專利名稱：一種鎳基非晶態合金改性切割鋼線的制作方法
技術領域：
本發明涉及線鋸切割線材領域，特別是一種鎳基非晶態合金改性切割鋼線。
背景技術：
硬脆材料包括各種寶石、玻璃、硅晶體、硬質合金、陶瓷、稀土磁性材料、石材、石英晶體等材料。硬脆材料大多為非導電體或者半導體，通常具有高硬度，高脆性，高耐磨性， 高抗蝕性，高抗氧化性，高電阻率，耐高溫等許多金屬材料難以比擬的特性，因此在化工，機械，航天，能源領域得到了很廣泛的應用。硬脆材料的推廣應用對于其加工技術提出了極高的要求。其中，切割加工是一道極為關鍵的工序。要求高效率、低成本、窄切縫(材料利用率高)、無損傷，無污染等。受硬脆性材料特性的限制，用于加工此類材料的切割方法主要為金剛石鋸片，激光束切割，線鋸等切割方法。這些方法各有利弊。比如，金剛石鋸片切割雖然切割效率較高，但是切縫較寬， 材料浪費比較多，不適用貴重材料加工。激光束切割的適用范圍較廣，但是切割深度有限， 不利于加工大尺寸的材料，且設備投資費用昂貴。線鋸是在研磨漿料的配合下用于完成切割動作的超細高強度切割線，最多可達 1000條切割線相互平行地纏繞在導線輪上形成一個水平的切割線“網”。馬達驅動導線輪使整個切割線網以每秒5 25米的速度移動，是切割硬脆材料比較理想的工具。根據所加工的硬脆性材料的用途，采用不同的切割鋼線。現有線鋸用切割剛材由于本身的硬度及磨損問題，在切割過程中必須配合切割磨料一起使用，如氧化鋁，碳化硅等高硬度磨料配制的切割漿料。但由于切割漿料中的高硬度磨料對鋼線長時間磨損，使得鋼線線徑發生變化而影響線切品質，同時縮短鋼線使用壽命，降低了硬脆材料人切割效率，增加了生產成本。本申請人于2011年6月3日申請了“一種用于硬脆材料切割的連續線材及其制備方法”(申請號CN201110149694. 1)，該發明通過嚴格控制金屬線經過裝有熔融狀態非晶態合金的石英爐擠出口的速度，在普通線鋸用切割鋼材的外層進行金屬基非晶化處理，得到高強度，高耐磨性的由非晶態合金改性的線材，滿足了線鋸用線材對強度、耐磨性的特殊要求，提高硬脆材料的切割效率，降低成本。但是不同的硬脆材料對切割要求不同，而不同的非晶態合金改性的物理性能不同，需要進一步研究不同非晶態合金改性的切割鋼線，以滿足不同硬脆材料對切割的特殊要求。非晶態合金改性的切割鋼線雖然比普通切割鋼線具有更高的強度，但切割鋼線強度越大，切割效率越高，成本越低。
發明內容
本發明要解決的技術問題是現有切割鋼線不能能滿足特殊硬脆材料對切割鋼線的要求，切割效率低，成本高。本發明提供的技術方案是提供一種非晶態改性切割鋼線，由金屬線及包覆在金屬線外表面的非晶態合金層組成，該非晶態合金為鎳基非晶態合金。作為優選，鎳基非晶態合金成分的表達式為NiaTiWrcXd,其中a，b，c為原子百分比，a = 55-75%, b = 15-25%, c = 5-15%, X 為 P、Cr、Al、Hf、Si、B、Be、Nb、中的一種或幾種，d = 0-20%。采用鎳基非晶態合金改性鋼線能進一步提高切割效率，降低成本。本發明采用真空電弧爐制備非晶態合金。將各組分混合料放在電弧熔煉爐的水冷銅干鍋內，采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護下進行熔煉，首先抽真空至1 X 10-2Pa 以下，然后充入熔融Ti純化過的氬氣至氣壓在0. 04-0. 08MPa，熔煉電流密度為120-350A/ cm2,融化后，持續熔煉10秒鐘，并加電磁攪拌，斷電，讓合金隨銅坩堝冷卻后，重新充電繼續熔煉2-3次，得到均勻的非晶態合金錠。本發明可以采用熔融合金冷卻法，電鍍法，化學鍍以及等離子噴涂法進行非晶態合金對鋼線的改性。例如采用熔融合金冷卻法將制備好的合金錠裝入干鍋爐中，加熱熔融合金錠并保溫；將前期不同工藝處理好的鋼線在牽引作用下經過盛有熔融態合金錠的坩堝爐中，通過的速度為V = I-IOOOmm/秒，讓鋼絲表面均勻涂覆上一層合金液，經過坩堝爐后快速冷卻形成非晶態合金，最終讓鋼絲表面均勻涂覆上了一層非晶態合金，從而得到了一種經過非晶態合金改性的切割線材。鋼線直徑0. 05-10mm，涂覆的非晶態合金涂層厚度大于0. 5um。這種鋼線具有超高強度，主要用于石材、寶石、石英晶體、硬質合金、陶瓷、單/多晶硅等的線鋸切割，使用這種鋼線切割大大提高了切割效率，降低了切割成本。
具體實施例方式使用本發明制備的鎳基非晶態合金涂覆改性的鋼線在太陽能多線切割機臺上切割太陽能單晶/多晶硅。所有實施例的鋼線直徑、成分與實施例1相同，有涂層鋼線的涂層厚度均為0. 5um。結果見表1，與普通鋼線相比，鎳基非晶態合金涂層鋼線的切割時間大大減少，切割效率能提高因而節省了大量成本。表 權利要求
1.一種非晶態改性切割鋼線，由金屬線及包覆在金屬線外表面的非晶態合金層組成， 該非晶態合金為鎳基非晶態合金。
2.權利要求1所述的非晶態改性切割鋼線，其特征在于鎳基非晶態合金成分的表達式為 NiaTibZrcXd,其中 a, b, c 為原子百分比，a = 55-75%, b = 15-25%, c = 5-15%, X 為 P、Cr、Al、Hf、Si、B、Be、Nb 中的一種或幾種，d = 0-20%
全文摘要
本發明涉及一種非晶態改性切割鋼線，由金屬線及包覆在金屬線外表面的非晶態合金層組成，該非晶態合金為鎳基非晶態合金。鎳基非晶態合金改性鋼線能進一步提高切割效率，降低成本。
文檔編號C22C45/04GK102241082SQ20111018108
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者勵征 申請人:蒙特集團(香港)有限公司