一種用于制備金剛石線鋸的二氧化鈦溶膠及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于切割用線鋸的制備領(lǐng)域，特別涉及一種用于制備金剛石線鋸的二氧化鈦溶膠及其應(yīng)用。本發(fā)明采用工藝簡便的溶膠凝膠法制備了一種把持力較高的金剛石線鋸，首先對鋼絲進(jìn)行除油除銹以及粗化處理，然后將配好的金剛石溶膠液均勻涂覆于經(jīng)前處理過的鋼絲上，氧化鈦溶膠在鋼絲上成膜為凝膠，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，金剛石很好地負(fù)載在鋼絲上；通過氧化鈦膜對金剛石的把持力，制得了牢固的金剛石線鋸。
【專利說明】
一種用于制備金剛石線鋸的二氧化鈦溶膠及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于切割用線鋸的制備領(lǐng)域，特別涉及一種用于制備金剛石線鋸的二氧化鈦溶膠及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的材料切割加工主要采用圓片鋸，包括外圓切割機(jī)和內(nèi)圓切割機(jī)等，隨著材料尺寸的增大，常規(guī)的圓片鋸無法加工，因此目前普遍采用游離磨料線鋸進(jìn)行切割加工。它具有能切割大直徑材料，切割質(zhì)量穩(wěn)定，不會出現(xiàn)崩邊，切縫窄，鋸口損失小，可進(jìn)行多線切害J，切割片厚一致性好，切片量大和切片成本低等優(yōu)點。但也存在如下缺點，如工作區(qū)域污染嚴(yán)重，切割后產(chǎn)生的漿液需要處理后才能排放，磨漿消耗大，磨料成本高，加工時間長，對于硬度很高的材料，加工難度非常大，切片厚度調(diào)整困難等。
[0003]雖然，目前游離磨料金剛石線鋸存在一系列問題，但這種切割技術(shù)在單晶硅等半導(dǎo)體材料切割中仍占據(jù)了主導(dǎo)地位。
[0004]為了解決游離磨料金剛石線鋸所存在的問題，人們將金剛石磨料以一定的方式固定到金屬線上，從而產(chǎn)生了固結(jié)磨料金剛石線鋸。相比于游離磨料線鋸，它具有如下優(yōu)點:切縫窄，鋸口損失小，切片質(zhì)量好，切割效率高，避免了游離磨料中漿液的污染，鋸絲磨損小，使用壽命長等優(yōu)點。目前常用的固結(jié)磨料鋸絲制造方法主要有釬焊法、機(jī)械碾壓法、樹脂粘結(jié)法和復(fù)合電鍍法。
[0005]釬焊法是指采用釬焊的方法實現(xiàn)金剛石、結(jié)合劑和基體三者之間的化學(xué)冶金結(jié)合，涂層與基體之間具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。該方法制備的線鋸具有切割壽命長，切割效率高的優(yōu)點，但是，由于釬焊溫度較高，容易造成基體變質(zhì)而降低其剛性甚至造成基體斷裂。不僅如此，在高溫下金剛石微粉會產(chǎn)生石墨化的現(xiàn)象，造成磨料軟化變質(zhì)。
[0006]機(jī)械碾壓法是直接將金剛石磨粒通過機(jī)械作用，滾壓或者沖壓到鋼絲基體中。此種方法很難生產(chǎn)出較長的線鋸，而且線徑分布不均勻?；w對金剛石磨粒的把持力也比較小，磨粒容易脫落。
[0007]樹脂粘結(jié)法所用結(jié)合劑為熱固性樹脂，在線鋸過程中需要加熱和燒結(jié)，但結(jié)合劑對金剛石微粉的把持力不如釬焊方法。
[0008]電鍍金剛石線鋸絲通常采用鎳為金屬結(jié)合劑，將金剛石磨粒電鍍在鋼絲上。它具有磨粒把持強(qiáng)度高，耐磨性和耐熱性好等特點，已經(jīng)在工程實際中獲得一定的應(yīng)用。但是，電鍍工序非常耗時，扭曲斷裂強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度非常低，在切割過程中線鋸很容易失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]從上述各項制造固結(jié)磨料金剛石線鋸的方法可知，樹脂粘結(jié)法的制造工藝較為簡單，但是該工藝所制備的金剛石線鋸對金剛石的把持力不夠，所以研究開發(fā)對金剛石把持力高，工藝簡便的制備金剛石線鋸的方法為人們所關(guān)注，本發(fā)明采用溶膠-凝膠的方法，制備了對金剛石具有高把持力的線鋸。
[0010]首先，本發(fā)明提供了一種用于制備金剛石線鋸的二氧化鈦溶膠，由鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸所組成，其體積比為20:80:4:2:1;
[0011 ]將上述各組分按體積比混合均勻，即得到二氧化鈦溶膠。
[0012]本發(fā)明還提供了一種上述二氧化鈦溶膠的應(yīng)用，即采用該溶膠制備金剛石線鋸，具體步驟為:
[0013](I)對鋼絲進(jìn)行除油、除銹、粗化處理，
[0014]除油、除銹處理采用通用的方法，即采用氫氧化鈉和硅酸鈉的混合溶液或表面活性劑溶液作為除油溶液對鋼絲進(jìn)行除油，使用鹽酸水溶液對鋼絲進(jìn)行除銹，
[0015]為了獲得對金剛石高把持力的線鋸，需要對鋼絲進(jìn)一步作粗化處理，鋼絲的粗化處理溶液由重鉻酸鈉、濃硫酸和蒸餾水組成，其比例可按需要進(jìn)行調(diào)整；
[0016](2)將金剛石粉體充分分散于上述二氧化鈦溶膠中，制得金剛石溶膠液，
[0017]金剛石粉體在溶膠液中的濃度為0.1_20g/L，金剛石粉體濃度低于0.1g/L時，涂覆于鋼絲線上的金剛石過少，影響金剛石線鋸對材料的切割效果;金剛石粉體濃度大于20g/L時，金剛石粉體很難在溶膠液中均勻分散，同時制備的鋼絲線上的金剛石顆粒團(tuán)聚，影響切割效果，金剛石粉體在溶膠液中的最佳濃度為1-1 Og/L;
[0018](3)將步驟(2)得到的金剛石溶膠液均勻涂覆于經(jīng)過步驟(I)處理的鋼絲上，干燥使溶膠在鋼絲上成膜為凝膠，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，在鋼絲表面形成氧化鈦膜中嵌有金剛石的線鋸，
[0019]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用工藝簡便的溶膠凝膠法制備了一種把持力較高的金剛石線鋸，首先對鋼絲進(jìn)行除油除銹以及粗化處理，然后將配好的金剛石溶膠液均勻涂覆于經(jīng)前處理過的鋼絲上，氧化鈦溶膠在鋼絲上成膜為凝膠，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，金剛石很好地負(fù)載在鋼絲上;通過氧化鈦膜對金剛石的把持力，制得了牢固的金剛石線鋸。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021](I)將直徑為0.5mm的不銹鋼絲線進(jìn)行除油、除銹、粗化處理；
[0022](2)制備溶膠，溶膠為鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸所組成，其體積比為20:80:4:2:1，將各組分混合攪拌均勻，再將0.1g的金剛石粉體充分分散于IL上述溶膠中得到金剛石溶膠液；
[0023](3)將步驟(2)中得到的金剛石溶膠液涂覆于經(jīng)過步驟(I)前處理的不銹鋼絲線上，經(jīng)60°C、2分鐘烘干后，再經(jīng)過600°C、15分鐘的燒結(jié)處理，即得到金剛石線鋸。
[0024]為了評價線鋸對金剛石的把持力，采用對折摩擦法進(jìn)行評價，即將金剛石線鋸對折后套在直徑為2cm的不銹鋼棒上，拉直狀態(tài)下往復(fù)拉動5次，金剛石粉體無脫落的表述為“良好”，金剛石粉體有脫落的表述為“差”(下同)。
[0025]本實施例中的檢測結(jié)果為“良好”。
[0026]實施例2
[0027](I)將直徑為0.5mm的不銹鋼絲線進(jìn)行除油、除銹、粗化處理；
[0028](2)制備溶膠，溶膠為鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸所組成，其體積比為20:80:4:2:1，將各組分混合攪拌均勻，再將Ig的金剛石粉體充分分散于IL上述溶膠中得到金剛石溶膠液；
[0029](3)將步驟(2)中得到的金剛石溶膠液涂覆于經(jīng)過步驟(I)前處理的不銹鋼絲線上，經(jīng)60°C、2分鐘烘干后，再經(jīng)過600°C、15分鐘的燒結(jié)處理，即得到金剛石線鋸。
[0030]為了評價線鋸對金剛石的把持力，采用對折摩擦法對本實施例制備的線鋸進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為“良好”。
[0031]實施例3
[0032](I)將直徑為0.5mm的不銹鋼絲線進(jìn)行除油、除銹、粗化處理；
[0033](2)制備溶膠，溶膠為鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸所組成，其體積比為20:80:4:2:1,將各組分混合攪拌均勻，再將1g的金剛石粉體充分分散于IL上述溶膠中得到金剛石溶膠液；
[0034](3)將步驟(2)中得到的金剛石溶膠液涂覆于經(jīng)過步驟(I)前處理的不銹鋼絲線上，經(jīng)60°C、2分鐘烘干后，再經(jīng)過600°C、15分鐘的燒結(jié)處理，即得到金剛石線鋸。
[0035]為了評價線鋸對金剛石的把持力，采用對折摩擦法對本實施例制備的線鋸進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為“良好”。
[0036]實施例4
[0037](I)將直徑為0.5mm的不銹鋼絲線進(jìn)行除油、除銹、粗化處理；
[0038](2)制備溶膠，溶膠為鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸所組成，其體積比為20:80:4:2:1,將各組分混合攪拌均勻，再將20g的金剛石粉體充分分散于IL上述溶膠中得到金剛石溶膠液；
[0039](3)將步驟(2)中得到的金剛石溶膠液涂覆于經(jīng)過步驟(I)前處理的不銹鋼絲線上，經(jīng)60°C、2分鐘烘干后，再經(jīng)過600°C、15分鐘的燒結(jié)處理，即得到金剛石線鋸。
[0040]為了評價線鋸對金剛石的把持力，采用對折摩擦法對本實施例制備的線鋸進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為“良好”。
[0041 ]對比實施例1
[0042](I)將直徑為0.5mm的不銹鋼絲線僅僅進(jìn)行除油、除銹處理，而未進(jìn)行任何粗化處理；
[0043](2)制備溶膠，溶膠為鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸所組成，其體積比為20:80:4:2:1,將各組分混合攪拌均勻，再將1g的金剛石粉體充分分散于IL上述溶膠中得到金剛石溶膠液；
[0044](3)將步驟(2)中得到的金剛石溶膠液涂覆于經(jīng)過步驟(I)前處理的不銹鋼絲線上(涂覆厚度同實施例3)，經(jīng)60°C、2分鐘烘干后，再經(jīng)過600°C、15分鐘的燒結(jié)處理，即得到金剛石線鋸。
[0045]為了評價線鋸對金剛石的把持力，采用對折摩擦法對本實施例制備的線鋸進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為“差”。
【主權(quán)項】
1.一種用于制備金剛石線鋸的二氧化鈦溶膠，其特征在于:所述的溶膠由鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和硝酸組成。2.如權(quán)利要求1所述的二氧化鈦溶膠，其特征在于:所述的溶膠由鈦酸丁酯、乙醇、乙酸、水和硝酸按照20:80:4:2:1的體積比組成。3.如權(quán)利要求1或2任一項所述的二氧化鈦溶膠的應(yīng)用，其特征在于:所述應(yīng)用為采用所述溶膠制備金剛石線鋸，具體步驟為， (1)對鋼絲進(jìn)行除油、除銹、粗化處理； (2)將金剛石粉體充分分散于上述二氧化鈦溶膠中，制得金剛石溶膠液； (3)將步驟(2)得到的金剛石溶膠液均勻涂覆于經(jīng)過步驟(I)處理的鋼絲上，干燥，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，在鋼絲表面形成氧化鈦膜中嵌有金剛石的線鋸。4.如權(quán)利要求3所述的二氧化鈦溶膠的應(yīng)用，其特征在于:步驟(I)中，采用氫氧化鈉和硅酸鈉的混合溶液或表面活性劑溶液作為除油溶液對鋼絲進(jìn)行除油。5.如權(quán)利要求3所述的二氧化鈦溶膠的應(yīng)用，其特征在于:步驟(I)中，使用鹽酸水溶液對鋼絲進(jìn)行除銹。6.如權(quán)利要求3所述的二氧化鈦溶膠的應(yīng)用，其特征在于:步驟(I)中，采用由重鉻酸鈉、濃硫酸和蒸餾水組成的溶液對鋼絲進(jìn)行粗化處理。7.如權(quán)利要求3所述的二氧化鈦溶膠的應(yīng)用，其特征在于:步驟(2)中，金剛石粉體在所述溶膠液中的濃度為0.l-20g/Lo8.如權(quán)利要求3所述的二氧化鈦溶膠的應(yīng)用，其特征在于:步驟(2)中，金剛石粉體在所述溶膠液中的濃度為1-1 Og/L。
【文檔編號】C23C18/12GK105908154SQ201610392827
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月4日
【發(fā)明人】李龍珠, 陳智棟, 王文昌
【申請人】常州大學(xué)