一种金刚线上砂方法及上砂装置
阅读说明：本技术 一种金刚线上砂方法及上砂装置 (Diamond wire sanding method and sanding device ) 是由 朱玉祥 叶琴 侯汉卿 郭震 廖磊华 于 2021-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及切割线技术领域,特别涉及一种金刚线上砂方法及上砂装置。本发明上砂方法包括如下步骤：S1：将粘结剂溶液涂覆在金刚线母线上形成粘结剂层；S2：使砂粒浮在涂覆有粘结剂的金刚线母线周围形成流沙层,流沙层中的砂粒均匀粘附在粘结层上。采用本发明方法生产的金刚线可以在母线上形成均匀的单层砂粒,砂颗粒高度一致,得到的金刚线生产效率高,切割能力好。(The invention relates to the technical field of cutting lines, in particular to a diamond wire sanding method and a sanding device. The sanding method comprises the following steps: s1: coating the binder solution on the diamond wire bus to form a binder layer; s2: and enabling sand particles to float around the diamond wire bus coated with the binder to form a quicksand layer, wherein the sand particles in the quicksand layer are uniformly adhered to the bonding layer. The diamond wire produced by the method can form uniform single-layer sand grains on the bus, the sand grains are consistent in height, and the obtained diamond wire is high in production efficiency and good in cutting capacity.)
技术领域
本发明涉及切割线
技术领域
，特别涉及一种金刚线上砂方法及上砂装置。背景技术
在光伏、半导体、LED等行业中，利用金刚线切割工艺，将硬脆材料如单晶硅、多晶硅、蓝宝石等材料切片，是目前最常用最高效成本最低的生产工艺。
金刚线的上砂工艺方法是金刚线制备的关键工艺，目前金刚线上砂工艺主要有：
1、金刚砂与金属镀层联合上镀工艺：将金刚砂颗粒与含有镍离子、氨基磺酸等成分的镀液混合，并搅拌，使金刚砂悬浮在镀液中。将金刚线母线直接置于镀液中，加电流在母线上电镀镍层，这个过程中也会金刚砂镀覆在母线上。为了不使金刚砂颗粒团聚在一起，通常镀液中要加入一定剂量的润湿剂、分散剂等成分。此上砂工艺会在镍金属镀层中形成有高低落差的多层金刚砂。在切割硬脆材料如单晶硅时，其只有最外面一层能够与硅材料接触的金刚砂参与切割，有效参与切割的金刚砂只占总上砂量的一小部分，金刚砂使用效率低，成本高。
2、树脂金刚线工艺：将酚醛树脂等树脂类高分子材料与金刚砂加热形成混合物，然后挤压涂覆在金刚线母线上，待树脂冷却凝固后形成树脂固结金刚砂的金刚线。该工艺方法是要将母线通过熔融态的树脂和金刚砂混合物，而熔融态的树脂温度在200-320℃之间。母线通过如此高的温度场后，会导致的强度下降，从而造成其破断力降低。同时，树脂凝固后的固结力不强，金刚砂容易发生脱落。
3、机械压入法上砂工艺：利用直径比母线直径略大的孔模，直接将金刚砂压到母线表面上，或者先在母线上预镀一层软金属镀层，将金刚砂压到镀层中，然后再次镀镍作为加固镀层，使金刚砂颗粒固结住形成金刚线。该方法难以控制砂粒均匀，同时金刚砂压入的方式会引起母线损伤，增加断线风险。
目前传统的上砂方法容易发生金砂粒不均、粘附力不强及对母线有损伤等不足，导致金刚线切割效率不高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种新的金刚线上砂方法以及上砂装置，从而使得上砂更均匀精准，使所得到的金刚线的切割能力更好。
为了实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种金刚线上砂方法，包括如下步骤：
S1：通过刷辊将粘结剂溶液涂覆在金刚线母线上形成粘结剂层；
S2：使砂粒浮在涂覆有粘结剂层的金刚线母线周围形成流沙层，流沙层中的砂粒均匀粘附在粘结剂层上。刷辊涂覆使得粘结剂层厚度可控，且涂覆更加均匀。
优选的，所述步骤S1之前对金刚线母线进行预处理，所述预处理包括酸洗、水洗、碱洗中的一种或多种；所述步骤S2之后对粘附有砂粒的金刚线进行电镀加厚。预处理可以保证金刚线成品的质量；通过电镀加厚，进一步使得砂粒粘附牢固，金刚线使用时不易脱落。
优选的，所述粘结剂层为0.1μm～10μm。粘结剂层过薄则会导致砂粒粘结不牢；粘结剂层过厚则会导致金刚线母线上的粘结剂层厚度不均，最后影响成品金刚线的性能。
优选的，所述步骤S1中的涂覆方式为刷辊浸入粘结剂溶液中，通过刷辊转动将粘结剂刷覆在金刚线母线上，所述的粘结剂溶液通过液面自动控制装置控制粘结剂溶液的液面与刷辊的接触程度，所述刷辊转动方向与金刚线母线运动方向相同或相反，刷辊浸入粘结剂溶液中的深度≥2/3刷辊直径的，所述刷辊的转动速率为10转/分钟～500转/分钟。
优选的，所述步骤S2中，为利用气体吹浮方式使砂粒浮在涂覆有粘结剂层的金刚线母线周围形成流沙层，通过气流作用，砂粒均匀粘附在粘结剂层上。气体吹浮方式不仅可以控制砂粒的浓度，还可以使得砂粒粘附更加均匀，形成单层砂粒层，防止团聚。
进一步优选的，所述气体吹浮方式的吹气压力在0.1pa-500pa之间，所述砂粒的粒径为20um-100um。
前述任一项所述的金刚线上砂方法所用的上砂装置，包括预处理装置、粘结剂涂覆装置、砂粒粘附装置及电镀装置。
优选的，所述的预处理装置包括酸洗池、水洗池、碱洗池中的一种或多种。
优选的，所述粘结剂涂覆装置包括粘结剂溶液盛放装置，液面自动控制装置和至少一组刷辊，所述刷辊转动方向与金刚线母线运动方向相同或相反，所述一组刷辊包括上刷辊和下刷辊，所述上刷辊和下刷辊的侧边均设置有凹槽，所述上刷辊和下刷辊边缘接触以使上刷辊和下刷辊的侧边的凹槽形成供金刚线母线通过的空芯，所述下刷辊浸入粘结剂溶液中；
所述液面自动控制装置包括粘结剂溶液添加装置、浮子和连杆，所述粘结剂溶液添加装置与粘结剂溶液盛放装置通过导管连接，所述浮子浮于粘结剂溶液中，所述浮子与连杆一端连接，连杆的另一端设置有活塞，所述活塞塞入所述导管中；
当粘结剂溶液液面下降，浮子随之下降，带动连杆转动，活塞上移，从而将粘结剂溶液添加装置中的粘结剂溶液泵入粘结剂溶液盛放装置。
优选的，所述砂粒粘附装置包括吹气装置、上砂室，所述吹气装置与上砂室底部连通，所述上砂室底部设置有砂粒层，在位于砂粒层上部的上砂室设置有过滤网，位于过滤网的上部的上砂室设置有供金刚线母线穿过的通孔，所述过滤网的孔径在20um-100um之间。此处的过滤网可以是固定设置的过滤网，也包括可拆卸更换的过滤网。
有益效果
本发明通过在金刚线母线上先刷一层粘结层，再上砂，从而保证了上砂的均匀性。
本发明采用刷辊装置控制胶层厚度，保证粘结剂层厚度均匀并且能够完全覆盖金刚线母线，有利于上砂均匀稳定。
本发明采用浮砂沉积粘附在金刚线母线的粘结剂层上的方式，使得金刚线上颗粒均匀，不会产生团聚问题。利用此方法生产的金刚线可以在母线上形成均匀的单层金刚砂，颗粒高度一致，生产效率高，切割能力好。
本发明的上砂装置的砂粒粘附装置中设置过滤网，一方面可以过滤掉过大的砂粒，另一方面还可以通过调整过滤网的孔径，从而控制上砂室内的砂粒浓度。
本发明能够改善目前金刚线上砂工艺的不足，提高金刚线上砂的效率与质量。
附图说明
图1为本发明实施例示出的电镀金刚线上砂方法的流程示意图。
图2为本发明实施例示出的电镀金刚线上砂装置的细节示意图。
图3为本发明实施例示出的图1对应实施例中步骤S1中的粘结剂刷辊细节示意图。
图4为本发明实施例示出上砂后金刚线细节示意图。
图5为本发明实施例示出的过滤网细节示意图。
1、金刚线母线；2、预处理装置；3、连杆；4、粘结剂添加装置；5、浮子；6、上刷辊；7、下刷辊；8、粘结剂溶液盛放装置；9、过滤网；10、吹气装置；11、砂粒层；12、悬浮颗粒；13、电镀装置；14、引线轮；15、砂粒；16、粘结剂涂层；17、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“母线”、“上砂”、“粘结剂”应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参照图1，其为本发明实施例示出的金刚线上砂方法的流程示意图。包括如下步骤：
S1：通过刷辊将粘结剂溶液涂覆在金刚线母线上形成粘结剂层；
S2：使砂粒浮在涂覆有粘结剂层的金刚线母线周围形成流沙层，流沙层中的砂粒均匀粘附在粘结剂层上。
本发明中金刚线母线的材质可以是金属或者非金属，例如低碳钢、中碳钢、高碳钢、钨丝或树脂纤维等。
所述的粘结剂溶液是常用粘结剂与水、酒精、乙醚或丙酮等混合溶液，粘结剂和溶剂按照一定的比例进行配比，在生产过程中根据其比例的变化进行补加调整。粘结剂层16的厚度为0.1μm～10μm。
本发明的步骤S1中的涂覆方式为刷辊浸入粘结剂溶液中，通过刷辊转动将粘结剂刷覆在金刚线母线上，所述的粘结剂溶液通过液面自动控制装置控制粘结剂溶液液面与刷辊的接触程度，所述刷辊转动方向与金刚线母线运动方向相同(当然在其他实施例中，运动方向也可以相反)，刷辊浸入粘结剂溶液中的深度为刷辊直径的2/3以上，所述刷辊的转动速率为10转/分钟～500转/分钟。
本发明中使砂粒浮在涂覆有粘结剂的金刚线母线周围的方式可以有多种，本发明采用气体吹浮的方式，该方式利用气体吹浮将砂粒吹入上砂室，使得砂粒形成流沙层，弥散在金刚线母线1周围，通过气流作用，砂粒均匀粘附在粘结剂层上。砂粒的材料可以为金刚砂，也可以为CBN颗粒、Al2O3颗粒或者SiC颗粒，或者这些颗粒的混合物。通过吹浮的方式上砂的方法不会出现颗粒团聚的问题，浮砂比传统的埋砂法更高效更节约成本。
S2步骤可以通过控制压缩空气装置的功率控制砂室里浮砂的浓度，从而更好地控制上砂颗粒数。
本实施例优选的所述气体吹浮方式的吹气压力在0.1pa-500pa之间，所述砂粒的粒径为20um-100um。
当然，在步骤S1之前可以对金刚线母线进行预处理，以保证最佳上砂效果，所述预处理包括酸洗、水洗、碱洗中的一种或多种。
如图2所示，本发明还包括一种金刚线上砂方法所用的上砂装置，其特征在于，包括预处理装置2、粘结剂涂覆装置、砂粒粘附装置及电镀装置13。
预处理装置2包括酸洗池、水洗池、碱洗池中的一种或多种，酸洗池、水洗池、碱洗池可以同时设置有多个，或者间隔设置，可根据需要进行调整。
如图2所示，所述的粘结剂涂覆装置包括粘结剂溶液盛放装置8，液面自动控制装置，两组刷辊，所述一组刷辊包括上刷辊6和下刷辊7，所述下刷辊7浸入粘结剂溶液中，下刷辊7浸入粘结剂溶液中的深度为刷辊直径的2/3以上。
如图3所示，所述上刷辊6和下刷辊7的侧边均设置有凹槽17，所述上刷辊6和下刷辊7边缘接触，从而使得上下两个凹槽17形成空芯，以方便金刚线母线1穿过。
所述的液面自动控制装置还包括粘结剂溶液添加装置4、浮子5和连杆3，所述粘结剂溶液添加装置4与粘结剂溶液盛放装置8通过导管连接，所述浮子5浮于粘结剂溶液中，所述浮子5与连杆3连接，连杆3的另一端设置有活塞，所述活塞塞入导管中，当粘结剂溶液液面下降，浮子5随之下降，带动连杆3转动，带动活塞上移，从而将粘结剂溶液添加装置4中的粘结剂溶液泵入粘结剂溶液盛放装置8。
本发明所述的砂粒粘附装置包括吹气装置10、上砂室，所述吹气装置10与上砂室底部连通，所述上砂室底部设置有砂粒层11，在砂粒层11的上部设置有过滤网9，所述过滤网9的上部的上砂室设置有供金刚线母线1穿过的通孔，所述过滤网9的孔径在20um-100um之间。吹气装置10可以为空气压缩机等装置，过滤网9是不特指金属材质的网筛，同时也包括其他材质的网筛；过滤网9孔的形状可以为任意规则或者不规则形状，如图5所示，本实施例中过滤网9的过滤孔为椭圆形孔。过滤网9的设置，一方面可以过滤掉过大的砂粒，另一方面还可以通过调整过滤网9的孔径，从而控制上砂室内的砂粒浓度。
砂粒粘附装置后设置有电镀装置13。
本发明上砂装置的使用方法如下：
金刚线母线1经引线轮14进入预处理装置2，预处理结束后，进入砂粒粘附装置，经过上下辊轮涂覆粘结剂溶液，后进入砂粒粘附装置，砂粒粘附装置中，吹气装置10将砂粒层11中的砂粒吹浮形成悬浮颗粒12，悬浮颗粒12透过过滤网9后沉积在金刚线母线1上得到如图4所示的金刚线，可以看出，该金刚线包括金刚线母线1，以及在金刚线母线1外侧的粘结剂层16，在粘结剂层16上均匀设置有砂粒15，砂粒15部分露出粘结剂层16。
后将沉积有砂粒15的金刚线母线1继续进入电镀装置13，进一步电镀以固定砂粒。
在本申请所提供的实施例中，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的相似方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明实施例的装置、方法。
另外，在本申请实施例中的各功能装置可以集成在一起形成一个整体装置，也可以是某个装置单独存在，也可以两个或两个以上装置形成一个独立的部分。
本说明书中的实施例均采用金刚线实际生产工艺过程先后顺序描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例中的特征可以相互结合。以上仅为本发明的优选实施例而已，仅用于说明本发明的研究方法以及相关设备，并不用于限制本发明。