金刚线(金刚线上市公司)

电镀金刚石线锯质量检验与控制

周波教授级高工

郑州磨料磨具磨削研究所原副总工程师

国家磨料磨具质量监督检验中心原常务副主任

（声明：本人所讲的内容尽量避开敏感的具体数据或者是特殊物质的具体名称和用法用量。即便是由于不注意，所讲内容偶尔与谋企业相近或相似，也纯属偶然。再者由于本人水平有限，只是浅谈了一些基本的理念，供各位参考，目的是推动线锯行业健康发展，难免出现错误。敬请谅解）

第二讲 影响线锯质量的主要因素

2.1原辅材料

2.1.1 裸线（基线）—显微组织、抗拉强度 、屈服强度 、刚性（圈经）、抗扭强度等。目前多数厂家主要控制的是抗拉强度和刚性（圈径）。也有少数企业控制的比较严，控制指标包括屈服强度、显微组织、抗扭强度。

2.1.2 磨料（金刚石微粉）—微粉磨料是起主要切割作用的材料，磨料的质量的稳定直接影响电镀工艺和线锯产品的质量，因此必须严格控制。控制磨料的质量的主要技术指标包括：粒度粗细、分布宽度、粒度组成偏心率、颗粒形状。

2.1.3磨料镀覆

目前线锯生产上砂用的磨料大多是镀覆后的磨料，通常是在磨料表面通过化学镀或电镀的方式镀上一层金属镍，以便于上砂。镀层的厚度、镀层中某一特定元素含量的多少、以及镀层的表面粗糙度都对上砂与电镀工艺有直接的影响。因此磨料的表面镀覆必须与电镀工艺协调适应，否则导致产品质量不稳定，甚至严重影响产品质量。作为电镀工艺研究者应该知道自己的电镀工艺适应的是什么样的镀附磨料。不同的上砂工艺，对磨料镀覆层要求差别很大。以增重比为例，增重比要求从8%-50%不等，某种特定元素的含量要求从0-20%不等，磨料镀层表面要求有的要求表面光滑，有的要求表面粗糙。因此磨料的颗粒形状、磨料表面镀层、电镀工艺三者的协调一致非常重要。

2.1.4 化工原料或化学试剂。配置电镀液所需的化工原料或化学试剂要符合质量要求，严格控制杂质含量，尤其是铁（Fe）杂质的含量。杂质含量超标影响电镀液的稳定性，也就不利于线锯产品质量的稳定。

2.1.5 纯净水—是配置电镀液必不可少的辅助原料，纯净水如果不纯，达不到预定的要求，也会影响电镀工艺的稳定性，从而影响线锯产品的质量。

2.2 生产设备、仪器

生产设备主要是指线锯的生产线。线锯生产线通常是由直流电源、电镀槽、导轮、在线视频监控等部分组成。线锯的生产工艺过程通常包括基体线的活化处理、预镀、上砂、加厚镀、后（氢脆）处理等工序。

上砂工序是线锯生产的关键工序。生产线的上砂槽如果设计不合理或存在缺陷，就很难做出高质量的线锯。目前我们国家的线锯生产线大多是参考日本十几年前的线锯生产线而制造的。由于生产线的上砂槽设计存在一定的缺陷，严重影响了线锯产品质量的进一步提高和稳定。对于有实力的企业已在此基础上进行了大幅度的改进，甚至完全抛弃了原来的结构，进行了重新设计，取得了良好的效果。在此也希望线锯生产线制造企业，根据发展的需要，对生产线进行改进，以适应线锯生产技术发展的需要。

此处所说的仪器，包括原辅材料质量控制的检测仪器，生产过程监控仪器、产品质量终检用仪器。原辅材料检测仪器包括，拉力试验机、扭力试验机、显微组织分析仪、千分尺、微粉粒度分析仪、微粉颗粒形状分析仪、金刚石线锯表面形貌分析仪等。只有具备原辅材料以及产品质量的检验把关的能力，才能确保产品质量的稳定。

2.3 生产工 艺

线锯生产工艺是线锯生产的核心。线锯生产工艺包括电镀液的配方，电镀液的补充、特殊助剂的添加、基体线表面活化处理、预镀、上砂、镀层加厚、氢脆处理、在线视频监控等。表面活化处理，处理的不能太过，也就是经过活化处理工序后，基体丝径的减小不能大于1μm。

2.3.1上砂工序

上砂工艺是电镀工艺的关键工序，上砂不均或上砂量不够都影响产品质量。以70线为例，目前线锯存在的主要问题之一是线锯表面磨粒团聚现象良莠不齐，线锯表面磨粒团聚严重的，磨粒堆积粒径平均值最大的达到50多μm；分散性好的，磨粒堆积粒径平均值只有16μm。

线锯表面磨粒分散性的好坏主要取决于上砂工艺。上砂工艺是很复杂的一个工艺过程，必须慎重选择。上砂工艺分为卧式和立式上砂，磁性和非磁性上砂、裸砂上砂、镀覆磨料上砂。目前大多企业使用的是卧式磁性上砂，也有企业采用非磁性上砂。也有的企业采用立式上砂的，对于立式上砂通常采用非磁性上砂。采用磁性上砂的，磁性大小的选择要合理协调。

上砂槽的结构设计、槽内磨料的浓度、入槽前磨料的分散、上砂槽内分散剂的正确使用，槽内磨料和镀液的运动轨迹、单位长度的电流密度等，这些环节不容忽视。

在调整电镀工艺时，针对不同的磨料采用不同的电镀参数，这里主要包括单位长度的电流密度、槽内的磨料浓度、磨料的镀层、温度、PH值等。

2.3.2镀层加厚工序

通过镀层加厚，使上砂工序粘附在基线上的磨粒牢固的固结在基线上，以确保磨粒在切割过程中不脱落。

加厚镀层存在问题主要集中在镀层疏松不密实，导致线锯磨粒在切割过程中容易脱落，使切割能力降低。另一问题是，镀层耐腐蚀抗氧化性能较差，导致线锯短期内表面发生氧化被腐蚀，使镀层变得疏松，导致线锯切割能力下降。

根据磨料及其镀覆特性，合理调整电流密度，在有效滞留长度内，单位长度的电流密度应合理选择，降低波动范围。

阳极钝化和阴极析氢现象也会影响镀层的质量，应该在整个加厚过程都要防范阴极析氢对镀层的影响。防范阴极析氢，要物理和化学方法共用。

合理使用防腐和抗氧化剂，但不可过量使用。

2.4 线锯的使用

线锯产品质量是与使用相关的，质量合格的产品，如果不能正确使用，可能导致不合格的结果。因此正确使用线锯产品，是确保合格产品得到合格使用结果的关键。正确使用合格的线锯产品，可以大幅度提高企业的生产效率，降低成本。

2.4.1 切割机自身性能满足要求。自身的性能包括功率、走线速度、进刀速度、振动幅度，导轮的灵活性、绕线预紧力等。这些线锯以外的性能，如果不能满足要求，都会直接影响到线锯的实际切割能力和切割质量。

2.4.2 线锯使用。应将线锯产品按照出刃率进行分系列使用，分别选择切割对象，并制定相应的切割工艺参数。出刃率低的产品通常用于单晶的切割，选择相对较低的走线速度和进刀速度。出刃率高的线锯通常用于多晶的切割，选择相对较高的走线速度和进刀速度。

在使用线锯时，最好是将线锯根据出刃率分为5个系列（小于100，10-200，200-300，300-400，大于400的）。针对不同的出刃率，制定出各自相应的切割参数。切割参数包括，走线速度、进刀速度、最大有效切割线数，走线循环比、单线切割功率等。

2.4.3 选定切割参数。合理选择切割参数是一项麻烦的工作，需要进行一定量的实际切割实验。对于不同系列的线锯产品应选用不同的切割参数，如果选择相同的切割参数，就不能正确反映切割效果的好坏。对于同一系列的线锯产品，应按照相同的切割参数进行对比。

例如第一讲中讲到的，130粒/mm和280粒/mm两个系列的产品，在同一台切割机上，按照相同切割参数进行切割试验，结果出任率高的还不如出任率底的效果好。目前通常是按照130粒/mm左右的出任率制定切割参数，出刃率280粒/mm的也用这一参数进行切割，显然就不能充分发挥作用，体现不出优越性。

注：首发于公众号：金刚线与线锯微粉。