生產複合電鍍金剛石線的上砂槽及其使用方法與流程
2023-05-14 21:05:01
本發明涉及複合電鍍技術領域，特別涉及一種用於生產複合電鍍金剛石線的上砂槽裝置及其使用方法。
背景技術：
隨著國家對新能源戰略計劃的指定和實施，太陽能的開發和利用變得越來越重要，近年來太陽能光伏發電對大面積矽片的需求量也不斷增加。由於半導體製造技術的成熟，矽片其他方面的製造成本不斷下降，但受限於切割技術的發展，光伏用矽片的切割成本一直居高不下，仍佔總製造成本的30％左右。我國目前切割矽晶片的主要仍是游離磨料切割技術，其切割原理是利用鋼絲的快速運動將含磨料的切削液帶入工件的切縫中，由此產生切削作用。但游離磨料切割方法存在著切割效率低、工件成品率低、鋼絲壽命短、切割漿料用量大且回收困難等明顯缺陷。
為了解決游離磨料切削技術的問題，逐漸發展對固結磨料切割技術的研究，主要有樹脂結合金剛線和複合電鍍金剛線兩種。樹脂結合金剛線採用樹脂作為粘結劑將金剛石微粉粘結在鋼絲母線上，主要應用於純度低的多晶切片，樹脂金剛線雖有不易斷線的優點，但其金剛石微粉容易脫落、壽命短、綜合切片成本下降不明顯等缺點也限制了其大規模應用前景。複合電鍍金剛線採用電鍍鎳層將金剛石微粉粘結在鋼絲母線上，粘結強度高，剛性好，主要應用於純度高的單晶切片，具有切割速度快、鋼線壽命長、切片成本下降顯著的優點，隨著對具有更高光電轉化效率的單晶矽切片的需求持續增長，其應用前景非常廣闊。
複合電鍍金剛線的生產過程主要包括酸洗、鹼洗、預鍍、上砂、加厚等工藝工序，其中，上砂工序是最為重要關鍵的步驟，也是決定成品金剛線的切割性能的決定性工序。目前現有技術生產的電鍍金剛線的主要問題在於金剛石微粉在鋼絲母線上分布不佳、局部有團聚、成品線線徑均勻度差，導致金剛石線壽命縮短、在工件切割表面有劃痕等問題，而究其主因，仍在於其電鍍工藝中上砂槽結構設計有所不足。如何通過優化電鍍上砂槽的設計以實現良好的上砂效果，並進一步優化成品金剛線的切割性能，是目前本領域技術人員急需解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種可以金剛石微粉在鋼絲母線上不團聚且分布良好的金剛石線的複合電鍍金剛石線上砂槽，同時提供這種上砂槽的使用方法。
為實現上述目的所採取的技術方案是：
一種生產複合電鍍金剛石線的上砂槽，所述上砂槽包括上砂槽體、進液循環裝置、進液分布裝置、鋼線傳送裝置等。
所述上砂槽體包括三個區域，中間區域為上砂區，兩個邊區域為溢流區，三個區域的中間隔板裝有液位調整板；
進一步的，上砂槽體的上砂區的下部區域截面為下窄梯形或半圓弧形，優先下窄梯形；
進一步的，上砂槽體的上砂區的一側裝有鈦籃，鈦籃內裝有鎳球，鈦籃連接電鍍電源的正極，鎳球為犧牲陽極；鈦籃的長度覆蓋上砂區縱向區域的90％以上；
進一步的，上砂槽體的溢流區下部有溢流回流管；
進一步的，液位調整板上開的豎直槽為鋼線提供走線通道，豎直槽的開槽位置可為中側、偏左側或偏右側，優選中側；通過調整板的豎直槽寬度和板高可調節上砂區的液位高度。
所述進液循環裝置包括緩衝儲液罐、循環泵、進液分布裝置等，緩衝儲液罐內裝有攪拌器和加熱器，攪拌器用於對電鍍液和金剛石微粉進行混合和分散，加熱器用於對電鍍液體系進行加熱。
進一步的，所述進液分布裝置由多級分布管構成，循環泵出口處的一級分布管分成二路二級分布管，二路二級分布管再分成四路三級分布管，四路三級分布管再分成若干路四級分布管，與上砂區底部連接；分布管的級數可為二～六級，優選四級；終級分布管的路數為二的倍數，路數以布置的管管之間間距小於管通徑的五倍為宜，優選二～三倍管通徑。
所述鋼線傳送裝置用於實現鋼線走線，主要包括兩對導電輪和兩對傳送輪，但不限於此。兩對導電輪連接電鍍電源的負極，作為電鍍陰極。
上述的生產複合電鍍金剛石線的上砂槽的使用方法，採用所述上砂槽進行生產時，將鋼線架裝在導電輪和導向輪上進行走線，將工藝需求量的電鍍液、添加劑、金剛石微粉加入緩衝儲液罐內，打開攪拌器並啟動加熱器，使電鍍物系進行加熱、金剛石微粉在鍍液中進行充分分散；待物料的溫度接近工藝指定溫度時，打開循環泵，緩衝儲液罐內的混合鍍液在循環泵的作用下由多級分布管逐級分液進入上砂槽體的上砂區，浸沒鋼絲母線，沒過液位調整板上沿高度的混合鍍液則進入上砂槽體的溢流區，並經溢流區回流管流回緩衝儲液罐，由此進行電鍍物系的整體循環；待物料的溫度達到工藝指定溫度時，便可接通電鍍電源進行連續複合電鍍。
本發明的有益效果在於：
一、採用槽外進液和循環裝置，在緩衝儲液罐的攪拌作用下，金剛石微粉在電鍍母液中的初始分散效果得以保證，輔以儲液罐中加熱的方式，結構合理，操作便捷；
二、採用多級分布管的進液分布裝置由上砂區的底部進液，整個上砂區的縱向區域的進液流場分布基本均勻一致，且流速可控，使得浸在整個上砂區內的鋼絲母線附近的金剛石微粒縱向分布均勻，因此通電電鍍後，金剛石微粉在鋼絲母線上的上砂速率可控，微粉不易團聚且分布良好，成品線線徑均勻；
三、上砂區內鈦籃(陽極)的長度覆蓋上砂區縱向區域廣，與對應的鋼絲母線(陰極)的位置近且重疊範圍大，可大大提高上鍍的效率和鍍層的均勻性；
四、上砂區界面採用具有一定斜度的下窄梯形或圓弧形底部，整個上砂區基本無流動死角，提高金剛石微粉利用率。
附圖說明
圖1為本發明的正視圖；
圖2為圖1的A-A面剖視示意圖；
附圖標記：
1上砂槽體 2液位調整板 3鈦籃 4溢流區回流管 5緩衝儲液罐
6循環泵 7攪拌器 8加熱器 9多級分布管 10導電輪 11傳送輪
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
圖1中，一種生產複合電鍍金剛石線的上砂槽，包括上砂槽體、進液循環裝置、進液分布裝置、鋼線傳送裝置等。
上砂槽體1包括三個區域，中間區域為上砂區，兩個邊區域為溢流區，三個區域的中間隔板裝有液位調整板2；上砂槽體的溢流區下部有回流管4；
圖2中，上砂區的下部區域截面為下窄梯形；上砂槽體的上砂區的一側裝有鈦籃3，鈦籃內裝有鎳球，鈦籃連接電鍍電源的正極，鎳球為犧牲陽極；鈦籃的長度覆蓋上砂區縱向區域的90％以上；液位調整板2上開的豎直槽為鋼線提供走線通道，豎直槽的開槽位置在中側。
進液循環裝置包括緩衝儲液罐5、循環泵6、進液分布裝置等，緩衝儲液罐5內裝有攪拌器7和加熱器8，攪拌器7用於對電鍍液和金剛石微粉進行混合和分散，加熱器8用於對電鍍液體系進行加熱。
進液分布裝置則由多級分布管9構成，循環泵出口處的一級分布管分成二路二級分布管，二路二級分布管再分成四路三級分布管，四路三級分布管再分成十六路四級分布管，與上砂區底部連接。
鋼線傳送裝置用於實現鋼線走線，包括兩對導電輪10、兩對導向輪11及其相關支撐件。兩對導電輪10連接電鍍電源的負極，作為電鍍陰極。
生產時，將鋼線架裝在導電輪10和導向輪11上進行走線，將工藝需求量的電鍍液、添加劑、金剛石微粉加入緩衝儲液罐5內，打開攪拌器7並啟動加熱器8，使電鍍物系進行加熱、金剛石微粉在鍍液中進行充分分散；待物料的溫度接近工藝指定溫度時，打開循環泵6，緩衝儲液罐5內的混合鍍液在循環泵的作用下由多級分布管9逐級分液進入上砂槽體1的上砂區，浸沒鋼絲母線，沒過液位調整板2上沿高度的混合鍍液則進入上砂槽體1的溢流區，並經溢流區回流管4流回緩衝儲液罐，由此進行電鍍物系的整體循環；待物料的溫度達到工藝指定溫度時，便可接通電鍍電源進行連續複合電鍍。
本發明的一種生產複合電鍍金剛石線的上砂槽，可連續化生產金剛石微粉分布良好、線徑均勻一致、切割性能優良的電鍍金剛石線，結構合理、生產高效、原料利用率高。
以上利用具體實施例對本發明所提供的一種生產複合電鍍金剛石線的上砂槽進行了詳細的介紹，闡述了本發明的原理和實施方式，該實施例的說明只是用於幫助理解發明的原理及核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。