中国光伏行业金刚线用钨丝市场研究
目 录
第十章 钨丝金刚线的生产成本（特别放送）
第十一章 钨丝金刚线行业前景（特别放送）
第十二章 钨丝生产企业概览（特别放送）
第十三章 钨丝母线金刚丝市场格局预测（特别放送）
第十七章 主要光伏行业主要企业概览
附件：钨丝和光伏产业发展年谱简编
1. 什么是金刚线切割技术？
1.1 磨削理论
磨削（Grinding）是一种去除材料的机械加工方法，指用磨料、磨具切除工件上多余材料。锯丝表面磨粒与工件互相作用的过程即金刚石线锯切割过程，类似于磨削，磨削理论符合金刚线的切割机理。蓝宝石、单晶硅、砷化镓、特殊陶瓷、微晶玻璃等硬脆材料具有较高硬度，独特的物理机械性能使普通机床难以加工，近几十年来金刚石切割技术的应用研究中，国内外学者对硬脆材料的切削加工进行了大量的实验研究表明：一般情况下，材料的去除分为脆性和塑性两种方式。对不同脆性材料磨削的观察发现，脆性材料去除方式主要为脆性去除，锯切过程主要以脆性崩碎为主，同时伴随塑性变形。在磨粒切割硬脆材料时，首先产生内应力，内应力使材料达到临界强度值，从而产生裂纹，径向裂纹的产生导致材料表面强度降低，横向裂纹则引起材料的去除，最后呈现材料去除效果，达到磨削的目的。
金刚线锯切割是应用于光伏行业的重要磨削加工方式之一。
1.2 固结磨料线锯
固结磨料切割技术是相对于游离磨料线锯切割技术而言，游离磨料切割技术也称为自由磨料金刚线切割技术，两种线切割都是相较于金刚石切割圆锯而言更先进一代的切割技术。固结磨料切割技术是利用电镀或树脂粘结的方法将金刚石磨料附着在钢线表面，将金刚线直接作用于硅棒或硅锭表面通过往复移动产生磨削，达到切割的效果。和游离磨料线锯切割技术相比，固结磨粒金刚线切割具有切割速度快、切割精度高、材料损耗低等特点。
电镀固结金刚线锯切割示意图，高测股份募资说明书资料图
固结磨料金刚线是将高硬度、高耐磨性的超硬磨料利用一种工艺技术固结在钢线基体上而制成使得线材具备磨削加工能力的一种线锯。固结磨料金刚线主要有挤压、滚压嵌入工艺、树脂粘合工艺、钎焊工艺和复合电镀工艺等五种加工工艺。
挤压、滚压嵌入固结技术是通过机械作用将金刚石微粉（裸分）嵌入金属线材基体，这样的加工势必容易降低基体的强度，也就减少了其切割能力和使用寿命。钎焊固结技术是在高温条件下加热钎料及金刚石磨粒，使得金刚石磨粒与钎料层间产生牢固的化学键合，这种加工过程中的高温会破坏钢线基体的组织结构，影响基体强度和硬度。树脂固结技术是通过树脂粘结剂将金刚石和金属钢线粘接在一起，但这种固结技术的金刚线在切割摩擦条件下树脂层易脱落，耐磨性、耐热性、断裂强度较差。以上滚压、挤压嵌入、树脂固结、钎焊等技术生产的线锯金刚石微粒和基体结合力低，切割效果差，效益差而较少使用。
复合电镀固结工艺是通过电镀金属的电结晶作用，把金刚石磨粒电镀在钢丝基体上。和其它固结技术相比，复合电镀固结线径细、耐热性和耐磨性良好，同时具备制造成本低、生产效率高、节省硅材料等诸多优点。
根据上述对线锯切割的描述，我们得知，不论哪种线锯切割技术，实际上其区别仅仅在于磨粒和线锯母丝的关系不同：游离磨粒线锯是磨粒和线锯母丝分开的，而固结磨粒线锯则是线锯母丝和磨粒固定在一起的；由于固定方式的不同，又分为树脂固结磨粒线锯和电镀固结磨粒线锯，也根据磨粒的不同分为固结金刚石线锯和其它材质的线锯。
2022年以来，随着钨丝作为基体母丝逐步进入金刚石线锯领域并迅速扩大市占率，我们可以将固结磨粒金刚石线锯分为钨丝基体和金刚线基体两种金刚线锯。
固结磨粒金刚线锯
1.3 影响金刚线锯切割效果的因素
影响金刚线锯切割效果的因素有很多，但决定性取舍要素只有一个：经济性！
在外界环境、被切割材料性能和切割工艺参数等因素不变的情况下，影响金刚线切割效果的主要因素有：母线质量，产品直径大小，金刚石颗粒的大小、牢固程度、分布状况等。
金刚线切割的终极目的是通过市场实现最佳利润，这是任何一个市场主体唯一目的。为了实现最佳的经济效果，不同的材料切割、不同的切割环节使用不同的切割金刚线和切割技术与工艺，蓝宝石的切割就需要比硅晶材料切割更粗线径金刚线，如蓝宝石宜于使用200μm左右的金刚线，同样是单晶硅材料，在晶硅开方和硅棒切断时也硅棒切断时也和蓝宝石加工一样，为了实现更高效率而使用较粗的200μm，甚至300μm的金刚线进行快速切割；但是在硅片切割时却需要使用尽可能细的金刚线，如新近实现规模化的35μm先进的金刚线达到最佳经济效益。
（1）母线质量高，即母线细且强度大、质量一致性高，母线直径粗细均匀、无接头、表面亲和度高，便于固结；母线长度适宜切割绕线长度，减少换线、减少浪费。
（2）当然，母线在保证强度的情况下，越细越好。即线径越小越好，这包括母线直径、覆合镀层和
（3）金刚石微粉（裸石）颗粒大小，颗粒粒度分布均匀（良好的正态分布），金刚石形状好，出刃率高等，但是更为主要的是
（4）金刚石微粉制作优良，电镀后金刚石微粉分布均匀。金刚石微粉分布状态对切割效果有较大影响，金刚石微粉需均匀分布在母线上，过于密集则金刚石易堆叠在一起导致切割时阻力过大而断线，反之则导致切割力不足，金刚石微粉分布不均匀会使得切割作用力不均匀，导致断线频率提升；金刚石微粉的团聚与叠砂会导致切割 线纹深浅或宽窄不同，影响切片的表面质量。
（5）在上述要求的基础上，尽可能更牢固将基体母丝和金刚石微粉固结在一起，发挥最好的切割效果和使用寿命也是主要的因素之一。
金刚石线在单晶硅切片的应用示意图，张家口原轼新型材料股份有限公司招股说明书（申报稿）
1.4 主要电镀金刚线生产企业
2. 金刚线切割技术发展脉络
3. 金刚石线切割机
3.1 WSK系列数控金刚线切片机
3.2 JXQ系列金刚线切片机
3.3 WSK系列数控金刚线蓝宝石开方机
3.4 JDQ-601金刚线多线切割机
3.5 DWS系列金刚石线切割机
3.6 STX系列金刚石线切割机
4. 金刚石线切割机的切割原理
5. 金刚石线切割机操作步骤
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