一种碳纤维基复合电镀金刚线的制作方法

本实用新型属于硬脆材料切割加工耗材领域，具体涉及一种碳纤维基复合电镀金刚线。

背景技术：

国内光伏行业硅片切割起初采用游离磨料多线切割，其切割成本较高，切割效果不佳，环境污染大。而现在行业内批量使用切割范围更广的金刚线，金刚线是以高碳钢丝为基体制备而成，高碳钢丝具有产能高、质量稳定等优点，但金刚线的线径、抗拉强度完全受限于高碳钢丝，目前高碳钢丝的线径、抗拉强度已经很难再提高。

现有存在以下缺点：1)碳纤维为复丝单束形式存在，若单丝碳纤维之间未经处理，在切割过程中单丝间会出现相互作用，易造成单丝断裂，最终导致金刚线抗拉强度整体下降；

2)在单束碳纤维上进行涂覆金刚石和树脂，涂层与碳纤维的结合并不牢靠，在切割过程中单束碳纤维中单丝间会发生相对移动，容易引起涂层的起皮，脱落；

3)碳纤维本身具有导电性，但与铜、铝材质的导电性能相差甚远，电阻率不在同一数量级。在碳纤维上直接电镀固结金刚石，电镀效果差，镀层结合力差；

4)碳纤维单丝直径一般在8μm以内，其抗拉强度与直径存在一定的反比关系，直径越粗，抗拉强度越低，直径25μm左右的碳纤维单丝抗拉强度在2GPa左右，若采用电镀或树脂固结金刚石将碳纤维单丝制成金刚线，其抗拉强度还远不及钢丝芯金刚线；

5)金刚石与树脂不是同性物质，它们之间浸润性较差，致使树脂对金刚石把持力低，金刚石颗粒易脱落。树脂包裹金刚石的涂层强度低，耐磨性差，切割效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种碳纤维基复合电镀金刚线，有效提升电镀固结效果，避免单丝移动而造成的镀层与碳纤维结合破坏。

本实用新型采用以下技术方案：

一种碳纤维基复合电镀金刚线，包括复丝单束碳纤维基体和镀覆在所述复丝单束碳纤维基体外部的金属镀层，所述复丝单束碳纤维基体中单丝碳纤维之间设置有导电树脂，所述金属镀层的外部设置有金属-金刚石复合镀层。

进一步的，所述复丝单束碳纤维基体中的单丝碳纤维截面为圆形或椭圆形，单丝直径不大于8μm。

进一步的，所述复丝单束碳纤维基体的捻回角为30°～65°。

进一步的，所述金属-金刚石复合镀层由若干金刚石颗粒和金属镀层构成，所述金刚石颗粒半嵌入所述金属镀层内。

进一步的，所述金属-金刚石复合镀层的厚度为3～20μm。

进一步的，每毫米金刚线线圆周内设置有150～1200颗所述金刚石颗粒。

进一步的，所述金属镀层的厚度为1～8μm。

进一步的，所述金属镀层至少包括一层。

进一步的，所述金属镀层和金属-金刚石复合镀层为铜、镍纯金属或铜镍合金。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型碳纤维基复合电镀金刚线镀层由两部分组成，内层是纯金属镀层，外层是金属-金刚石镀层，每种镀层具有不同作用，纯金属镀层属于过渡层，提高碳纤维与镀层的结合力，避免金刚石颗粒直接接触碳纤维，减免了切割过程中金刚石对碳纤维的破坏；外层金属-金刚石镀层，由于金属与金刚石浸润性良好，增加了镀层对金刚石颗粒的把持力，金属复合镀层强度、耐磨性优于树脂，复合镀层对金刚线的强度、耐磨性具有一定的提高作用，将单丝碳纤维之间加入导电树脂后，单束碳纤维导电性能大幅度提高，有利于提升电镀固结效果。

进一步的，碳纤维抗拉强度远高于钢铁、铝等，其抗腐蚀性能佳、模量性能高；高碳钢丝线径细化受设备、原材料影响大，由于碳纤维是经过喷丝等一些工艺形成，单束线径细化受生产设备的影响较小。

进一步的，碳纤维单丝直径控制在8μm以内，复丝单束的选取0.001～24K之间，根据不同用途，选取不同型号的复丝单束碳纤维，既保证了抗拉强度，又拓展了应用范围。

进一步的，碳纤维复合电镀金刚线的捻回角在30°～65°之间，单丝碳纤维截面为圆形或椭圆，将单束碳纤维进行适量加捻，做成类钢丝绳形，大幅度增强抗拉、抗剪性能，提高切割效率。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型金刚线剖视图；

图2为本实用新型金刚线芯部单束碳纤维加捻后的示意图。

其中：1.复丝单束碳纤维基体；2.导电树脂；3.金属镀层；4.金属-金刚石复合镀层；5.金刚石颗粒。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本实用新型公开了一种碳纤维基复合电镀金刚线，包括复丝单束碳纤维基体1和镀覆在所述复丝单束碳纤维基体1外部的金属镀层3，所述复丝单束碳纤维基体中单丝碳纤维之间设置有导电树脂2，所述金属镀层3的外部设置有金属-金刚石复合镀层4，所述金属-金刚石复合镀层4包含金刚石颗粒5。

所述复丝单束碳纤维基体1作为金刚线芯部由若干单丝碳纤维组成，所述单丝碳纤维之间设置有所述导电树脂2，由于单丝碳纤维间树脂固化后，在切割过程中不存在单丝相互作用引起单丝断裂现象，同时单丝间树脂固化防止了单丝发生相对移动，有效避免单丝移动而造成。

请参阅图2，所述单丝碳纤维的直径不大于8μm，所述单丝碳纤维的截面为圆形或椭圆，将单束碳纤维基体1进行适量加捻，所述单束碳纤维基体1的捻回角为30°～65°，做成类钢丝绳形，大幅度增强抗拉、抗剪性能，提高切割效率。

所述金属-金刚石复合镀层4由金刚石颗粒5和金属镀层构成，每毫米长度金刚线内，线圆周所有的金刚石颗粒数量150～1200颗。

所述金属镀层3的厚度为1～8μm，所述金属-金刚石复合镀层5的厚度为3～20μm。

所述金属镀层3和金属-金刚石复合镀层4为铜、镍纯金属或铜镍合金。

优选的，所述金属镀层3至少设置有一层，多层是为进一步提高镀层结合力。

优选的，所述金刚石颗粒5半嵌入金属-金刚石复合镀层4，半嵌入金刚石颗粒是为提高金刚线的切割能力。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。