一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法与流程

本发明属于金刚石线锯切割技术领域，具体涉及一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法。

背景技术：

金刚石线锯切割是目前硅片产业的主流切割技术。传统金刚石线锯切割大尺寸硅晶体过程中，由于切缝狭窄，切削液难以进入到切割区域，削热不能及时消除，被锯丝吸收后会引起金刚石磨粒的脱落和锯丝的断线，脱落的金刚石磨粒又在切割过程中被挤压，嵌入硅片表面，造成较深的凹坑，硅片的表面和亚表面质量的损害更为严重，从而增加金刚石线锯切割成本以及后续研磨抛光加工成本。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种有效降低摩擦、冷却速度快、有利于提高切片质量和、延长锯丝使用寿命的切割液磁性吸附金刚石线锯切割的方法及其装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现，一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法，包括如下步骤：

(1)在金刚石锯丝一侧设置有永磁铁，产生磁场，金刚石锯丝在磁场内会被磁化具有磁性吸附力；

(2)纳米磁性切割液中均匀混合有纳米级的三氧化二铁颗粒，喷嘴将磁性切割液喷洒到金刚石锯丝附近时，携带有切削液的三氧化二铁颗粒被吸附到金刚石锯丝上；

(3)金刚石锯丝在切割工件过程中，将纳米粒子及切削液带入到切割区域中。

在上述的一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法中，所述金刚石锯丝采用电镀金刚石锯丝。

在上述的一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法中，所述纳米磁性切割液中添加有分散剂和表面活性剂。

本发明在切割液中添加磁性纳米粒子，在磁场中的金刚石锯丝被磁化后，喷出的纳米磁性切削液会吸附在金刚石锯丝表面并随之进入切割区域，从而有效提高切割区域的润滑作用，降低切割区域由于切割力和摩擦产生的切割温度，有利于提高切片质量及锯丝使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法示意图。

图中，金刚石锯丝1，永磁铁2，三氧化二铁颗粒3，喷嘴4，工件5。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法，包括如下步骤：

(1)在金刚石锯丝1一侧设置有永磁铁2，产生磁场，金刚石锯丝1在磁场内会被磁化具有磁性吸附力；

(2)纳米磁性切割液中均匀混合有纳米级的三氧化二铁颗粒3，喷嘴4将磁性切割液喷洒到金刚石锯丝1附近时，携带有切削液的三氧化二铁颗粒3被吸附到金刚石锯丝1上；

(3)金刚石锯丝1在切割工件5过程中，将纳米粒子及切削液带入到切割区域中。

将一磁场发生装置放置在金刚石锯丝1和工件5一侧，在加工区域形成空间磁场；由切削液和纳米三氧化二铁颗粒3组成纳米磁性切割液。纳米磁性切割液首先流向喷嘴4处，然后在高速气流的作用下被带出喷嘴4，同时在喷嘴4出口处形成毫、微米级气雾，最后切割液滴喷洒到金刚石锯丝1表面。由于切割液滴中带有磁性纳米粒子，从喷嘴4中流出的切割液滴会受到方向指向锯丝表面的磁场力作用；切割液滴吸附到锯丝表面。由于在金刚石锯丝1一侧放置了外加磁场，切割液中的纳米磁性粒子受到磁场力作用后，更多的切割液向锯丝方向运动，最终均匀吸附在锯丝表面并带入切割区域，从而增加了进入切割区域内的切割液，使更多的切割液与锯丝和工件5接触，起到较好的润滑冷却作用，显著改善切割加工条件；纳米磁性粒子在磁场力的作用下，沿锯丝表面运动，吸附于锯丝表面，并且随锯丝、切削液一起进入切割区域，实现切割区域工件5材料的切割研磨抛光去除，从而进一步提高工件5切割表面质量和切割效率，增加锯丝使用寿命。

进一步优选地，所述金刚石锯丝1采用电镀金刚石锯丝1。电镀的金刚石锯丝1的金属性更强，被磁化后磁性更强。

进一步优选地，所述纳米磁性切割液中添加有分散剂和表面活性剂。纳米粒子容易团聚，所以在切割液中加入一定质量分数的分散剂dp518和表面活性剂lt-601，分散剂dp518的加入使纳米粒子在超声震动的作用下均匀分散在切割液中。其中，切削液、纳米粒子和分散剂dp518的质量份数比：切削液为60-80份，纳米粒子为5-20份，分散剂dp518为1-5份，表面活性剂lt-601为1-5份

下面描述本发明一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法的工作过程和原理。

由切削液和纳米三氧化二铁颗粒3组成纳米磁性切割液，储存在储液箱中，通过蠕动泵供入喷嘴4，空压机将空气泵入其储气罐中，储气罐中的空气经过调节阀4降压后，再经过气体流量表和压力表，可根据流量表5和压力表6的示数来调整调节阀，以获得需要的流量或气压，空气通过过滤器干燥后再进入喷嘴4和频率发生器，纳米磁性切割液和空气在喷嘴4内汇合，然后切割液在高速气流的作用下被带出喷嘴4，同时在喷嘴4出口处形成毫、微米级气雾，形成切割液滴，最后切割液滴喷洒到金刚石锯丝1表面。

金刚石锯丝1缠绕储存在滚筒上，经过张紧轮和导轮后，经过工件5，再经过导向轮和张紧轮后回到滚筒上。另外将永磁铁2放置在金刚石锯丝1和工件5一侧，并在加工区域形成空间磁场；

切割液滴吸附到金刚石锯丝1表面。由于在金刚石锯丝1一侧放置了外加磁场装置，切割液中的纳米磁性粒子受到磁场力作用后，更多的切割液向金刚石锯丝1方向运动，最终均匀吸附在金刚石锯丝110表面并带入切割区域，从而增加了进入切割区域内的切割液，使更多的切割液与锯丝和工件5接触；

切割液起到较好地润滑冷却作用。纳米磁性切割液受磁场场力作用后大量聚集在金刚石锯丝1附近，在金刚石锯丝1高速运动的带动下，进入切削区域，在锯丝和工件5之间起到较好的润滑冷却作用；同时切割液中的纳米磁性粒子对工件5产生一定的切割研磨抛光去除，从而进一步提高切割质量，显著改善切割加工条件。

本发明的有益效果主要表现在：纳米磁性切割液在高速气流的作用下被带出喷嘴4，同时在喷嘴4出口处形成毫、微米级气雾，最后切割液滴喷洒到锯丝表面，改善了传统供液方式，减少了切割液的使用量；在切割区域，有更多的切割液同时与金刚石锯丝1和工件5接触形成润滑层，并且随着锯丝的运动对加工区域实现润滑冷却作用，从而提高线锯切割性能；切割液中含有纳米磁性粒子，进入切割区域后在锯丝的带动下对工件5材料产生切割研磨抛光去除效果，高工件5切割表面质量和切割效率；提高切割液使用率，提高加工环境质量，显著改善切割加工条件，有利于降低切割成本。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于金刚石线锯切割技术领域，具体涉及一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割方法,包括如下步骤：在金刚石锯丝一侧设置有永磁铁，产生磁场，金刚石锯丝在磁场内会被磁化具有磁性吸附力；纳米磁性切割液中均匀混合有纳米级的三氧化二铁颗粒，喷嘴将磁性切割液喷洒到金刚石锯丝附近时，携带有切削液的三氧化二铁颗粒被吸附到金刚石锯丝上；金刚石锯丝在切割工件过程中，将纳米粒子及切削液带入到切割区域中。本发明在切割液中添加磁性纳米粒子，在磁场中的金刚石锯丝被磁化后，喷出的纳米磁性切削液会吸附在金刚石锯丝表面并随之进入切割区域，从而有效提高切割区域的润滑作用，降低切割区域由于切割力和摩擦产生的切割温度。

技术研发人员：张威;裘腾威;仵健磊;金涨军;熊瑞斌
受保护的技术使用者：宁波职业技术学院
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.04.05