21世紀初，電鍍金剛線以其優(yōu)異的切割效率被應用于晶硅切割。到目前為止，單晶硅棒砂線切割已完全被金剛線切割替代；多晶硅方面，正在向金剛線切割過渡，與單晶硅還存在一定的差異。金剛線切割相比砂線，其耐磨性好，切削時間長，還能有效避免砂線切割帶來的環(huán)境污染問題。電鍍金鋼線的制備過程具體包括除油、除銹、預鍍、上砂、加厚和后續(xù)處理等。本文指出了電鍍金剛線的技術要素，給出了金剛線的系列檢測方法，列出了美暢新材對金剛線產品性能的基本要求，然后詳細介紹了電鍍金剛線的四化技術路線，并深入分析了四化技術路線的優(yōu)點及存在的技術難點，最后指出了未來金剛線產品發(fā)展趨勢。

       1.電鍍金剛線的技術要素

       電鍍金剛線是通過金屬電鍍方法將金剛石磨料固結在鋼絲基體上，制成用于硬脆材料切割的線切割工具。表征電鍍金剛線的性能主要有破斷力、出刃率、出刃高度、自由圈徑、翹頭高度等技術要素        2.電鍍金剛線的檢測方法

       目前國內外生產電鍍金剛線產品的企業(yè)主要有美暢新材、岱勒新材、浙江東尼、瑞翌新材、開封恒銳新、恒星科技、青島高測、江蘇億榮、貝卡爾特、盛利維爾、旭金剛、中村超硬、Read、DMT等?，F(xiàn)電鍍金剛線產品還未有相關國家標準可進行參考，各個生產廠家都擁有自成一套的產品檢測方法，但檢測方法之間存在差異，由此造成金剛線產品標準混亂、性能參差不齊，不利于電鍍金剛線行業(yè)今后長期發(fā)展。綜合現(xiàn)有生產技術，結合不同廠家的檢測方法，下面給出可供生產廠家參考的檢測方法。國內外上規(guī)模、產能較大的美暢新材、旭金剛、岱勒新材等公司的金剛線產品性能比較穩(wěn)定，以美暢新材為例，其對產品性能的基本要求。

       （1）外觀。金剛線外觀目測檢驗。

       （2）線徑。取段樣線任選3～5處，使用千分尺（分辨率為0.001mm）進行測量，記錄所有測量值。

       （3）破斷力。將500mm樣線固定在拉力測試儀上，保證樣線拉直且不受力，然后以0.001m/s~0.008m/s速率進行拉伸，直至樣線斷裂，重復測量3次以上取最小值。

       （4）出刃率、出刃高度取300mm樣線放置在金剛石形貌檢測儀的載線架上，稍用力使樣線處于自然張緊狀態(tài)，任選十處使用形貌儀自帶軟件測出金剛線的出刃率、出刃高度，記錄所得測量值。

       （5）自由圈徑。截取約500mm樣線，提起一端使另一端距離水平面100mm~200mm，讓其自由下落，在光滑水平面上自然成圈，然后使用分度值不大于1mm的直尺，測量線圈最小自然圈徑。

       （6）翹頭高度。翹頭高度試驗過程與自由圈徑類同，使用分度值不大于1mm的直尺，測量金剛線兩端距離水平面的距離，取最大值。

       （7）鍍層結合情況。取200mm樣線，將樣線保持較均勻的拉力進行緊密纏繞大于5圈，芯棒直徑為1.00mm。保持10min后，取下金剛線，在顯微鏡下觀察金剛線纏繞部分有是否存在起皮、脫落等異常。

       3.電鍍金剛線的四化技術路線

       光伏行業(yè)通過降低硅片非硅成本，追求平價上網，有利于快速推廣清潔能源的應用。持續(xù)降低硅片非硅成本需要相應的金剛線技術匹配發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)金剛線今后將會沿著出片更多、切割更快、線耗更省、硅片更薄的方向發(fā)展，四化技術路線的實現(xiàn)將會大幅度降低非硅成本。電鍍金剛線的四化技術路線：細線化、快切化、省線化、低TTV化。

       （1）細線化。電鍍金鋼線線徑不斷細化，有利于切割硅縫的減小，減少硅料的損耗，提高硅片的出片率。現(xiàn)市場主導是80、70線兩種電鍍金剛線，以目前的金剛線技術發(fā)展速度，65、60金剛石會在年內推廣并大范圍應用。

       （2）快切化。為大幅提升切片機產能，降低切片廠家設備投資，特別在多晶硅企業(yè)轉型金剛線切割需要采購新型設備這一時期，金剛線快切化也必然成為趨勢。以目前的單刀切割耗時為2～3小時，提升金剛線切割性能，預計到2018年會將單刀切割時間降低到1個小時。

       （3）省線化。省線化是指在切割加工過程中，減少電鍍金剛線的損耗，從而降低了切割耗材成本?，F(xiàn)電鍍金剛線的損耗為1.2m/pcs~1.5m/pcs（m/pcs指每張硅片所損耗的金剛線長度），調整提升金剛線產品性能，最終實現(xiàn)目標0.5m/pcs。

       （4）低TTV化。TTV（TotalThicknessVariation）是指硅片厚度變化量，是衡量硅片品質的一個很重要的指標，通過改善電鍍金剛線性能特征是實現(xiàn)低TTV化的有效途徑之一。

       電鍍金剛線的四化技術路線不僅降低硅片制備成本，還能提升硅片品質。四化技術路線每一種都具有各自的特點，對硅片制備成本降低的方式也不同，但可降低硅片的生產成本。由于各自優(yōu)化路線不同，對金剛線生產技術提出了很多難題，詳見表3。細線化、快切化降低硅片生產成本最為突出，出片率、單機產能提升可直接為企業(yè)帶來效益。金剛線短期的發(fā)展方向會先以細線化、快切化為主，省線化、低TTV化會在此基礎上再進行優(yōu)化。若四化技術路線同時起作用，電鍍金剛線對切片制備成本的降低將會有更大的貢獻。目前金剛線產業(yè)還在不斷地快速擴產，待金剛線產業(yè)進入成熟后成本會出現(xiàn)一定的降低，這樣也會使會生產成本仍有一定的下降空間。

       結語

       （1）光伏行業(yè)追求平價上網，其中的關鍵環(huán)節(jié)是降低硅片制造成本，金剛線四化技術路線是降低非硅成本的必然發(fā)展方向。

       （2）電鍍金剛石線的性能會根據客戶特殊需求進行生產，通過調整金剛線直徑、出刃率、出刃高度等，來實現(xiàn)提供具有高品質的量身定制金剛線。

       （3）電鍍金剛石線為非標準工業(yè)化產品，金剛線廠家與切片機制造廠家需保持密切的技術交流，若對切割機臺進行改造，則金剛線也需相應調整技術參數，產品間高度配合使用，實現(xiàn)切割效率最大化。

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