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基于加工对象的电镀超硬磨料线锯丝制备及锯切性能研究

基于加工对象的电镀超硬磨料线锯丝制备及锯切性能研究

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作者：李红双山东大学

学位级别：硕士

近些年,光伏产业得到了较为快速的发展,在光伏硅晶体切片加工领域,工业生产中普遍使用电镀金刚石线锯切割技术。为了降低成本,不断优化光伏切片技术,要求有尽可能低的切缝损失来提高硅晶体利用率。线锯丝线径减少,切缝损失随之降低,因此... 详细信息

近些年,光伏产业得到了较为快速的发展,在光伏硅晶体切片加工领域,工业生产中普遍使用电镀金刚石线锯切割技术。为了降低成本,不断优化光伏切片技术,要求有尽可能低的切缝损失来提高硅晶体利用率。线锯丝线径减少,切缝损失随之降低,因此,光伏晶体硅切片领域要求使用较细直径线锯丝来降低切缝损失。目前使用的线锯丝直径已减小到60μm甚至更小。采用固结磨粒线锯丝加工KDP晶体时没有对窄切缝的强烈需求,但KDP晶体因其尺寸大,切缝长（有些大于1000mm）,因此切片加工时对锯切区域的润滑、排屑性能的要求更高。不同加工对象对于线锯丝的需求有所不同。本文主要基于加工对象光伏硅晶体与KDP晶体进行电镀超硬磨料线锯丝制备研究。面向光伏晶体硅切片领域使用的线锯丝,考虑硅晶体切片技术要求以及母线直径较细的现状,使用直径60μm的高碳钢丝作为线锯丝母线,采用粒径范围8～10μm的金刚石作为线锯丝磨粒,在以氨基磺酸镍（Ni（NH2S03）2）为主要成分的电镀液中采用悬砂法进行实验,系统地分析了预镀、上砂、加厚各个工序工艺参数对线锯丝性能的影响,基于锯切性能分析,得到制作高锯切性能的电镀金刚石线锯丝的适宜工艺参数组合。面向大尺寸KDP晶体切割用线锯丝,考虑KDP晶体的材料特性以及切片加工中所存在的难排屑、切割液不易流入等问题,制备表面磨粒群螺旋排布电镀磨粒线锯丝,表面留有容屑槽,改善切割液不易流入和难排屑的问题,提高切片的表面质量,确定合理线锯丝结构参数。研究结果为面向不同加工对象使用的电镀线锯丝的制备提供了实验依据和参考。本文的主要研究工作归纳如下:（1）选用Φ60μm高碳钢丝为母线,选用粒径范围8～10μm镀镍金刚石为磨粒,制定了电镀金刚石线锯丝的制造工艺流程;确定了所需实验材料及母线前处理工艺;确定了制备电镀线锯丝预镀、上砂及加厚各个阶段的实验参数设计方案和线锯丝性能表征与评价方法。（2）开展了面向光伏硅晶体切片用电镀线锯丝的制备实验,系统地分析了预镀、上砂、加厚各个工序的工艺参数对线锯丝整体性能的影响,得出了合理工艺参数范围与参数组合。进行了光伏多晶硅的锯切实验,从切片形貌、表面粗糙度和切缝宽度几个方面分析了线锯丝的锯切性能,充分印证了其制备参数组合的合理性以及可行性。（3）选用Φ0.8mm的高碳钢丝作为母线,选用平均粒径120μm的SiC作为磨粒,制定了表面磨粒群螺旋排布电镀磨粒线锯丝的制造工艺流程,确定了所需实验材料、母线前处理工艺、上砂方式和各电镀工序的工艺参数,分析与设计了制备线锯丝的主要表面结构参数。（4）选取不同结构参数进行了面向KDP晶体切片用表面磨粒群螺旋排布电镀线锯丝的制作实验,实施了 KDP晶体的锯切实验,从锯切效率、切缝宽度与加工工件表面质量等几个方面研究了不同结构参数对线锯丝锯切性能的影响,确定了合理的结构参数。

关键词：线锯丝光伏硅晶体 KDP晶体复合电镀锯切性能

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