生产高效复合电镀金刚石线的卧式搅拌上砂槽及使用方法与流程

本发明涉及机械切割领域，主要关于光伏产业中晶体硅硅片等的切割应用，特别涉及一种用于生产复合电镀金刚石切割线的上砂槽装置及使用方法。

背景技术：

随着半导体、集成电路和光伏产业的迅速发展，蓝宝石、晶体硅等硬脆材料的应用日益广泛，对其切割加工技术也提出了更高的要求。目前比较成熟的切割工艺是游离磨料线切割技术，即在切割硬质坯料的同时向锯丝供应带有磨料的砂浆。该工艺的主要问题在于：(1)形成的锯缝损耗大，成品率较低；(2)切割大尺寸坯料时磨料难以进入长而深的切缝中，切面平整度和表面质量易有缺陷；(3)砂浆的循环量大，有大量的砂浆需要回收处理；(4)由于锯切作用基于切割线、磨料及待切割料之间的三体磨损原理，磨料也将作用于切割线，缩短其使用寿命。针对游离磨料线锯面临的问题，以复合电镀的方式将金刚石磨料固结在切割线上的固结金刚石线切割技术便得到了逐步发展和扩大应用。

金刚石磨料的上砂工序是复合电镀金刚石线生产过程最重要最关键的一环。其难点在于，金刚石复合电镀时，钢线处于连续走线运动中，金刚石要在钢线上进行固结相对困难，线上粘结的砂粒在砂和线相对运动、液阻和流体冲击的三重作用下易于脱落。通过增加镀液中金刚石微粉浓度的方法固然有助于通过提高砂和线的接触几率来增强固结能力，但由于金刚石微粉的密度比电镀液大很多，且金刚石微粉颗粒间有一定的附着力，要使金刚石微粉颗粒在电镀液中进行充分分散较为困难，而分散较差的效果将直接引起金刚石粒在钢线上进行团聚，并进一步导致金刚石线线径均匀度差、在切割过程中易折断、待切割料切割深度深、切割表面有划痕等问题。

鉴于金刚石微粉在钢线上的上砂量和分布情况是影响电镀金刚石线产品的主要因素，因此，如何通过优化电镀上砂槽的设计以实现良好的上砂效果，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以高效生产具有可控金刚石上砂量、金刚石微粉在钢线上不团聚且分布良好、成品线线径均匀度好的金刚石线的复合电镀卧式搅拌上砂槽装置，同时提供其使用方法。

为实现上述目的所采取的技术方案是：

一种生产高效复合电镀金刚石线的卧式搅拌上砂槽，所述卧式搅拌上砂槽装置包括上砂槽体、溢流液循环装置、卧式搅拌装置、钢线传送装置、自动补料装置等。

所述上砂槽体包括三个腔，中间腔为圆弧形底部的上砂区，两个边腔为溢流区，三个腔的中间隔板装有液位调整板，液位调整板上开的竖直槽为钢线提供走线通道，通过调整板的竖直槽宽度和板高可调节上砂区的液位高度；

进一步的，所述上砂区开有溢流液回流口，溢流区开有溢流液出流口，上砂区内的混合镀液通过所述液位调整板溢流液进入溢流区，从溢流区的出流口流出，在所述溢流液循环装置的循环泵的作用下，再由上砂区的回流口流回上砂区，由此形成混合镀液的整体平衡；溢流液循环管路上同时装有管道加热器，可将镀液加热至指定反应温度；

进一步的，上砂槽体的上砂区的一侧装有钛篮，钛篮内装有镍球，钛篮连接电镀电源的正极，镍球为牺牲阳极。

所述卧式搅拌装置主要包括减速电机、搅拌轴、搅拌桨叶和轴支撑体系等。卧式搅拌装置安装在上砂槽体轴向一侧，搅拌轴贯穿整个上砂槽体，搅拌轴上的搅拌桨叶位于上砂槽体的上砂区，搅拌桨叶优选四直叶平桨，桨叶面覆盖上砂区轴向的80～99％的区域，优选95～99％的区域。在搅拌轴的两端装有轴承组件，以维持轴系运转时的稳定性。

进一步的，减速电机可连接变频器，以调节搅拌器的运转速度。

所述钢线传送装置用于实现钢线走线，主要包括两对阴极导轮和两对传送轮，但不限于此。两对阴极导轮连接电镀电源的负极，作为电镀阴极。

所述自动补料装置包括补料罐、加料泵和输送管路。补料罐内装有搅拌桨，用于将需补加的液态料和金刚石微粉进行充分混合，加料泵的加料速度可调，可实现按工艺要求比例实时补入电镀体系。

上述的生产高效复合电镀金刚石线的卧式搅拌上砂槽的使用方法，其特征在于，所述上砂槽装置工作时，将钢线架装在阴极导轮和导向轮上进行走线，将工艺需求量的电镀液及添加剂加入上砂槽体内，打开循环泵并启动管道加热器，通过变频器运行搅拌器至要求转速，使电镀物系整体循环加热、金刚石在镀液中进行充分分散；在自动补料装置的补料罐中加入工艺需求量的物料，开动搅拌混合完毕后，打开加料泵以一定的流量进行自动补料；待物料的温度达到工艺指定温度，便可接通电镀电源进行连续复合电镀。

本发明的优点在于：

一、采用轴向覆盖区域广的搅拌桨叶的卧式搅拌装置，可以实现上砂区整个轴向区域的液体流场分布均匀一致，金刚石微粉在镀液中具有良好的分散效果，金刚石微粉在钢线上不易团聚且分布良好，成品线线径均匀；

二、上砂区采用圆弧形底部，底部无流动死角；同时采用溢流液循环回流的物系平衡方式，都保证了金刚石微粉在整个体系中不易沉积固结，在提高金刚石微粉利用率的同时，进一步增强其分散效果；

三、在初始工艺原料配比的基础上，配套采用可实现任意比例物料加入的自动补料装置，达到金刚石上砂量可控的目的，同时操作方便，省事省心。

附图说明

图1为本发明卧式搅拌上砂槽的正视图；

图2为图1的A-A面剖视示意图；

附图标记：

1上砂槽体，2液位调整板，3溢流液回流口，4溢流液出流口，5循环泵，6管道加热器，7钛篮，8减速电机，9搅拌轴，10搅拌桨叶，11阴极导轮，12导向轮，13补料罐，14加料泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1中，一种生产高效复合电镀金刚石线的卧式搅拌上砂槽，包括上砂槽体、溢流液循环装置、卧式搅拌装置、钢线传送装置、自动补料装置等。

上砂槽体1包括三个腔，中间腔为圆弧形底部的上砂区，两个边腔为溢流区，图2中可见，三个腔的中间隔板装有液位调整板2，液位调整板上开的竖直槽为钢线提供走线通道，通过调整板的竖直槽宽度和板高可调节上砂区的液位高度；

上砂区开有溢流液回流口3，溢流区开有溢流液出流口4，上砂区内的混合镀液可通过液位调整板2溢流液进入溢流区，从溢流区的出流口4流出，在循环泵5的作用下，再由上砂区的回流口流回上砂区，由此形成混合镀液的整体平衡；溢流液循环管路上同时装有管道加热器6，可将镀液加热至指定反应温度；

图2中，上砂槽体的上砂区的一侧装有钛篮7，钛篮7内装有镍球，钛篮连接电镀电源的正极，镍球为牺牲阳极。

卧式搅拌装置主要包括减速电机8、搅拌轴9、搅拌桨叶10和轴支撑体系。卧式搅拌装置安装在上砂槽体1轴向的一侧，搅拌轴9贯穿整个上砂槽体1，搅拌轴9上的搅拌桨叶10位于上砂槽体的上砂区，搅拌桨叶10为四直叶平桨，桨叶面覆盖上砂区轴向的95％的区域。在搅拌轴9的两端装有轴承组件，以维持轴系运转时的稳定性；同时，减速电机8连接变频器，以调节搅拌器的运转速度。

钢线传送装置用于实现钢线走线，包括两对阴极导轮11、两对导向轮12及其相关支撑件。两对阴极导轮11连接电镀电源的负极，作为电镀阴极。

自动补料装置包括补料罐13、加料泵14和输送管路。补料罐13内装有搅拌桨，用于将需补加的液态料和金刚石微粉进行充分混合，加料泵14的加料速度可调，可实现按工艺要求比例实时补入电镀体系。

工作时，将钢线架装在阴极导轮11和导向轮12上进行走线，将工艺需求量的电镀液、添加剂、金刚石微粉加入上砂槽体内，打开循环泵5并启动管道加热器6，通过变频器运行搅拌器至要求转速，使电镀物系整体循环加热、金刚石微粉在镀液中进行充分分散；在自动补料装置的补料罐13中加入工艺需求量的物料，开动搅拌混合完毕后，打开加料泵14以一定的流量进行自动补料；待物料的温度达到工艺指定温度，便可接通电镀电源进行连续复合电镀。

本发明的一种生产高效复合电镀金刚石线的卧式搅拌上砂槽，可连续化生产金刚石上砂量可控、分布良好的电镀金刚石线，结构合理、操作便捷、运行高效。

以上利用具体实施例对本发明所提供的一种生产高效复合电镀金刚石线的卧式搅拌上砂槽进行了详细的介绍，阐述了本发明的原理和实施方式，该实施例的说明只是用于帮助理解发明的原理及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。