一种金刚石切割线的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种金刚石切割线的制造方法，所述方法包括以下步骤：金刚石微粉表面处理、金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金、金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金层的钝化处理以及金刚石切割线的电镀制造。本发明的金刚石微粉经过化学镀镍钨磷合金后再进行钝化处理，在金刚石微粉表面的化学镀镍钨磷合金层形成一层钝化膜，可以提高金刚石微粉的耐腐蚀性和硬度，化学镀镍钨磷层可以提高金刚石微粉的耐磨性，可以保证金刚石微粉表面的合金层在电镀液循环过程中不易被磨损，从而可以实现金刚石切割线连续稳定的生产，提高金刚石切割线的生产长度。
【专利说明】一种金刚石切割线的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电镀【技术领域】，具体涉及一种金刚石切割线的制造方法。
【背景技术】
[0002] 在硅晶体、宝石和陶瓷等硬脆材料的加工过程中，切割加工是关键工序，由于硬脆 材料的脆性大、硬度高，切割工序过程中容易造成材料的损伤，降低成品率。
[0003] 电镀金刚石切割线是一种常用的硬脆材料切割工具，电镀金刚石切割线是以电镀 金属为结合剂，以金刚石为磨料，通过电镀金属的电沉积作用，把金刚石颗粒固结在金属线 基体上而制成的一种切割工具。电镀金刚石切割线的突出优点是金属镀层对磨粒的把持力 高，镀层的耐热性和耐磨性高，切割线寿命长。电镀金刚石切割线的制造过程通常为镀前预 处理、上砂、加厚和后处理。上砂是电镀金刚石切割线制造过程的关键工序，目前采用的上 砂方法是通过搅拌使金刚石微粉悬浮于电镀液中，金属线在电镀液中连续运行，和金属线 接触的金刚石在电沉积的作用下粘附在金属线表面以完成上砂过程。该种制造电镀金刚石 切割线的方法存在以下不足：（1)采用的金刚石微粉通常表面化学镀一层镍磷合金，该方 法得到的镍磷合金表面耐腐蚀性不够高，在电镀液中长时间浸泡会造成腐蚀，影响金刚石 切割线连续生产的稳定性和金刚石切割线质量的均一性；（2)金刚石表面的化学镀镍磷合 金的耐磨性不够，由于电镀金刚石切割线生产过程中需要用泵实现电镀液循环流动，电镀 液的循环过程中的容易造成金刚石微粉表面的镍磷合金磨损、脱落，使电镀金刚石切割线 不能实现长期连续稳定生产。
[0004] 因此，开发出一种新的金刚石切割线的制造方法，使得金刚石微粉的耐腐蚀性和 耐磨性提高，进而实现金刚石切割线的连续稳定生产是本领域技术人员研究的重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种金刚石切割线的制造方法，通过提高金刚石微粉的耐 腐蚀性和耐磨性，进而实现金刚石切割线的连续稳定生产，提高金刚石切割线的生产长度。
[0006] 为此，本发明提供了一种金刚石切割线的制造方法，包括将金刚石微粉表面化学 镀镍钨磷合金，将化学镀镍钨磷合金的金刚石微粉置于钝化液中进行钝化处理。在金刚石 微粉表面的化学镀镍钨磷合金层形成一层钝化膜，可以提高金刚石微粉表面化学镀镍钨合 金层的耐腐蚀性和硬度，延长其使用寿命，进而实现金刚石切割线的连续稳定生产。
[0007] 根据本发明，钝化液含有8-10g/L氢氧化钠、3_5g/L硅酸钠和10_30g/L双氧水，钝 化温度为30-50°C，钝化处理时间为30-60min。
[0008] 根据本发明，金刚石切割线的制造方法包括以下步骤：
[0009] (1)金刚石微粉表面处理：将粒径为5-50 μ m的金刚石微粉置于碱性溶液中浸泡 0. 5-2h，用蒸馏水清洗至中性，然后将金刚石微粉置于酸性溶液中浸泡12-24h，再用蒸馏水 清洗至中性；
[0010] (2)金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金：将步骤（1)得到的金刚石微粉进行敏化、 活化处理，然后置于化学镀镍钨磷镀液中，在金刚石微粉表面化学镀覆一层镍钨磷合金，使 得金刚石微粉经过化学镀镍钨磷合金后增重20% -50% ;
[0011] (3)金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金层的钝化处理：将步骤（2)得到的金刚石 微粉置于钝化液中，在金刚石微粉表面的化学镀镍钨磷合金层表面形成一层钝化膜；
[0012] (4)金刚石切割线的电镀制造：使步骤（3)得到的金刚石微粉悬浮于电镀镍溶液 中，电镀镍溶液中金刚石微粉浓度为5-50g/L，电流密度为2-30A/dm 2,以直径0. 08-0. 5mm 的金属线为阴极进行电镀，金属线以5-20m/min的速度在电镀镍溶液中移动，使得镀镍层 厚度为金刚石微粉粒径的40% -60%。
[0013] 根据本发明，步骤（1)中金刚石微粉的粒径为5-50μπι，不同直径的金属线使用的 金刚石微粉的粒径不同，金属线的直径越小，使用的金刚石微粉粒径越小。本发明中直径为 0· 08-0. 1mm的金属线使用的金刚石微粉粒径为5-10 μ m，直径为0· 1-0. 18mm的金属线使 用的金刚石微粉粒径为10-20 μ m，直径为0. 18-0. 25mm的金属线使用的金刚石微粉粒径为 20-40 μ m，直径为0. 25-0. 5mm的金属线使用的金刚石微粉粒径为40-50 μ m。
[0014] 根据本发明，步骤（1)中碱性溶液为氢氧化钠溶液，质量百分浓度为5% -20%，碱 性溶液可以去除金刚石微粉表面的油。
[0015] 根据本发明，步骤（1)中酸性溶液为硝酸溶液，质量百分浓度在30%以上，酸性溶 液可以去除金刚石微粉表面的固体杂质。
[0016] 根据本发明，步骤（2)中敏化、活化处理过程采用本领域常规的敏化、活化处理方 法，敏化液含有10_20g/L氯化锡和10-20ml/L盐酸，敏化处理过程为：将金刚石微粉放入敏 化液中搅拌3-5min，然后用蒸馏水清洗。活化液含有0. 3-0. 5g/L氯化钯和10-20ml/L盐酸， 活化处理过程为：将敏化处理过的金刚石微粉放入活化液中搅拌3-5min，然后用蒸馏水清 洗。
[0017] 根据本发明，步骤（2)中化学镀镍钨磷镀液含有20-35g/L硫酸镍、20-30g/L次亚 磷酸钠、10_30g/L钨酸钠、20-30g/L柠檬酸钠、30-40g/L硫酸铵、60-80mg/L十二烷基硫酸 钠和l-2mg/L碘酸钾，化学镀镍钨磷镀液的pH值为7-9,温度为90-95°C。与镍磷合金相 t匕，镍钨磷合金的耐磨性更高，在电镀镍溶液中能保持更长时间的稳定性，在电镀液循环泵 的作用下，镍钨磷合金层在电镀镍溶液中不易因碰撞、摩擦而损坏，因此采用金刚石微粉表 面化学镀镍钨磷合金能够保证金刚石切割线的连续稳定生产。
[0018] 根据本发明，步骤（2)中镍钨磷合金中钨含量为3% -7%，磷含量为5% -10%。 [0019] 根据本发明，步骤（4)中电镀镍溶液为硫酸镍镀镍溶液或氨基磺酸镍镀镍溶液。
[0020] 根据本发明，步骤（4)中金属线为镀铜高碳钢线或钢丝绳，高碳钢线和钢丝绳的 抗拉强度高，镀铜后不易生锈，是制造电镀金刚石切割线的常用金属线基体。
[0021] 本发明的金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金进行钝化处理，在金刚石微粉表面的 化学镀镍钨磷合金层形成一层钝化膜，可以提高金刚石微粉表面化学镀镍钨合金层的耐腐 蚀性和硬度，延长其使用寿命，可以保证金刚石切割线的连续稳定生产。另外，与镍磷合金 相比，镍钨磷合金的耐磨性更高，可以保证金刚石微粉表面的化学镀镀镍钨合金层在电镀 液循环过程中不易被磨损，提高了金刚石微粉在镀液中的使用寿命，从而可以实现金刚石 切割线连续稳定的生产。本发明提供的制备方法使得金刚石微粉的耐腐蚀性、硬度和耐磨 性提高，进而可以实现金刚石切割线的连续稳定生产，提高金刚石切割线的生产长度。
【具体实施方式】
[0022] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023] 实施例1
[0024] (1)金刚石微粉表面处理：将粒度为10 μ m金刚石微粉放入质量百分浓度为10% 的氢氧化钠溶液中浸泡2h除油，用蒸馏水清洗至中性，再将金刚石微粉放入质量百分浓度 为30%的硝酸溶液中浸泡24h，除去表面的固体杂质，再用蒸馏水清洗至中性。（2)金刚石 微粉表面化学镀镍钨磷合金：将步骤（1)得到的金刚石微粉进行敏化、活化处理后置于化 学镀镍钨磷镀液中，在金刚石微粉表面化学镀覆一层镍钨磷合金，金刚石微粉经化学镀覆 镍钨磷合金后增重45 %，其中钨含量7 %，磷含量7 % ;化学镀镍钨磷镀液含有25g/L硫酸 镍、20g/L次亚磷酸钠、25g/L钨酸钠、20g/L柠檬酸钠、30g/L硫酸铵、60mg/L十二烷基硫酸 钠和lmg/L碘酸钾，化学镀镍钨磷镀液的pH值为7,温度为92°C。（3)金刚石微粉表面化 学镀镍钨磷合金层的钝化处理：将步骤（2)得到的金刚石微粉置于钝化液中，在金刚石微 粉表面的镍钨磷合金层表面形成一层钝化膜；钝化液含有l〇g/L氢氧化钠、5g/L硅酸钠和 3〇g/L双氧水，钝化温度为50°C，钝化处理时间为60min。（4)金刚石切割线的电镀制造：以 氨基磺酸镍镀镍溶液为电镀液，通过搅拌使步骤（3)得到的金刚石微粉悬浮于电镀镍溶液 中，电镀镍溶液中金刚石微粉浓度为5g/L，以直径0. 1_的镀铜高碳钢丝为阴极进行电镀 制造，金属线以20m/min的速度在电镀镍溶液中移动，电流密度为5A/dm2,使镀镍层厚度增 加到金刚石微粉粒径的45%，即可完成电镀金刚石切割线的制造，金刚石切割线的生产长 度为70千米。
[0025] 实施例2
[0026] (1)金刚石微粉表面处理：将粒度为35 μ m金刚石微粉放入质量百分浓度为10% 的氢氧化钠溶液中浸泡50min除油，用蒸馏水清洗至中性，再将金刚石微粉放入质量百分 浓度为40%的硝酸溶液中浸泡20小时，除去表面的固体杂质，再用蒸馏水清洗至中性。（2) 金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金：将步骤（1)得到的金刚石微粉进行敏化、活化处理后 置于化学镀镍钨磷镀液中，在金刚石微粉表面化学镀覆一层镍钨磷合金，金刚石微粉经化 学镀覆镍钨磷合金后增重30 %，其中钨含量5 %，磷含量8 %;化学镀镍钨磷镀液含有30g/L 硫酸镍、25g/L次亚磷酸钠、20g/L钨酸钠、30g/L柠檬酸钠、30g/L硫酸铵、70mg/L十二烷基 硫酸钠和2mg/L碘酸钾，化学镀镍钨磷镀液的pH值为8,温度为92°C。（3)金刚石微粉表面 化学镀镍钨磷合金层的钝化处理：将步骤（2)得到的金刚石微粉置于钝化液中，在金刚石 微粉表面的镍钨磷合金层表面形成一层钝化膜；钝化液含有9g/L氢氧化钠、4g/L硅酸钠和 2〇g/L双氧水，钝化温度为40°C，钝化处理时间为50min。（4)金刚石切割线的电镀制造：以 氨基磺酸镍镀镍溶液为电镀液，通过搅拌使步骤（3)得到的金刚石微粉悬浮于电镀镍溶液 中，电镀镍溶液中金刚石微粉浓度为25g/L，以直径0. 25mm的镀铜高碳钢丝为阴极进行电 镀制造，金属线以l〇m/min的速度在电镀镍溶液中移动，电流密度为25A/dm2,使镀镍层厚度 增加到金刚石微粉粒径的50%，即可完成电镀金刚石切割线的制造，金刚石切割线的生产 长度为50千米。
[0027] 实施例3
[0028] (1)金刚石微粉表面处理：将粒度45 μ m金刚石微粉放入质量百分浓度为10 %的 氢氧化钠溶液中浸泡30min除油，用蒸馏水清洗至中性，再将金刚石微粉放入质量百分浓 度为40%的硝酸溶液中浸泡15小时，除去表面的固体杂质，再用蒸馏水清洗至中性；（2)金 刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金：将步骤（1)得到的金刚石微粉进行敏化、活化处理后置 于化学镀镍钨磷镀液中，在金刚石微粉表面化学镀覆一层镍钨磷合金，金刚石微粉经化学 镀覆镍钨磷合金后增重25 %，其中钨含量3 %，磷含量8 %;化学镀镍钨磷镀液含有30g/L硫 酸镍、25g/L次亚磷酸钠、15g/L钨酸钠、25g/L柠檬酸钠、30g/L硫酸铵、70mg/L十二烷基硫 酸钠和lmg/L碘酸钾，化学镀镍钨磷镀液的pH值为9,温度为92°C。（3)金刚石微粉表面 化学镀镍钨磷合金层的钝化处理：将步骤（2)得到的金刚石微粉置于钝化液中，在金刚石 微粉表面的镍钨磷合金层表面形成一层钝化膜；钝化液含有8g/L氢氧化钠、3g/L硅酸钠和 l〇g/L双氧水，钝化温度为40°C，钝化处理时间为30min。（4)金刚石切割线的电镀制造：以 硫酸镍镀镍溶液为电镀液，通过搅拌使步骤（3)得到的金刚石微粉悬浮于电镀镍溶液中， 电镀镍溶液中金刚石微粉浓度为45g/L，以直径0. 5mm的钢丝绳为阴极进行电镀制造，金属 线以8m/min的速度在电镀镍溶液中移动，电流密度为ΙΟΑ/dm2,使镀镍层厚度增加到金刚 石微粉粒径的50%，即可完成电镀金刚石切割线的制造，金刚石切割线的生产长度为40千 米。
[0029] 对比例1
[0030] 基本同实施例1，不同的是没有步骤（3)，即金刚石微粉表面镍钨磷合金层没有进 行钝化处理，金刚石切割线的生产长度为40千米。
[0031] 对比例2
[0032] 基本同实施例2,不同的是没有步骤（3)，即金刚石微粉表面镍钨磷合金层没有进 行钝化处理，金刚石切割线的生产长度为30千米。
[0033] 对比例3
[0034] 基本同实施例3,不同的是没有步骤（3)，即金刚石微粉表面镍钨磷合金层没有进 行钝化处理，金刚石切割线的生产长度为20千米。
【权利要求】
1. 一种金刚石切割线的制造方法，包括将金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金，其特征 在于，还包括将化学镀镍钨磷合金的金刚石微粉置于钝化液中进行钝化处理。
2. 如权利要求1所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述钝化液含有 8-10g/L氢氧化钠、3-5g/L硅酸钠和10-30g/L双氧水，钝化温度为30-50°C，钝化处理时间 为 30_60min。
3. 如权利要求1或2所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下 步骤： (1) 金刚石微粉表面处理：将粒径为5-50 μ m的金刚石微粉置于碱性溶液中浸泡 0. 5-2h，用蒸馏水清洗至中性，然后将金刚石微粉置于酸性溶液中浸泡12-24h，再用蒸馏水 清洗至中性； (2) 金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金：将步骤（1)得到的金刚石微粉进行敏化、活化 处理，然后置于化学镀镍钨磷镀液中，在金刚石微粉表面化学镀覆一层镍钨磷合金，使得金 刚石微粉经过化学镀镍钨磷合金后增重20% -50% ; (3) 金刚石微粉表面化学镀镍钨磷合金层的钝化处理：将步骤（2)得到的金刚石微粉 置于钝化液中，在金刚石微粉表面的化学镀镍钨磷合金层表面形成一层钝化膜； (4) 金刚石切割线的电镀制造：使步骤（3)得到的金刚石微粉悬浮于电镀镍溶液中，电 镀镍溶液中金刚石微粉浓度为5-50g/L，电流密度为2-30A/dm 2,以直径0. 08-0. 5mm的金属 线为阴极进行电镀，金属线以5-20m/min的速度在电镀镍溶液中移动，使得镀镍层厚度为 金刚石微粉粒径的40% -60%。
4. 如权利要求3所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述步骤（1)中碱性溶 液为氢氧化钠溶液，质量百分浓度为5% -20%。
5. 如权利要求3所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述步骤（1)中酸性溶 液为硝酸溶液，质量百分浓度在30%以上。
6. 如权利要求3所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述步骤（2)中化学镀 镍钨磷镀液含有20-35g/L硫酸镍、20-30g/L次亚磷酸钠、10-30g/L钨酸钠、20-30g/L柠檬 酸钠、30-40g/L硫酸铵、60-80mg/L十二烷基硫酸钠和l-2mg/L碘酸钾，化学镀镍钨磷镀液 的pH值为7-9,温度为90-95°C。
7. 如权利要求3所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述步骤⑵中镍钨磷 合金中钨含量为3% -7%，磷含量为5% -10%。
8. 如权利要求3所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述步骤⑷中电镀镍 溶液为硫酸镍镀镍溶液或氨基磺酸镍镀镍溶液。
9. 如权利要求3所述的金刚石切割线的制造方法，其特征在于，所述步骤（4)中金属线 为镀铜高碳钢线或钢丝绳。
【文档编号】C23C18/48GK104152973SQ201410372999
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月26日 优先权日:2014年7月26日
【发明者】高伟, 张顼, 王东雪 申请人:青岛高校测控技术有限公司