專利名稱：一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金剛石線鋸的制備方法，具體為一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
線鋸切割技術(shù)主要用于硅片、寶石、陶瓷、水晶等硬脆材料的切割，具有良好的發(fā)展前景。游離磨料線鋸切割技術(shù)，即邊切割邊向鋼絲供應(yīng)帶有磨料漿液的切割方式，該工藝存在的缺點易造成硅片表層較深的損傷層、表面粗糙度及面形精度難以控制、切割效率低、磨料消耗大、作業(yè)環(huán)境惡劣等。為解決以上問題，固結(jié)磨料線鋸切割技術(shù)逐漸發(fā)展起來，其制備方法包括樹脂結(jié)合劑固化技術(shù)和電鍍技術(shù)。樹脂結(jié)合劑金剛石線鋸具有成本低、制備速度快等優(yōu)點，但是其耐磨及耐熱性較差、磨料把持力較低。電鍍金剛石線鋸是將金剛石微粉用復(fù)合電鍍的方法固結(jié)在鋼絲基體上，具有耐熱及耐磨性高、切縫窄、切割面形精度高等優(yōu)點。但是，電鍍金剛石線鋸切割技術(shù)存在的缺點是(1)用直線型且單根的金屬絲作為基體，金屬絲有兩種或兩種以上的缺陷及殘余拉應(yīng)力，由此導(dǎo)致切割過程中，電鍍金剛石線鋸的突然斷裂；(2)隨著加工次數(shù)的增加，切屑附著于金剛石表面，由于金剛石磨粒自身的磨損及脫落等原因，切割性能逐漸下降；(3)成本高、生產(chǎn)效率低?；谝陨蠁栴}，人們進行電鍍金剛石絞合線鋸的研究，此線鋸的芯線采用絞合線。 電鍍金剛石絞合線鋸的優(yōu)點如下絞合線鋸的截面積較傳統(tǒng)線鋸減小，斷裂載荷下降；其由于有容屑槽，促進加工液的流入，改善了排屑性能；其切割效率最大可達(dá)傳統(tǒng)線鋸的2倍左右；其切割精度與傳統(tǒng)線鋸并無差異。但是，絞合線仍有兩種應(yīng)力，鋼絲生產(chǎn)過程中的殘余拉應(yīng)力和絞合過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，這兩種應(yīng)力導(dǎo)致線鋸的使用壽命縮短。目前，線鋸的發(fā)展趨勢是研發(fā)新型制備工藝，新型制備工藝需具有工藝簡單、成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，制備出的金剛石線鋸具有耐磨性好、力學(xué)性能及切割性能優(yōu)異、使用壽命長等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，以解決上述背景技術(shù)中的缺點。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn) 一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，包括以下步驟
第一步制備基線，選取直徑為0. 02 mm-2mm的金屬絲，將至少兩根金屬絲絞合在一起，絞合節(jié)距保持在0.2 mm-20 mm之間，并通過變形器進行變形，得到預(yù)變形基線；
第二步配制粉料，按照質(zhì)量百分比稱取60%-80%的金屬粉末、0%-30%的粘結(jié)劑、 10%-40%的金剛石，加入混料機中混合均勻，工藝參數(shù)為球料比1:1-8:1、轉(zhuǎn)速150 r/ min-500 r/min、混合時間 0. 5 h_8 h ；第三步制備線坯，將基線和粉料放入模具中，以預(yù)變形基線為中心，采用成形技術(shù)制得線坯，線坯中粉料層的徑向厚度為30Mm -IOOMm ；
第四步制備線鋸，將線鋸放入燒結(jié)爐中，首先以3°C /min -8°C /min升溫速度，升至 2000C -5000C，保溫 Omin-IOOmin ；再以 5°C /min -12°C /min 升溫速度，升至 800°C -1000°C， 保溫30 min -130 min，隨爐冷卻即得。本發(fā)明中，所述金屬絲的橫截面可以是圓形、矩形、S形、六角形、Z形、淚滴形中任何一種，線型為直線型，材料可以是鋼絲、不銹鋼絲、黃銅絲、鉬絲、鎢鉬絲中任何一種。本發(fā)明中，所述的預(yù)變形基線在長度方向上的形狀可以是波紋形、S形、U形、V形中任何一種，其周期為0. lmm-60mm。本發(fā)明中，所述的金屬粉末可以是鈷、鎳、鐵、銅、鈦、鉻、錳，或鈷、鎳、鐵、銅、鈦、 鉻、錳中至少兩種金屬粉末組成，其粒度為lMm-lOMffl。本發(fā)明中，所述粘結(jié)劑由骨架組元、填充劑和分散劑組成，骨架組元可以是聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、 聚對苯二甲酸乙二醇酯中的任何一種，比例占粘結(jié)劑的50%-70%，填充劑可以是石蠟、微晶蠟、植物油、乙酰苯胺中任何一種，比例占粘結(jié)劑的20%_40%，分散劑可以是硬脂酸、瓊脂、魚油、有機硅烷中任何一種，比例占粘結(jié)劑的10%_30%。本發(fā)明中，所述的金剛石粒度為5Mm-150Mm。本發(fā)明中，所述的成形技術(shù)可以擠壓成形、動磁壓制成形、粉漿浸涂成形中的任何一種。本發(fā)明中，所述的燒結(jié)爐可以是真空燒結(jié)爐、氣氛燒結(jié)爐。有益效果
本發(fā)明采用粉末冶金制備的預(yù)變形線金剛石線鋸，創(chuàng)新性采用橫截面為圓形或異型的金屬絲，由2-3根金屬絲經(jīng)過絞合器成為絞合線，并通過變形器使其長度方向形狀由直線變?yōu)椴y形、S形、U形、V形等線型，絞合預(yù)變形線作為基線，再采用粉末冶金法制備出預(yù)變形線金剛石線鋸。本方法具有以下優(yōu)點
所制備的預(yù)變形線金剛石線鋸，創(chuàng)新性提出使用圓形或異型金屬絲，由2-3根金屬絲絞合成線，再經(jīng)預(yù)變形處理后作為基線絞合線經(jīng)過預(yù)變形處理，在長度方向形成波紋形、S 形、U形、V形等線型，可以在基線內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，由此可以消除在金屬絲生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力，以及在絞合過程中產(chǎn)生的應(yīng)力；在切割過程中，這種壓應(yīng)力可以抵消部分過緊的拉應(yīng)力，保證線鋸不會瞬間斷裂。本發(fā)明預(yù)變形線金剛石線鋸，創(chuàng)新性采用粉末冶金法制備，該制備工藝不需要對基線及金剛石進行去污處理及清洗，使得工藝簡單、成本低、生產(chǎn)效率高；并且通過燒結(jié)工藝，金屬和金剛石與基線互擴散，使得金屬、金剛石與基線實現(xiàn)了冶金結(jié)合，其結(jié)合強度高， 增強了對金剛石的把持力，提高了金剛石線鋸的使用壽命。綜上所述，本發(fā)明預(yù)變形線金剛石線鋸的粉末冶金制備方法，創(chuàng)新性采用圓形或異型金屬絲絞合及預(yù)變形處理，并且首次采用粉末冶金法制備金剛石線鋸，預(yù)變形線金剛石線鋸具有強度高、柔韌性好、對金剛石把持力高、切割性能穩(wěn)定、不易斷裂、排屑性能好、 使用壽命長等優(yōu)點。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。實施例1
將兩根0. 15mm的淚滴狀金屬絲通過絞合器絞合成線，絞合節(jié)距為0. 5 mm,絞合線通過變形器將其在長度方向形狀變?yōu)橹芷跒镮Omm的波紋形，得到基線；配制粉料3Mffl鈷粉、 30Mm金剛石、粘結(jié)劑含量分別為60%、20%、20%，粘結(jié)劑由60%聚丙烯、30%石蠟及10%瓊脂組成；采用V型混料機混料，其工藝參數(shù)為球料比2:1、混料時間30min、轉(zhuǎn)速450r/min ；采用擠壓成形將粉料涂覆于基線上，擠壓成形工藝參數(shù)為溫度50°C，預(yù)壓壓力lOMPa，擠壓壓力30MPa，擠壓速度1. 5m/min，粉料層的徑向厚度45ΜΠ1 ；采用真空燒結(jié)，工藝參數(shù)為真空度10_3 Pa,以5°C /min的升溫速度升至300°C，保溫60min，再以8°C /min的升溫速度升至 800oC ,保溫60min，隨爐冷卻。以淚滴狀不銹鋼絲絞合預(yù)變形線為基線制備出的0. 35mm預(yù)變形線金剛石線鋸，抗拉強度3100MPa以上。用于藍(lán)寶石切片，切割次數(shù)為18次，切縫寬度為0. 37mm,切割表面粗糙度0. 27 μ m。實施例2
將兩根0. Imm的圓形鉬絲通過絞合器絞合成線，絞合節(jié)距為0. 2mm,絞合線通過變形器將其在長度方向形狀變?yōu)橹芷跒?mm的S形，作為基線；配制粉料5Mffl鎳粉和5Mm鈷粉(比例為2:l)、40Mffl金剛石，其含量分別為80%、20%;采用雙錐形混合器混合均勻，其工藝參數(shù)為球料比3:1、轉(zhuǎn)速360r/min、時間Ih ；采用動磁壓制成形，其工藝參數(shù)為壓力200MPa， 速度為lOOm/min，粉料層的徑向厚度60Mm ；采用氫氣燒結(jié)，工藝參數(shù)為=H2流量lOL/min，以 8°C /min的升溫速度升至850°C，保溫40min，隨爐冷卻。以兩根圓形鉬絲絞合預(yù)變形線作為基線制備出的0. ^mm預(yù)變形線金剛石線鋸，抗拉強度3300MPa以上。用于硅晶切片，切割次數(shù)為20次，切縫寬度為0. 3mm,切割表面粗糙度0. 25 μ m。實施例3
將兩根0. 15mm的Z形不銹鋼絲絞合成線，絞合節(jié)距為6mm，絞合線通過變形器將其長度方向形狀變?yōu)橹芷跒?mm的U形，作為基線；配制粉料8Mffl鐵粉和5Mm鉻粉(比例1:1)、 20Mm金剛石、粘結(jié)劑含量分別為60%、10%、30%，其中粘結(jié)劑由60%聚甲基丙烯酸甲酯、20% 植物油、20%硬脂酸組成；采用球磨機將粉料球磨混合均勻，工藝參數(shù)為球料比5:1、轉(zhuǎn)速 300r/min、球磨時間池；采用粉漿浸涂成形工藝，工藝參數(shù)為粉料層的徑向厚度50Mm，基線移動速度lOmm/min ；采用真空燒結(jié)工藝，工藝參數(shù)為真空度10_3 Pa,以7。C /min的升溫速度升至400°C，保溫30min，再以12°C /min的升溫速度升至1000°C，保溫40min，隨爐冷卻。以兩根Z形不銹鋼絲絞合預(yù)變形線作為基線制備出的0.34mm預(yù)變形線金剛石線鋸，抗拉強度3000MI^以上。用于硅晶切片，切割次數(shù)為30次，切縫寬度為0. 25mm，切割表面粗糙度 0. 28 μ m。實施例4
將兩根0. 25mm圓形鋼絲絞合成線，絞合線通過變形器將其長度方向形狀變?yōu)橹芷跒?15mm的S形，作為基線；配制粉料4Mm鎳粉、50Mm金剛石、粘結(jié)劑含量分別紋70%、20%、10%， 其中粘結(jié)劑由50%聚四氟乙烯、30%硬脂酸、20%乙酰苯胺組成；采用V型混料機混料，工藝參數(shù)為球料比1:1、轉(zhuǎn)速250r/min、混合時間證；采用擠壓成形，工藝參數(shù)為溫度80°C，預(yù)壓壓力5MPa，擠壓壓力40MPa，擠壓速度3m/min，粉料層的徑向厚度70Mm ；采用N2燒結(jié)， 工藝參數(shù)為N2流量5L/min，以8°C /min的升溫速度升至250°C，保溫80min，再以9°C /min 的升溫速度升至700°C，保溫120min，隨爐冷卻。以兩根圓形鋼絲絞合預(yù)變形線作為基線制備出的直徑為0. 57的預(yù)變形線金剛石線鋸，抗拉強度3400MPa以上。用于陶瓷切割，切割次數(shù)為33次，切縫寬度為0. 58mm,切割表面粗糙度0. 32 μ m。 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步制備基線，選取直徑為0. 02 mm-2mm的金屬絲，將至少兩根金屬絲絞合在一起，絞合節(jié)距保持在0.2 mm-20 mm之間，并通過變形器進行變形，得到預(yù)變形基線；第二步配制粉料，按照質(zhì)量百分比稱取60%-80%的金屬粉末、0%-30%的粘結(jié)劑、 10%-40%的金剛石，加入混料機中混合均勻，工藝參數(shù)為球料比1:1-8:1、轉(zhuǎn)速150 r/ min-500 r/min、混合時間 0. 5 h_8 h ；第三步制備線坯，將基線和粉料放入模具中，以預(yù)變形基線為中心，采用成形技術(shù)制得線坯，線坯中粉料層的徑向厚度為30Mm -IOOMm ；第四步制備線鋸，將線鋸放入燒結(jié)爐中，首先以3°C /min -8°C /min升溫速度，升至 2000C -5000C，保溫 Omin-IOOmin ；再以 5°C /min -12°C /min 升溫速度，升至 800°C -1000°C， 保溫30 min -130 min，隨爐冷卻即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，所述金屬絲的橫截面可以是圓形、矩形、S形、六角形、Z形、淚滴形中任何一種，線型為直線型，材料可以是鋼絲、不銹鋼絲、黃銅絲、鉬絲、鎢鉬絲中任何一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，所述的預(yù)變形基線在長度方向上的形狀可以是波紋形、S形、U形、V形中任何一種，其周期為 0. lmm-60mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，所述的金屬粉末可以是鈷、鎳、鐵、銅、鈦、鉻、錳，或鈷、鎳、鐵、銅、鈦、鉻、錳中至少兩種金屬粉末組成，其粒度為lMm-lOMm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑由骨架組元、填充劑和分散劑組成，骨架組元可以是聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的任何一種，比例為粘結(jié)劑的50%-70%，填充劑可以是石蠟、微晶蠟、植物油、乙酰苯胺中任何一種，比例為粘結(jié)劑的20%-40%，分散劑可以是硬脂酸、瓊脂、魚油、有機硅烷中任何一種，比例為粘結(jié)劑的10%-30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，所述的金剛石粒度為5Mm-150Mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，所述的成形技術(shù)可以擠壓成形、動磁壓制成形、粉漿浸涂成形中的任何一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，其特征在于，所述的燒結(jié)爐可以是真空燒結(jié)爐、氣氛燒結(jié)爐。
全文摘要
一種粉末冶金制備預(yù)變形線金剛石線據(jù)的方法，包括以下步驟制備基線，選取金屬絲，將至少兩根金屬絲絞合成線，并通過變形器進行變形，得到預(yù)變形基線；配制粉料，按照質(zhì)量百分比稱取金屬粉末、粘結(jié)劑、金剛石，加入混料機中混合均勻；制備線坯，將基線和粉料放入模具中，以預(yù)變形基線為中心，采用成形技術(shù)制得線坯；制備線鋸，將線鋸放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，隨爐冷卻即得。本發(fā)明制備方法工藝簡單、成本低、生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)的線鋸性能優(yōu)異、強度高、柔韌性好、對金剛石把持力高、切割性能穩(wěn)定、不易斷裂、排屑性能好、使用壽命長。
文檔編號B22F7/08GK102218537SQ20111014054
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月28日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:長沙泰維超硬材料有限公司