專利名稱：一種高強度耐蝕耐磨切割鋼絲及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種光伏產業中的太陽硅片切割鋼絲，特別是涉及一種高強度耐蝕耐磨切割鋼絲及其制備方法。
背景技術：
切割鋼絲是用于攜帶砂漿將單(多)晶硅錠切割成太陽能發電用硅片的鋼絲。現有技術中，切割鋼絲的生產主要由高碳鋼盤條經歷大拉、中絲熱處理、中拉、熱處理并鍍黃銅和濕拉5個工序。切割鋼絲鍍銅的原因，一方面是銅層在濕拉工序中起到一 定的潤滑作用便于鋼絲的變形拉拔，另一方面，銅層在鍍黃銅后庫存期和成品切割鋼絲運輸和使用過程中能夠提供一定的耐蝕防銹作用，從而降低鋼絲在濕拉工序和切割過程中的斷絲率。切割鋼絲行業目前采用的多為先進行電鍍銅，然后再電鍍鋅，最后通過中頻擴散的方式形成銅鋅合金(黃銅)。此工藝在一定程度上提高了鋼絲的耐蝕性，改善鋼絲拉拔過程中的潤滑條件。但是在實際使用效果方面鋼絲在庫存一定時期時表面仍然會出現生銹的現象，此外在硅錠切割過程中黃銅鍍層在切割的第一道次時就已經被全部磨掉，對鋼絲基體無任何保護作用。蒙特集團(香港)有限公司分別發明了一種鎳基非晶態合金改性切割鋼線(發明專利申請號為201110181081. 6)和一種鋯基非晶態合金改性切割線，上述兩個發明采用真空電弧爐制備母基合金錠，然后再通過噴涂、化學鍍等方式制備切割鋼線，該工藝雖然提高了鋼絲的切割效率和耐磨性，但是工藝條件繁瑣，生產成本較高。蘇閔(張家港)新型金屬材料科技有限公司發明了一種切割鋼絲表面電鍍金剛石工藝，使鋼絲表面均勻附著一層牢固的金剛石粉末，該發明不僅提高了切割效率，而且省掉了切割環節中SiC的耗費，更節能環保。但是該工藝所用原料、制作成本和成品價格較高(金剛石粉末價格昂貴，工藝復雜)，目前還沒有實現產業化。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種耐蝕性好，耐磨性高、切割效率高，且生產工藝簡單，生產成本低的高強度耐蝕耐磨切割鋼絲；
本發明的另一目的是提供上述高強度耐蝕耐磨切割鋼絲的制備方法。本發明采用如下技術方案實現
一種高強度耐蝕耐磨切割鋼絲，其特征是在鋼絲基體上鍍有非晶態鎳鈷磷鍍層。所述鎳鈷磷鍍層厚度為3-5 μ m。所述鎳鈷磷鍍層中含磷量為8-15%。所述切割鋼絲抗拉強度為1150_1300MPa，鋼絲面縮率為40%_53%。上述高強度耐蝕耐磨切割鋼絲的制備方法，其特征在于包括采用化學鍍法對鋼絲基體表面進行鍍層，其中化學鍍法所用的鍍液組成為氯化鎳5. 6-7. 2g/L，硫酸鈷4-12g/L，次亞磷酸鈉12-18g/L，硫酸銨35-55 g/L，檸檬酸鈉35-50 g/L，該鍍液pH 7-9。所述采用化學鍍法對鋼絲基體表面進行鍍層時的工作溫度為85°C -90°C。所述化學鍍法所用的鍍液槽長度為100-150m。本發明采用的化學鍍方法，在鋼絲表面形成一層厚度為3-5 μ m的非晶態鎳鈷磷合金鍍層，該鍍層中較高的含磷量使鍍層體現出較強的耐磨和耐腐蝕能力，從而起到了防止鋼絲被環境腐蝕的目的。其次，本發明工藝過程簡單，操作方便。第三，通過補加鍍液主要成分，鍍液可連續使用，延長了鍍液的使用壽命，并降低了成本。第四，將切割鋼線的磨損率由10-18%降低到3-5%。切割鋼線的耐磨性得到較大程度的提高。綜上所述，本發明的切割鋼絲具有較強的耐磨和耐腐蝕性能，可大大延長切割鋼絲的庫存期，提高切割鋼絲的成材率和穩定性能，且其生產工藝簡單，生產成本低，具有經濟、節能和可操作性強的優點。
具體實施例方式本發明的切割鋼絲的制備主要包括高碳鋼盤條經歷大拉、中絲熱處理、中拉、熱處理并鍍層和濕拉工藝，改進之處在于在熱處理、酸洗和水洗等工藝不變的前提下，用化學鍍鎳鈷磷的方法代替電鍍黃銅工藝。整個工藝過程為放線一熱處理一AQUA淬火一酸洗活化—冷水洗一熱水洗一誘發一化學鍍一水洗吹干一收線。其中放線、熱處理、AQUA淬火、酸洗活化、冷水洗、熱水洗工藝沿用傳統切割鋼絲中電鍍工序中的工藝，其余工藝為本發明所產生的工藝。具體工藝包括
熱處理，將鋼絲加熱到950°C -1050°C使其組織進行充分的奧氏體化。AQUA淬火，將奧氏體化后的鋼絲快速冷卻到約650°C進行過共析轉變，生成索氏體組織，從而保證鋼絲保持較高的抗拉強度(1200MPa以上)和良好的加工性能(面縮率大于45%)。酸洗活化，將鋼絲通過HCl濃度為5%_13%的酸洗槽，一方面除去熱處理后鋼絲表面的氧化皮，另一方面激活鋼絲表面活性，利于化學鍍反應的進行。冷水洗、熱水洗，徹底洗去鋼絲表面的殘余酸液并給鋼絲進行預熱利于化學鍍反應的進行(熱水洗)。誘發，采用外加恒電位極化的方法催化化學鍍反應的進行；
化學鍍，將鋼絲通過鍍液槽，鋼絲與鍍液充分接觸并反應，在鋼絲表面上均勻的鍍一層^ ^晶態鎳鈷磷合金鍍層。其中鍍液的主要組分為
氯化鎳5. 6-7. 2g/L，
硫酸鈷4-12g/L，
次亞磷酸鈉12-18g/L，
硫酸銨35-55 g/L,
朽1檬酸鈉35-50 g/L。鍍液槽及鋼絲關鍵技術指標
鍍液PH7-9。
鍍液溫度85°C-9(TC。鍍液槽長度100-150m。鋼絲DV 值45-65/min。鋼絲抗拉強度1150_1300MPa。鋼絲面縮率40%_53%。鍍液槽中各種組分含量和PH值的控制是通過定期取樣檢測并手工添加，其中PH值的控制是通過向鍍液槽中添加氨水和稀硫酸來實現。 水洗吹干，用水清洗鋼絲，洗去鋼絲表面的殘余鍍液并保持鋼絲干燥。通過上述工藝生產的切割鋼絲，其鎳鈷磷鍍層厚度為3-5 μ m，鎳鈷磷鍍層中含磷量為8-15%，鋼絲DV值65/min。
權利要求
1.一種高強度耐蝕耐磨切割鋼絲，其特征是在鋼絲基體上鍍有非晶態鎳鈷磷鍍層。
2.按照權利要求1所述的高強度耐蝕耐磨切割鋼絲，其特征是所述鎳鈷磷鍍層厚度為 3-5 u m。
3.按照權利要求1所述的高強度耐蝕耐磨切割鋼絲，其特征是所述鎳鈷磷鍍層中含磷量為8-15%。
4.按照權利要求1一 3中任意一項所述的高強度耐蝕耐磨切割鋼絲，其特征是所述切割鋼絲抗拉強度為1150-1300MPa，鋼絲面縮率為40%_53%。
5.—種如權利要求1-3中任意一項所述的高強度耐蝕耐磨切割鋼絲的制備方法，其特征在于包括采用化學鍍法對鋼絲基體表面進行鍍層，其中化學鍍法所用的鍍液組成為氯化鎳5. 6-7. 2g/L，硫酸鈷4-12g/L，次亞磷酸鈉12_18g/L，硫酸銨35-55 g/L，檸檬酸鈉35-50 g/L，該鍍液 pH 7-9。
6.按照權利要求5所述的高強度耐蝕耐磨切割鋼絲的制備方法，其特征在于所述采用化學鍍法對鋼絲基體表面進行鍍層時的工作溫度為85°C -90°C。
7.按照權利要求5所述的高強度耐蝕耐磨切割鋼絲的制備方法，其特征在于所述化學鍍法所用的鍍液槽長度為100-150m。
全文摘要
本發明涉及一種高強度耐蝕耐磨切割鋼絲及其制備方法，本發明采用的化學鍍方法，在鋼絲表面形成一層厚度為3-5μm的非晶態鎳鈷磷合金鍍層，該鍍層中較高的含磷量使鍍層體現出較強的耐磨和耐腐蝕能力，從而起到了防止鋼絲被環境腐蝕的目的。本發明的切割鋼絲具有較強的耐磨和耐腐蝕性能，可大大延長切割鋼絲的庫存期，提高切割鋼絲的成材率和穩定性能，且其生產工藝簡單，生產成本低，具有經濟、節能和可操作性強的優點。
文檔編號C23C18/36GK103009681SQ20121057736
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者劉衛國, 杜領會, 王玉, 任萍 申請人:寧夏東方鉭業股份有限公司