本發(fā)明屬于金剛石線鋸制造領(lǐng)域，尤其涉及一種超親水納米涂層金剛石線鋸及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、在全球能源轉(zhuǎn)型的大潮中，“碳達(dá)峰、碳中和”(簡(jiǎn)稱“雙碳”)目標(biāo)已成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。在此背景下，光伏產(chǎn)業(yè)作為可再生能源領(lǐng)域的主力軍，展現(xiàn)出了前所未有的增長(zhǎng)潛力與活力。光伏技術(shù)的進(jìn)步和成本的持續(xù)下降，極大地促進(jìn)了太陽(yáng)能發(fā)電的普及與應(yīng)用，對(duì)實(shí)現(xiàn)全球清潔能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。其中，硅晶片作為光伏電池的核心組成部分，其質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響著整個(gè)光伏系統(tǒng)的性能與成本。

2、當(dāng)前，固結(jié)磨料金剛石線鋸技術(shù)是硅晶材料高效切割的主流方法，該技術(shù)憑借其高切割精度和良好的材料利用率，在光伏行業(yè)中占據(jù)關(guān)鍵地位。金剛石線鋸?fù)ㄟ^(guò)高速旋轉(zhuǎn)，配合切削液的冷卻與潤(rùn)滑作用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單晶硅的精密切割。然而，傳統(tǒng)的金剛石線鋸在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，特別是在使用水性切削液進(jìn)行冷卻時(shí)，由于溫差效應(yīng)，易導(dǎo)致硅片表面產(chǎn)生顯著的線痕，并增加金剛線鋸的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。這不僅影響了硅片的質(zhì)量與產(chǎn)率，還增加了生產(chǎn)成本，限制了光伏組件效率的進(jìn)一步提升。

3、具體而言，現(xiàn)有的金剛石線鋸，其表面粗糙且與水性切削液的潤(rùn)濕性不佳，高接觸角阻礙了切削液的有效滲透與均勻分布，從而難以形成理想的冷卻與潤(rùn)滑效果。此外，金剛線在切割過(guò)程中的氧化與腐蝕問(wèn)題也不容忽視，這些問(wèn)題共同導(dǎo)致了切割效率的下降及金剛線的頻繁更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種超親水納米涂層金剛石線鋸及其制作方法,以解決金剛線鋸在切割過(guò)程中的斷縫以及線痕問(wèn)題，提升硅晶材料的切割效率，降低金剛線鋸的斷絲率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種超親水納米涂層金剛石線鋸及其制作方法的具體技術(shù)方案如下：

3、一種超親水納米涂層金剛石線鋸的制作方法包括以下步驟：

4、s1、前處理：對(duì)待加工的芯線進(jìn)行表面清潔處理；

5、s2、預(yù)鍍加厚：將芯線浸泡在電鍍液中，通過(guò)電鍍的方式使芯線表面沉積鎳層，得到預(yù)鍍芯線；

6、s3、復(fù)合電鍍上砂：將上一步驟得到的預(yù)鍍芯線浸泡在含有金剛石磨料的混合電鍍液中，通過(guò)電鍍的方式使預(yù)鍍芯線上附著金剛砂，得到金剛石線鋸；

7、s4、水洗：用水去除上一步驟得到的金剛石線鋸表面污漬；

8、s5、第一次烘干：在烘箱中去除上一步驟得到的金剛石線鋸表面水分；

9、s6、涂敷：在上一步驟得到的金剛石線鋸表面涂敷超親水納米涂層，得到超親水納米涂層金剛石線鋸；

10、s7、吹氣：對(duì)上一步驟得到的超親水納米涂層金剛石線鋸表面進(jìn)行吹氣；

11、s8、第二次烘干：在烘箱中去除上一步驟得到的超親水納米涂層金剛石線鋸表面水分。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s1的前處理包括以下步驟：

13、s1.1、堿洗：將芯線浸泡在50～60°的堿性溶液內(nèi)30～50s，配合20～40hz超聲頻率的超聲波清洗，堿性溶液包括以下組分：20～40g/l氫氧化鈉、5～15g/l偏硅酸鈉、8～15g/l氯化鈉；

14、s1.2、前處理第一次水洗：將堿洗后的芯線浸泡在水中，去除附著在芯線表面的堿性溶液，使用ph為6.2～6.5、電導(dǎo)率≤2us/cm的純水；

15、s1.3、酸洗：將上一步驟水洗后的芯線浸泡在20～30℃的鹽酸溶液內(nèi)20～40s，去除芯線表面氧化層及銹蝕物，鹽酸濃度為10～40g/l；

16、s1.4、前處理第二次水洗：將酸洗后的芯線浸泡在水中，去除附著在芯線表面的酸性溶液，使用ph為6.5～7.0、電導(dǎo)率≤2.5us/cm的純水。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s2中，電鍍溫度55℃～65℃，電鍍電流密度為6a/dm2～8a/dm2,電鍍時(shí)長(zhǎng)15s，ph值為3.8～4.2的電鍍液包括以下組分：550ml/l～650ml/l的六水合氨基磺酸鎳溶液，4g/l～6g/l的六水合氯化鎳，20g/l～30g/l的硼酸。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s3中，電鍍溫度60℃～80℃，電鍍電流密度為3a/dm2～3.5a/dm2,電鍍液包括以下組分：100～200g/l的金剛砂、30～50g/l的六水硫酸鎳、10～20g/l的硼酸、60～150g/l的氯化鈉、以及鍍鎳添加劑。

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s4中，通過(guò)加入氫氧化鈉將純水的ph值調(diào)整到7.0～7.3，將金剛石線鋸浸泡在40～60℃的純水中，配合30～50hz超聲頻率的超聲波清洗5～15s。

20、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s5中，第一次烘干的烘箱溫度為150～200℃；s8中，第二次烘干的烘箱溫度為100～200℃。

21、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s6中，涂敷溶液按體積比包含60～80％的超親水涂層、15～40％的乙醇、1.5～5％的分散劑；溫度為30～50℃，粘度為100～120cst；

22、超親水涂層按重量比包含30～50％的納米二氧化硅，10～20％的納米二氧化鈦，5～15％的羥基表面活性劑，20～30％的水。

23、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s6中采用的涂敷裝置包括母槽和子槽，涂敷溶液放置在母槽內(nèi)保持持續(xù)攪拌狀態(tài)，通過(guò)循環(huán)泵將涂敷溶液注入子槽，子槽的涂敷溶液再流回母槽形成循環(huán)。

24、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，芯線在放線端和收線端之間依次經(jīng)過(guò)s1～s8，保持線速50～80m/min。

25、一種超親水納米涂層金剛石線鋸，采用上述制作方法制得。

26、有益效果：

27、超親水納米涂層極大降低了金剛線鋸與水性切削液的接觸角，提高了液體在金剛線表面的鋪展能力，確保了切削過(guò)程中的高效熱交換，降低金剛線切割硅棒之間的局部高溫，從而降低金剛線在客戶端切割過(guò)程中斷線率。這有效緩解了由溫差引起的硅片線痕問(wèn)題，保持了硅片的高質(zhì)量表面特性，有助于提升光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

28、涂層的平滑特性減少了金剛線鋸與硅材料間的摩擦阻力，加之優(yōu)異的潤(rùn)滑性能，顯著降低了切割過(guò)程中的機(jī)械應(yīng)力，減少了硅片表面的劃傷和線痕，保證了切割成品的高平整度和低缺陷率。

29、納米涂層不僅優(yōu)化了金剛線鋸的表面特性，還形成了保護(hù)層，顯著增強(qiáng)了其抗氧化能力和抗腐蝕性，有效抑制了切割過(guò)程中的化學(xué)腐蝕反應(yīng)，延長(zhǎng)了金剛線鋸的使用壽命，減少了工具更換頻率，提升客戶端切割效率，降低斷縫率。

30、采用水性切削液配合超親水涂層技術(shù)，順應(yīng)了當(dāng)前環(huán)保趨勢(shì)，減少了有害溶劑的使用，降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，符合綠色制造的要求，提升了整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展水平。

31、超親水納米涂層金剛石線鋸能夠顯著提升切割速度和硅片產(chǎn)出率，同時(shí)降低金剛線的斷絲率，減少了生產(chǎn)中斷和廢品率，從而在整體上大幅降低了光伏組件的制造成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

32、綜上所述，本發(fā)明的超親水納米涂層金剛石線鋸，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，有效解決了傳統(tǒng)金剛石線鋸切割過(guò)程中存在的冷卻不足、線痕嚴(yán)重、金剛線耐用性差等問(wèn)題，對(duì)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的高效、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。