光伏行业专用电镀金刚石线锯的研制

【摘要】：近年来随着太阳能光伏发电的迅猛发展,以电镀金刚石线锯为代表的金刚石工具在硅锭开方和切片领域得到了广泛的应用。电镀金刚石线锯取代普通砂浆线加工多晶硅、蓝宝石等硬脆材料成为以后发展的趋势。本文对电镀金刚石线锯的制备以及相应生产设备的设计制造进行了研究。本文提出了电镀金刚石线锯新的上砂方式—辊轮刷镀法,并对其进行了研究。研究内容主要包括：辊轮刷镀法上砂槽的设计与制造,此方法上砂固结的原理并确定最佳工艺参数,柔软剂对锯丝拉伸强度和抗弯折性能的影响。 本文实验采用Φ0.25mm的琴钢丝作为基体,磨料采用河南豫星华晶微钻有限公司出品的粒径20-35μm普通金刚石微粉和粒径为22-38μm的镀膜金刚石微粉。试验表明,落砂法连续电镀制造金刚石线锯,线锯传输速度慢,微粉难以固结与基体上。埋砂法制造金刚石线锯,允许使用阴极电流密度小,线锯传输速度慢,对收放线设备的精度要求高,上砂量不稳定,不适合大规模生产。然而,滚轮刷镀法弥补了这些不足。采用辊轮刷镀法上砂,可以制造出质量稳定、上砂密度均匀、镀层与基体结合良好的金刚石线锯。经优化改造的辊轮刷镀法生产设备可以应用于规模化生产。 采用辊轮刷镀法上砂,普通微粉和镀膜微粉的最佳电流密度分别为3A/dm2、15.3A/dm2,相应的线锯传输速度为0.21m/min、1m/min.这种方式提高了电镀金刚石线锯制造的速度,缩短了电镀时间。通过在试验机上对玻璃棒进行切割试验,结果表明：辊轮刷镀法所制备的线锯切割锋利,切口平整,镀层对微粉的固结牢固,无毛刺和微裂纹。 根据辊轮刷镀法上砂原理及工艺参数的要求,设计了一套制造电镀金刚石线锯的小型设备,包括上砂槽、预镀槽、加厚槽的结构设计,前处理槽子的设计以及相应的简单机械传动设计。 【关键词】：辊轮刷镀法 上砂密度 阴极电流密度 柔软剂
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 绪论10-20
• 1.1 本课题研究的目的和意义10-13
• 1.2 金刚石线锯的应用13-15
• 1.2.1 金刚石线锯在光伏行业的应用14
• 1.2.2 金刚石线锯在LED行业的应用14-15
• 1.3 金刚石线锯的切割作业形式15-17
• 1.4 金刚石线锯的制造工艺17-19
• 1.5 本课题研究的主要内容19-20
• 2. 电镀金刚石线锯上砂工艺的选择20-27
• 2.1 线锯制造工艺流程20
• 2.2 上砂方式的选择20-24
• 2.2.1 埋砂法上砂21-22
• 2.2.2 落砂法上砂22-23
• 2.2.3 刷镀法上砂23-24
• 2.3 辊轮刷镀法上砂的原理24-25
• 2.4 小结25-27
• 3. 电镀金刚石线锯设备的设计及制造27-37
• 3.1 基体前处理槽的设计与制造27-29
• 3.1.1 除油槽的设计与制造27-28
• 3.1.2 水洗槽和活化槽的设计及制造28-29
• 3.2 预镀和加厚槽的设计与制造29-31
• 3.2.1 预镀槽的设计及制造29-30
• 3.2.2 加厚槽的设计和制造30-31
• 3.3 电镀槽的优化设计31
• 3.4 上砂槽的设计与制造31-35
• 3.4.1 辊轮刷镀法上砂槽的设计和制造31-33
• 3.4.2 落砂法上砂槽的设计和制造33-34
• 3.4.3 埋砂法上砂槽的设计和制造34-35
• 3.5 上砂方式的优化设计35-36
• 3.6 小结36-37
• 4. 电镀金刚石线锯的制造37-67
• 4.1 实验材料的选择37-39
• 4.1.1 基体材料的选择37
• 4.1.2 金刚石微粉的选择37-38
• 4.1.3 电镀液的选择38-39
• 4.2 前处理工艺39-40
• 4.2.1 电解除油39-40
• 4.2.2 水洗40
• 4.2.3 活化40
• 4.3 普通金刚石微粉上砂工艺参数的设定40-45
• 4.3.1 理想上砂模型40-41
• 4.3.2 温度和pH值的设定41
• 4.3.3 辊轮刷镀法上砂电流密度的设定41-45
• 4.4 镀膜金刚石微粉辊轮刷镀法上砂工艺参数的设定45-52
• 4.4.1 镀膜金刚石微粉的性能45-46
• 4.4.2 温度和PH的确定46
• 4.4.3 辊轮刷镀法上砂电流密度的设定46-50
• 4.4.4 钢丝线基体传输速度的设定50-52
• 4.5 预镀和加厚工艺参数的设定52-54
• 4.5.1 预镀工艺参数的设定52-53
• 4.5.2 加厚工艺参数的设定53-54
• 4.6 后续处理54-55
• 4.7 落砂法电镀工艺参数的设定55-59
• 4.7.1 上砂工艺参数的设定55-56
• 4.7.2 预镀和加厚工艺参数的设定56-59
• 4.8 埋砂法电镀工艺参数的设定59-63
• 4.8.1 埋砂法上砂的工艺参数59-60
• 4.8.2 预镀和加厚工艺参数60-63
• 4.9 柔软剂对金刚石线锯性能的影响63-65
• 4.10 小结65-67
• 5. 线锯质量检测与切割性能67-70
• 5.1 线锯质量检测67-68
• 5.2 切割装置与工艺参数68-70
• 6. 结论70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间发表的学术论文和专利目录75

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