的混合物,优选的是树脂的光引发剂采用阳离子型,树脂中加入0.5%~10%的促进剂(所述的促进剂为1-氮杂环丙烯、含乙烯基膦的化合物、硫化型链转移剂、硫代乙醇酸异葵酯或十二烷基硫醇的一种或多种)以改善树脂与金属芯线的结合力;填料包括氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化铈、氧化铬、氧化钛中的一种或几种,填料在结合剂中的含量(重量比)为1~30%,优选的是含量为15~25%。
本发明的新型丝锯还包括外层树脂结合剂,外层树脂结合剂的主要作用为进一步固定磨料,并与内层树脂高强度结合。本发明中使用热固化树脂作为外层树脂结合剂,其特点是与磨料结合力强,在固化过程中有较高的收缩率,从而能够使磨料能够形成很好的出刃,保证丝锯的切削能力。通过调节树脂黏度、传动速度以及涂覆设备中模具孔径等控制外层涂层的厚度,使得其厚度在于磨料平均粒径的1/3~2/3。厚度过小,不利于对磨料的固定;厚度过大,不利于磨料的出刃。本发明中,外层涂层(外层热固化树脂结合剂)的厚度一般为8~40微米。所述的热固化树脂结合剂由热固化树脂和填料组成。热固化树脂主要为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂或以上树脂的混合物;填料包括无机填料、超细金刚石粉和超细铜粉。无机填料包括氧化铝、碳化硅、氧化铈、氧化钛中的一种或几种,在结合剂中的含量(重量比)为1~25%,优选的是含量为10~20%;超细金刚石粉在结合剂中的含量(重量比)为1~15%,优选的是含量为5~10%;超细铜粉在结合剂中的含量(重量比)为1~15%,优选的是含量为5~10%。
完成本申请第2个发明任务的方案是,上述切割硬、脆性材料的丝锯的制造方法,其特征在于,步骤如下:
(1).配料:按照比例称量UV固化树脂和填料,经过搅拌制成UV树脂结合剂;按照比例称量热固化树脂和填料,经过搅拌制成热固化树脂结合剂;
(2).金属丝芯线经过表面处理,清洗,干燥;
(3).在芯线表面均匀涂覆一层UV树脂结合剂;
(4).将磨料连续地、均匀地嵌入UV树脂结合剂,并单层分布在芯线的周围;
(5).经过UV固化装置,结合剂固化成型,磨料被固定在芯线周围;
(6).接着在表面均匀涂覆一层热固化树脂结合剂;
(7).通过加热保温装置固化成型。
所述的新型丝锯的制造方法包括对金属芯线进行表面处理、清洗和干燥,具体方法包括表面腐蚀、酸洗、碱洗、有机溶剂清洗、水洗、高温干燥和风干等,这些方法在以往公开过的文献中有多次报道,此处不再赘述。
所述的新型丝锯的制造方法包括先在芯线表面涂覆一层UV树脂结合剂;再将磨料通过专用装置嵌入树脂结合剂层;通过专用UV固化装置固化,将磨料牢固地固定在芯线周围;继续在以上固定了磨料的内层涂层表面涂覆一层热固化树脂;并在加热保温装置中固化成型。本发明的工艺流程与丝锯结构保证了磨料在丝锯表面的均匀连续分布,也保证了磨料的合适出刃,同时增加了树脂结合剂与芯线的结合力以及增强了磨料与树脂结合剂的结合力。
本发明的新型丝锯的制造方法包括内、外层树脂结合剂的配料。首先要对内、外层树脂结合剂所用填料分别进行称量和研磨搅拌,将填料分散均匀并达到所需超细粒径,根据配方,按照比例称量UV固化树脂和填料,经过搅拌制成UV树脂结合剂;按照比例称量热固化树脂和填料,经过搅拌制成热固化树脂结合剂。
本发明的新型丝锯的制造方法是一种快速生产长丝锯的方法,芯线在传动装置的牵引下,连续通过丝盘放线、表面处理、清洗、干燥、内层UV树脂结合剂涂覆、粘接磨料、UV固化、外层热固化树脂结合剂涂覆、热固化和收排线成盘,整个过程是连续传动的,传动速度最高可以达到50米/分钟。
本发明综合了热固化树脂结合剂和UV固化树脂结合剂的优点,解决了固化树脂完全固化前传动方面的难点;同时,本发明的新型丝锯的制造方法又能够有效地克服传统UV固化方式涂覆过程中磨料易团聚的问题。
附图说明
图1为丝锯横截面剖面结构示意图。
具体实施方式
以下通过实施例来说明本发明,但是制造方法和技术参数不构成对本发明的限制。为了进一步验证本发明的适用性,本发明还对根据本实施例制成的丝锯进行了切割试验。
实施例1:切割硬、脆性材料的丝锯,包括芯线、磨料和结合剂。如图1所示:芯线4使用镀铜的琴钢丝;磨料1使用表面金属镀覆的金刚石或CBN;结合剂包括内层UV树脂结合剂3和外层热固化树脂结合剂2。其中,磨料在芯线周围均匀、连续、单层分布,磨料部分嵌入UV树脂结合剂,部分露在热固化树脂结合剂外形成出刃,其余部分被热固化树脂所包裹。
制造工艺:(1)配料:称量氧化铝10g、氧化硅10g、碳化硅10g、氧化铈5g和氧化铬5g,UV树脂120g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量氧化铝15g、碳化硅15g、氧化铈15g、氧化钛15g,超细金刚石粉15g,超细铜粉15g,热固化树脂210g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。(2)金属芯线表面经过丙酮清洗和风干。(3)将以上芯线通过UV树脂涂覆装置在芯线表面均匀涂覆一层UV树脂结合剂。(4)通过专用装置将磨料连续地、均匀地嵌入UV树脂结合剂,并单层分布在芯线的周围。(5)经过专用UV固化装置,结合剂固化成型,磨料被固定在芯线周围。(6)接着在表面均匀涂覆一层热固化树脂结合剂。(7)通过加热保温装置固化成型。
本实施例中使用直径0.10毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为20微米的镀镍的人造金刚石,UV树脂采用双酚A型环氧树脂,热固化树脂使用酚醛树脂。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例2:制造工艺:(1)配料:称量氧化铝15g、氧化硅15g和碳化硅10g,UV树脂120g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量氧化铝20g、碳化硅20g、氧化铈20g,超细金刚石粉20g,超细铜粉20g,热固化树脂200g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.10毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为24微米的镀钛的人造金刚石,UV树脂采用丙烯酸树脂,热固化树脂使用酚醛树脂。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例3:制造工艺:(1)配料:称量氧化铝20g、氧化铈15g和氧化铬15g,UV树脂150g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量氧化铝30g、碳化硅20g、氧化钛10g,超细金刚石粉25g,超细铜粉10g,热固化树脂220g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.14毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为30微米的镀铜的人造金刚石,UV树脂采用丙烯酸树脂,热固化树脂使用聚酰亚胺树脂。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例4:制造工艺:(1)配料:称量氧化铝15g、氧化硅15g和碳化硅10g,UV树脂120g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量碳化硅30g、氧化铈30g,超细金刚石粉20g,超细铜粉20g,热固化树脂200g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.14毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为34微米的CBN,UV树脂采用双酚A型环氧树脂,热固化树脂使用聚酰亚胺树脂。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例5:制造工艺:(1)配料:称量氧化铝20g、氧化硅30g,UV树脂150g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量氧化铝15g、碳化硅15g、氧化铈15g、氧化钛15g,超细金刚石粉15g,超细铜粉15g,热固化树脂210g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.16毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为38微米的镀钛的人造金刚石,UV树脂采用丙烯酸树脂和环氧树脂的混合物,热固化树脂使用聚酰亚胺树脂和环氧树脂混合物。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例6:制造工艺:(1)配料:称量碳化硅15g、氧化铈10g和氧化铬5g,UV树脂120g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量碳化硅15g、氧化钛15g,超细金刚石粉25g,超细铜粉25g,热固化树脂200g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.16毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为40微米的镀铜的人造金刚石,UV树脂采用丙烯酸树脂和环氧树脂的混合物,热固化树脂使用酚醛树脂和环氧树脂的混合物。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例7:制造工艺:(1)配料:称量氧化铝10g、碳化硅10g和氧化铬5g,UV树脂125g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量碳化硅25g、氧化铈15g,超细金刚石粉20g,超细铜粉20g,热固化树脂220g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.18毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为40微米的镀钛的人造金刚石,UV树脂采用丙烯酸树脂,热固化树脂使用聚酰亚胺树脂和酚醛树脂的混合物。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例8:制造工艺:(1)配料:称量氧化硅30g和氧化铈10g,UV树脂120g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量碳化硅15g、氧化钛25g,超细金刚石粉10g,超细铜粉20g,热固化树脂230g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.18毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为45微米的镀钨的人造金刚石,UV树脂采用双酚A环氧树脂,热固化树脂使用酚醛树脂。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例9:制造工艺:(1)配料:称量氧化铝10g和氧化铬20g,UV树脂170g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量氧化铈35g、氧化钛25g,超细金刚石粉10g,超细铜粉15g,热固化树脂215g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.20毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为50微米的镀镍的人造金刚石,UV树脂采用丙烯酸树脂,热固化树脂使用聚酰亚胺树脂。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
实施例10:制造工艺:(1)配料:称量氧化铝20g、氧化硅20g和氧化铬15g,UV树脂145g,混合,用磁力搅拌机搅拌均匀制成UV树脂结合剂备用;称量氧化铝15g、氧化铈35g、氧化钛20g,超细金刚石粉15g,超细铜粉15g,热固化树脂200g,用磁力搅拌机搅拌均匀制成热固化树脂结合剂备用。制造工艺(2)~(7)同实施例1。
本实施例中使用直径0.20毫米镀铜的琴钢丝,磨料使用平均粒径为55微米的镀铜的人造金刚石,UV树脂采用双酚A环氧树脂,热固化树脂使用环氧树脂。
本实施例制成的丝锯技术参数见下表1,切割性能指标见下表2。
为了对本实施例制成的丝锯的内层和外层结合剂的厚度进行分析,本发明使用日本电子公司(JEOL)5610LV扫描电镜和美国热电公司(NORAN)Vantage能谱仪对丝锯的横截面进行了研究,丝锯样品采集为每公里采集两个样,以下表1中丝锯的技术参数都是平均数。
研究树脂结合剂与金属芯线的结合强度,本发明采用百格法,即在用同样方法表面处理过的铜片表面涂覆UV树脂结合剂,涂层厚度尽量与实施例所要求的厚度等同,用UV固化灯固化,然后在10cm*10cm的面积上,用细刀片平均划出1mm*1mm的小格100个,弯曲铜片,然后数出未从铜片表面剥离的格数。
表1丝锯技术参数

  实  施  例1  实  施  例2  实  施  例3  实  施  例4  实  施  例5  实  施  例6  实  施  例7  实  施  例8  实  施  例9  实  施  例  10  芯线直径  (mm)  0.10  0.10  0.14  0.14  0.16  0.16  0.18  0.18  0.20  0.20  磨料平均粒径  (微米)  20  24  30  34  38  40  40  45  50  55  内层结合剂厚  度(微米)  7  8  10  11  13  15  15  17  20  23  uv结合剂与芯  线结合强度  95  78  81  92  83  86  80  90  77  93

  (格数)  外层结合剂厚  度(微米)  9  11  14  16  18  20  21  23  26  28  丝锯直径(mm)  0.16  0.17  0.22  0.23  0.25  0.26  0.28  0.29  0.32  0.33  丝锯长度(km)  5  5  5  5  5  5  5  5  5  5  传动速度  (m/min)  18  49  47  15  27  25  40  12  33  9

注:以上含量%都是指重量%
本发明使用日本进口MITSUBISHI(三菱)线切割数控机床进行切割试验,材料使用长方形晶体硅,长*宽*高:200mm*50mm*50mm,主要切割工艺条件如下:切割线速度为150~500m/min,切割进给量为0.30~0.80mm/min,丝锯张力为30N,切割时间为10min,自来水冷却。
为研究磨料与树脂结合剂的结合强度,本发明选择对切割使用过的丝锯表面的金刚石脱落数量进行计数,脱落数量越少,说明磨料和树脂结合剂结合强度越大。
表2丝锯切割性能指标
  实施  例1  实施  例2  实施  例3  实施  例4  实施  例5  实施  例6  实施  例7  实施  例8  实施  例9  实施  例10  切割线速度  (m/min)  350  330  330  310  300  280  260  260  250  250  切割进给量  (mm/min)  0.45  0.48  0.50  0.50  0.52  0.52  0.55  0.56  0.65  0.65  切割表面平整  度(mm)  0.003  0.004  0.007  0.005  0.003  0.002  0.006  0.004  0.007  0.005  磨料脱落平均  数(颗/分米)  14  11  16  10  5  7  14  10  13  11

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切割硬、脆性材料的丝锯及其制造方法,丝锯是在芯线上通过结合剂固定有磨料,特征是结合剂由内层UV树脂结合剂和外层热固化树脂结合剂构成;磨料在芯线周围均匀、连续、单层分布,磨料部分嵌入UV树脂结合剂,部分露在热固化树脂结合剂外形成出刃,其余部分被所述外层热固化树脂所包裹。磨料采用表面金属镀覆的金刚石或CBN;芯线采用镀铜的琴钢丝。制造方法连续、快速进行:芯线在传动装置的牵引下连续通过丝盘放线、表面处理。

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