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硬脆功能材料精密切割用高强超细金刚石线锯的研发及产业化
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  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TG731
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该成果属新能源产业光电组件生产用的金属材料领域,具体为硬脆功能材料精密切割用高强超细金刚线锯的研发及产业化。硬脆功能材料,如晶体硅、蓝宝石、锗和镓等,是太阳能光伏、集成电路和半导体等新能源光电产业的关键基础组件与材料。切割加工是这些硬脆功能材料制备的关键工序,然而如何高效率、窄切缝、无损伤、无污染、低成本切割成为硬脆功能材料健康科学发展的关键问题,高强度与超精细化的金刚石线锯是实现硬脆功能材料精密切割加工的核心关键装备。高强超细金刚石线锯的关键制造技术长期被国外公司垄断,严重制约了中国新能源光电产业的自主创新发展。为此,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确提出:加强半导体等新材料产业上下游协作配套。很显然,作为硬脆功能材料精密切割用高强超细金刚石线锯亟需研发及国产化。高强超细金刚石线锯制备的关键技术包括专用钢材、塑性拉拔成形、金刚石固结及节能环保等,其技术难点在于钢材洁净化、快速冷作拉拔长距离化、复合镀固结强化及资源回收再利用等。自2007年开始,南京工程学院联合张家港市骏马钢帘线有限公司、江苏永钢集团有限公司和苏州伟益新材料科技有限公司致力于硬脆功能材料精密切割用高强超细金刚石线锯的研发,其主要科技创新点包括如下:①研发低硫磷超洁净化冶金质量控制关键技术,解决超高碳盘条成分偏析、纯净度低和组织均匀性差问题,实现高强超细金刚石线锯用盘条国产化;②研发长距离快速冷作拉拔成形关键技术,发明抗结块拉丝润滑粉及新型高分子自润滑剂配方与制备方法,阐明剧烈冷作变形渗碳体溶解规律与索氏体织构遗传演化机制,优化设计“双模具”复合拉拔装置,研发全索氏体化等温淬火制度与集肤效应中频感应扩散关键技术,最终实现超高强度(≥4500MPa)超细(Φ0.06~0.08mm)超高碳(0.9~1.1wt%)钢丝长距离(≥350km)连续工业化生产;③研发微纳颗粒金刚石线锯快速复合镀固结关键技术与装备,阐明微纳金刚石颗粒表面改性诱导定向沉积机制,解决金刚石分布不均匀、固结强度低问题,实现金刚石线锯精密切割硬脆功能材料;④研发废液循环再利用与绿色化制造关键技术,发明酸洗废液中回收氯化亚铁和盐酸的方法与装置,发明铅浴加热覆盖剂消除铅液毒性污染技术,实现金刚石线锯制备过程中资源再利用与绿色化制造。该项目产品涉及到的盘条(母材)、钢丝(母线)、金刚石线锯已正式规模化投产,近二年来,创销售总额126368万元,新增利润8746万元,上缴各项税收9200万元,增加就业岗位118个。产品广泛应用于浙江芯能光伏、湖南红太阳光电等国内知名企业,取得了显著的经济效益和社会效益。围绕该项目成果申请国家发明专利20余件(授权11件)和实用新型专利12件,成果的关键技术经相关部门检测与鉴定,总体处于国际先进水平。
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