專利名稱：對(duì)切割太陽(yáng)能電池硅片的鋼線進(jìn)行深冷處理的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬熱處理，具體涉及一種對(duì)切割太陽(yáng)能電池硅片的鋼線進(jìn)行深冷處理的裝置。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池也稱為光伏電池，是一種通過(guò)光電效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。硅片是太陽(yáng)能電池的核心部件，也是太陽(yáng)能電池中最昂貴的部件，因此，降低硅片的制造成本是控制太陽(yáng)能電池成本最有效的手段之一。硅片的制造工序主要包括制造硅塊和利用硅塊切割硅片兩個(gè)工序，制造硅塊是將多晶硅或單晶硅原料經(jīng)過(guò)多個(gè)提純工藝處理后得到純度符合光伏電池要求的硅塊的工藝過(guò)程，然后再切割硅塊得到硅片。制造硅塊和切割硅片占據(jù)了硅片制造成本的絕大部分。現(xiàn)有技術(shù)中，一般使用鋼線作為切割線切割硅塊得到硅片，硅片切片的加工效率和硅片的加工質(zhì)量直接是影響硅片切割成本的兩個(gè)重要因素，而且也決定了整個(gè)硅片生產(chǎn)的全局。上述兩個(gè)因素都與鋼線的質(zhì)量密切相關(guān)，主要原因如下提高切割速度，可以提高硅片的加工效率，但是更高的切割速度意味著硅塊與鋼線之間更大的摩擦力，因此對(duì)于鋼線的強(qiáng)度和耐磨性都提出了較高的要求。硅片的加工質(zhì)量也受鋼線的質(zhì)量所影響，如果鋼線經(jīng)常斷裂，顯然會(huì)影響硅片的加工質(zhì)量。此外，鋼線直徑的大小還是影響硅片成本的一個(gè)重要因素，當(dāng)減小鋼線直徑時(shí)，可以減少硅塊的截口損失，即可以在同樣長(zhǎng)度的硅塊中切割出更多的硅片，從而降低硅片的單位切割成本，但減小鋼線直徑時(shí)對(duì)鋼線的強(qiáng)度和耐磨性也提出了更高的要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，鋼線的材質(zhì)主要是高速鋼，常用的熱處理方法是淬火+高溫回火工藝，淬火的過(guò)程中，鋼線中的奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈邚?qiáng)度和耐磨性的馬氏體組織，高溫回火用于消除淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和生成具有更高耐磨性的碳化物。但是，由于馬氏體的完全轉(zhuǎn)變溫度較低，在-190°左右，因此現(xiàn)有的熱處理方法處理后的鋼線的強(qiáng)度和耐磨性都受到了較大的限制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種用于對(duì)切割太陽(yáng)能電池硅片的鋼線的進(jìn)行深冷處理的裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本實(shí)用新型的裝置可以對(duì)鋼線進(jìn)行深冷處理， 提高鋼線的使用壽命。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種對(duì)切割太陽(yáng)能電池硅片的鋼線進(jìn)行深冷處理的裝置，包括密閉的工件倉(cāng)，與所述密閉的工件倉(cāng)連接的液氮供入裝置、控溫系統(tǒng)和真空系統(tǒng)；在所述密閉的工件倉(cāng)內(nèi)安裝有鋼線收線裝置和鋼線放線裝置。優(yōu)選的，所述鋼線收線裝置和所述鋼線放線裝置通過(guò)嚙合的齒輪連接。[0011]優(yōu)選的，所述鋼線收線裝置包括芯軸，所述芯軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在支柱上；在所述芯軸上固定安裝有線軸和用于與鋼線收線裝置進(jìn)行嚙合的齒輪。優(yōu)選的，所述工件倉(cāng)外安裝有磁力接觸泵，對(duì)應(yīng)的，在所述鋼線收線裝置的芯軸上固定安裝有磁鐵，所述磁力接觸泵通過(guò)所述磁體控制所述芯軸旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，在所述工件倉(cāng)上安裝有真空度表。優(yōu)選的，在所述工件倉(cāng)上安裝有溫度傳感器。優(yōu)選的，在所述工件倉(cāng)上安裝有液氮壓力表。優(yōu)選的，所述鋼線收線裝置包括芯軸，所述芯軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在支柱上；在所述芯軸上固定安裝有線軸和用于與鋼線放線裝置進(jìn)行嚙合的齒輪。本實(shí)用新型提供一種用于切割太陽(yáng)能電池硅片的鋼線的深冷處理裝置。對(duì)鋼線進(jìn)行深冷處理時(shí)，將鋼線卷放在鋼線放線裝置上，先對(duì)工件倉(cāng)進(jìn)行抽真空處理，然后通過(guò)控制液氮的供入速度、停留時(shí)間和排出速度來(lái)控制工件倉(cāng)內(nèi)的鋼線的降溫時(shí)間、保溫時(shí)間和升溫時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼線的深冷處理。實(shí)驗(yàn)表明，使用本實(shí)用新型對(duì)鋼線進(jìn)行兩次深冷處理后，可以將鋼線中的部分殘余奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，減少鋼線中的組織缺陷和應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而提高鋼線的強(qiáng)度、韌性和耐磨性，最終提高鋼線的切割壽命。

圖1為本實(shí)用新型提供的鋼線深冷處理裝置的一種實(shí)施方式的側(cè)視剖面圖；圖2為圖1所示的鋼線深冷處理裝置的俯視剖面圖。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步了解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求的限制。本實(shí)用新型中提供的一種用于切割硅片的鋼線的熱處理方法，包括步驟a)將鋼線從第一環(huán)境溫度降至_192°C _196°C進(jìn)行第一次保溫；b)將第一次保溫后的鋼線升溫至100°C 120°C進(jìn)行第二次保溫；c)將第二次保溫后的鋼線降溫至_192°C _196°C進(jìn)行第三次保溫；d)將第三次保溫后的鋼線升溫至室溫。按照本實(shí)用新型，所述步驟a)中的第一環(huán)境溫度優(yōu)選為16°C 32°C，更優(yōu)選為 18°C ^°C，更優(yōu)選為25°C。所述步驟a)中對(duì)鋼線降溫時(shí)優(yōu)選將鋼線放置在液氮中進(jìn)行降溫，優(yōu)選降至_196°C ；所述第一次保溫時(shí)間優(yōu)選為0. 5h 2. 5h，更優(yōu)選為0. 8h 2. 2h， 更優(yōu)選為Ih 1.證。所述步驟a)中的降溫速率優(yōu)選為0. 40C /min 1. 0°C /min,更優(yōu)選為 0. 5°C /min 0. 9°C /min,更優(yōu)選為 0. 5°C /min。按照本實(shí)用新型，所述步驟b)中優(yōu)選將所述第一次保溫后的鋼線升溫至105°C 120°C，更優(yōu)選為107°C 115°C，更優(yōu)選為110°C 115°C ；所述第二次保溫時(shí)間優(yōu)選為 20min lh，更優(yōu)選為30min lh，更優(yōu)選為30min 40min ；所述步驟b)中的升溫速率優(yōu)選為 0. 40C /min 1. 0°C /min,更優(yōu)選為 0. 5°C /min 0. 9°C /min,更優(yōu)選為 0. 5°C /min。[0031]按照本實(shí)用新型，對(duì)鋼線進(jìn)行第二次保溫的過(guò)程中，可以釋放在第一次深冷處理過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力。第二次保溫之后，將鋼線降溫至_192°C _196°C，優(yōu)選為_(kāi)196°C進(jìn)行第三次保溫，降溫速率優(yōu)選為0. 40C /min 1. 0°C /min,更優(yōu)選為0. 5°C /min 0. 9°C /min, 更優(yōu)選為0. 50C /min ；第三次保溫之間優(yōu)選為0. 5h 2. 5h，更優(yōu)選為0. 8h 2. 2h，更優(yōu)選為Ih 1. 5h。第三次保溫后，將鋼線升溫至室溫，升溫速率優(yōu)選為0. 40C /min 1. 0°C / min,更優(yōu)選為 0. 50C /min 0. 9°C /min,更優(yōu)選為 0. 5°C /min。本實(shí)用新型對(duì)切割硅片的鋼線依次進(jìn)行兩次深冷保溫處理，在深冷保溫處理的過(guò)程中，鋼線中的殘余奧氏體在低溫下會(huì)部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織。在奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織的過(guò)程中，會(huì)減少組織缺陷和應(yīng)力集中，從而提高鋼的強(qiáng)度、沖擊韌性和耐磨性。另外，對(duì)于其余殘余奧氏體組織，在深冷處理過(guò)程中，會(huì)由原來(lái)的塊狀形狀改變?yōu)槟罘植荚隈R氏體邊界，當(dāng)鋼線在切割硅片的過(guò)程中承受外力時(shí)，膜狀的奧氏體可以松弛馬氏體邊界的應(yīng)力集中，從而提高鋼線的韌性。本實(shí)用新型所述鋼線材質(zhì)優(yōu)選為高速鋼，具體例子可以是牌號(hào)為W18Cr4V、 W18Cr4VCo5,W18Cr4V2Co8,W12Cr4V5Co5,W6Mo5Cr4V0本實(shí)用新型還提供一種用于對(duì)所述鋼線進(jìn)行深冷處理的裝置，請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2， 圖1為本實(shí)用新型提供的鋼線深冷處理裝置的一種實(shí)施方式的側(cè)視剖面圖，圖2為圖1所示的鋼線深冷處理裝置的俯視剖面圖。如圖1和圖2所示，所述鋼線深冷處理裝置包括密閉的工件倉(cāng)21、與所述工件倉(cāng)連接的液氮供入裝置、真空系統(tǒng)(未示出)和控溫系統(tǒng)(未示出)，所述工件倉(cāng)安裝在支架20上，液氮供入裝置包括非接觸式循環(huán)泵202。其中，所述液氮供入裝置用于向工件21內(nèi)供入液氮，真空系統(tǒng)包括真空泵，用于對(duì)工件倉(cāng)進(jìn)行抽真空處理；控溫系統(tǒng)用于檢測(cè)工件倉(cāng)內(nèi)的環(huán)境溫度，從而控制液氮的供入速度。所述工件倉(cāng)上安裝有液氮壓力表11、真空度表12和溫度傳感器13 ；所述液氮壓力表11用于監(jiān)測(cè)工件倉(cāng)21 內(nèi)的壓力，真空度表12用于檢測(cè)工件倉(cāng)內(nèi)的真空度，溫度傳感器13用于監(jiān)測(cè)工件倉(cāng)的內(nèi)的溫度，并向控溫系統(tǒng)傳遞溫度信號(hào)。在所述工件倉(cāng)內(nèi)，安裝有鋼線放線裝置1和鋼線收線裝置2，所述鋼線放線裝置1 和鋼線收線裝置2具有相同的結(jié)構(gòu)，鋼線放線處理裝置的作用是安裝鋼線卷，然后抽出鋼線進(jìn)行深冷處理后，用鋼線收線裝置進(jìn)行收線。以下以鋼線放線裝置1為例，具體說(shuō)明其結(jié)構(gòu)。鋼線放線裝置1包括芯軸18，所述芯軸18可旋轉(zhuǎn)的安裝在兩個(gè)支柱17上，在芯軸18上固定安裝有線軸16和齒輪15，鋼線22纏繞在所述線軸16上。在密閉的工件倉(cāng)的外面安裝有磁力接觸泵201，相應(yīng)的在鋼線放線裝置1的一端安裝有磁鐵19，磁鐵19在磁力接觸泵的作用下旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)芯軸18旋轉(zhuǎn)，放出鋼線22。鋼線放線裝置1的齒輪15與鋼線收線2的齒輪相嚙合，這樣可以實(shí)現(xiàn)鋼線收線裝置1和鋼線放線裝置2的同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鋼線22從鋼線放線裝置1放出后，鋼線收線裝置2對(duì)鋼線22進(jìn)行收卷。在對(duì)鋼線進(jìn)行深冷處理時(shí)，先對(duì)工件倉(cāng)進(jìn)行抽真空處理，然后向工件倉(cāng)內(nèi)供入液氮，液氮的供入速度可以根據(jù)由控溫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，即按照預(yù)定的降溫速度向工件倉(cāng)內(nèi)供入液氮，保溫時(shí)間可以通過(guò)控制液氮的停留時(shí)間進(jìn)行控制，然后按照預(yù)定的升溫速度對(duì)工件倉(cāng)進(jìn)行抽真空。以下以具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的效果，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制實(shí)施例1鋼線材質(zhì)為W18Cr4V，直徑為Φ0. 1mm，升溫處理工藝如下a)將鋼線從室溫下以0. 5°C /min的速度降溫至_196°C第一次保溫Ih ；b)將第一次保溫后的鋼線以0. 6°C /min的速率升溫至110°C第二次保溫1. 5h ；c)將第二次保溫后的鋼線以0. 50C /min的速率降溫至_192°C _196°C進(jìn)行第三次保溫1.2h ；d)將第三次保溫后的鋼線以0. 5°C /min的速率升溫至室溫。使用深冷處理后的鋼線切割硅片，切割120m2后斷裂，與未經(jīng)過(guò)深冷處理后的鋼線相比，切割面積提高25%。實(shí)施例2鋼線材質(zhì)為W18Cr4VCo5，直徑為Φ0. 1mm，深冷處理工藝如下a)將鋼線從室溫下以0. 50C /min的速度降溫至_194°C第一次保溫0. 8h ；b)將第一次保溫后的鋼線以0. 8°C /min的速率升溫至110°C第二次保溫1. 5h ；c)將第二次保溫后的鋼線以0. 70C /min的速率降溫至_192°C _196°C進(jìn)行第三次保溫1.5h ；d)將第三次保溫后的鋼線以0. 6°C /min的速率升溫至室溫。使用深冷處理后的鋼線切割硅片，切割I(lǐng)lOm2后斷裂，與未經(jīng)過(guò)深冷處理后的鋼線相比，切割面積提高22%。實(shí)施例3鋼線材質(zhì)為W18Cr4V2Co8，直徑為Φ0. 1mm，深冷處理工藝如下a)將鋼線從室溫下以0. 7°C /min的速度降溫至_196°C第一次保溫1. 5h ；b)將第一次保溫后的鋼線以0. 6°C /min的速率升溫至110°C第二次保溫1. 5h ；c)將第二次保溫后的鋼線以0. 50C /min的速率降溫至_194°C _196°C進(jìn)行第三次保溫1.6h ；d)將第三次保溫后的鋼線以0. 7°C /min的速率升溫至室溫。使用深冷處理后的鋼線切割硅片，切割USm2后斷裂，與未經(jīng)過(guò)深冷處理后的鋼線相比，切割面積提高觀％。以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的用于切割硅片的鋼線的熱處理方法以及熱處理裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種對(duì)切割太陽(yáng)能電池硅片的鋼線進(jìn)行深冷處理的裝置，其特征在于，包括 密閉的工件倉(cāng)，與所述密閉的工件倉(cāng)連接的液氮供入裝置、控溫系統(tǒng)和真空系統(tǒng)； 在所述密閉的工件倉(cāng)內(nèi)安裝有鋼線收線裝置和鋼線放線裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鋼線收線裝置和所述鋼線放線裝置通過(guò)嚙合的齒輪連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鋼線收線裝置包括 芯軸，所述芯軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在支柱上；在所述芯軸上固定安裝有線軸和用于與鋼線收線裝置進(jìn)行嚙合的齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述工件倉(cāng)外安裝有磁力接觸泵，對(duì)應(yīng)的，在所述鋼線收線裝置的芯軸上固定安裝有磁鐵，所述磁力接觸泵通過(guò)所述磁體控制所述芯軸旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述工件倉(cāng)上安裝有真空度表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述工件倉(cāng)上安裝有溫度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述工件倉(cāng)上安裝有液氮壓力表。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述鋼線收線裝置包括芯軸， 所述芯軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在支柱上；在所述芯軸上固定安裝有線軸和用于與鋼線放線裝置進(jìn)行嚙合的齒輪。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種對(duì)切割太陽(yáng)能電池硅片的鋼線進(jìn)行深冷處理的裝置，包括密閉的工件倉(cāng)，與所述密閉的工件倉(cāng)連接的液氮供入裝置、控溫系統(tǒng)和真空系統(tǒng)；在所述密閉的工件倉(cāng)內(nèi)安裝有鋼線收線裝置和鋼線放線裝置。對(duì)鋼線進(jìn)行深冷處理時(shí)，將鋼線卷放在鋼線放線裝置上，先對(duì)工件倉(cāng)進(jìn)行抽真空處理，然后通過(guò)控制液氮的供入速度、停留時(shí)間和排出速度來(lái)控制工件倉(cāng)內(nèi)的鋼線的降溫時(shí)間、保溫時(shí)間和升溫時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼線的深冷處理。實(shí)驗(yàn)表明，使用本實(shí)用新型對(duì)鋼線進(jìn)行兩次深冷處理后，可以將鋼線中的部分殘余奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，減少鋼線中的組織缺陷和應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而提高鋼線的強(qiáng)度、韌性和耐磨性，最終提高鋼線的切割壽命。
文檔編號(hào)C21D6/04GK201971866SQ20112005051
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
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