人造金剛石絲鋸：一種精細切割工具

鋸切工具發展梗概

為了(le)將物體分割開(kai)來，人類(lei)往(wang)往(wang)需要借(jie)助于(yu)相應的工具。

對(dui)鋸切(qie)工(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)發展、應用作一個簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)歷史回溯，我們可以看到，在人類(lei)文明(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)早期階段（時間長達數百萬年），原(yuan)始(shi)人類(lei)能夠使用的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)基本上只(zhi)是(shi)石刀(dao)、石斧(fu)之(zhi)類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)粗笨(ben)工(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)。這(zhe)類(lei)工(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)，要么是(shi)“撿(jian)來的(de)(de)(de)(de)(de)”（舊石器時代(dai)(dai)），要么是(shi)“制造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)”(新石器時代(dai)(dai))，只(zhi)能把狩(shou)獵(lie)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)軀體等簡單(dan)砍(kan)、斫分割為“塊狀(zhuang)物(wu)”。這(zhe)是(shi)艱(jian)難的(de)(de)(de)(de)(de)“鋸前時代(dai)(dai)”。經過漫長的(de)(de)(de)(de)(de)歲月，直至人類(lei)學會了從礦石中冶(ye)煉出金屬(shu)，并進一步(bu)用金屬(shu)（先是(shi)銅或其(qi)合金，后是(shi)鐵或其(qi)合金）制成包括“鋸”在內的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)割工(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)，人類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)(gong)制造(zao)水平才有了長足進步(bu)。

在中國古代傳(chuan)說中，木工(gong)(gong)(gong)鋸的(de)發明(ming)者是(shi)公(gong)輸般(ban)（即人們(men)熟知的(de)“魯班”）。其發明(ming)靈感據說來(lai)(lai)自(zi)于公(gong)輸般(ban)的(de)手指不慎被邊緣帶齒的(de)茅草葉割破的(de)啟迪(di)。公(gong)輸般(ban)成(cheng)為后世(shi)木匠(jiang)們(men)頂禮膜拜(bai)的(de)“祖師”，木工(gong)(gong)(gong)鋸也成(cheng)為幾千年來(lai)(lai)木匠(jiang)的(de)必備工(gong)(gong)(gong)具(ju)之一，是(shi)將木頭“切割”成(cheng)不同形(xing)狀不可(ke)或缺的(de)工(gong)(gong)(gong)具(ju)。它(ta)的(de)工(gong)(gong)(gong)作狀態是(shi)往復運動，如同廣為傳(chuan)唱的(de)童(tong)謠中描(miao)述的(de)那樣：“扯鋸還鋸……”

告別農耕(geng)時(shi)代，邁入(ru)工(gong)業化時(shi)代，大(da)量(liang)的金(jin)屬加工(gong)成為(wei)題中應有(you)之義(yi)。木工(gong)鋸(ju)(ju)對(dui)此挑戰無能為(wei)力。于是，工(gong)具鋼、高速鋼（鋒鋼）鋸(ju)(ju)應運而生。在大(da)大(da)小(xiao)小(xiao)工(gong)廠里，下料的鋸(ju)(ju)床、鉗工(gong)師傅的“鋸(ju)(ju)弓(gong)”，處(chu)處(chu)都有(you)它(ta)們的身影。

進入信息化時(shi)代(dai)和綠色、低碳時(shi)代(dai)，各(ge)種昂貴的(de)、功能(neng)各(ge)異(yi)的(de)人(ren)(ren)工晶體(ti)材料紛至沓(ta)來(lai)。“高效、高精(jing)(jing)、低耗”的(de)精(jing)(jing)細(xi)加工要(yao)求，催(cui)生出更(geng)為(wei)精(jing)(jing)細(xi)的(de)鋸(ju)切工具(ju)，人(ren)(ren)造金剛(gang)石(shi)無齒(chi)超薄鋸(ju)和人(ren)(ren)造金剛(gang)石(shi)絲鋸(ju)就是這樣的(de)先進工具(ju)。

可見，鋸切工具的(de)產生和發(fa)展是與人(ren)類(lei)社會不同發(fa)展時期面臨的(de)不同加工需求緊(jin)密相連(lian)的(de)，鋸切工具的(de)發(fa)展史從某(mou)種意義上講，也是人(ren)類(lei)社會的(de)發(fa)展史。

人造金剛石絲鋸的性能特點及其主要用途

顧名思義，“絲(si)鋸(ju)(ju)”就是(shi)“外(wai)形呈絲(si)狀的(de)(de)鋸(ju)(ju)”。如同(tong)其他(ta)人造(zao)(zao)金(jin)剛(gang)石工(gong)具一樣，人造(zao)(zao)金(jin)剛(gang)石絲(si)鋸(ju)(ju)的(de)(de)結(jie)構(gou)也分(fen)為“基體”和(he)“工(gong)作層(ceng)”兩部分(fen)。其基體是(shi)經過嚴格(ge)熱處(chu)理的(de)(de)金(jin)屬(shu)絲(si)，工(gong)作層(ceng)則(ze)是(shi)分(fen)布(bu)于金(jin)屬(shu)絲(si)表面(mian)的(de)(de)人造(zao)(zao)金(jin)剛(gang)石晶粒。金(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)直徑(jing)大小和(he)人造(zao)(zao)金(jin)剛(gang)石的(de)(de)顆粒大小決定(ding)了(le)被切(qie)割材料切(qie)縫的(de)(de)寬度(du)和(he)厚度(du)大小。

現代化(hua)(hua)人(ren)造金(jin)剛石絲鋸脫胎于傳統木工(gong)(gong)(gong)(gong)絲鋸和碳化(hua)(hua)硅絲鋸。前者的(de)“工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)層”是金(jin)屬(shu)絲表面由(you)人(ren)工(gong)(gong)(gong)(gong)加工(gong)(gong)(gong)(gong)而成(cheng)的(de)齒狀突(tu)起；后(hou)者是靠張緊(jin)的(de)鋼(gang)絲將游(you)離的(de)碳化(hua)(hua)硅顆粒壓入被加工(gong)(gong)(gong)(gong)物體表面來回(hui)運動進行(xing)切割。

木工(gong)絲(si)(si)鋸(ju)加(jia)工(gong)不了堅(jian)硬的人工(gong)晶體材料。而碳化(hua)硅絲(si)(si)鋸(ju)功效低、切縫(feng)寬(kuan)、加(jia)工(gong)表面(mian)質量(liang)差、浪費(fei)大，也(ye)不理想(xiang)，雖然(ran)現在仍有應(ying)用，但終將被人造金(jin)剛石絲(si)(si)鋸(ju)所淘汰(tai)。

人造金剛石(shi)絲鋸(ju)的主要用途(tu)在于加(jia)工(gong)寶石(shi)、玉(yu)石(shi)、半導體(ti)晶體(ti)材(cai)(cai)料、太陽(yang)能多(duo)晶硅(gui)晶體(ti)材(cai)(cai)料、光學玻璃材(cai)(cai)料、功能陶瓷(ci)材(cai)(cai)料、鐵氧體(ti)材(cai)(cai)料、復合材(cai)(cai)料以及昂(ang)貴的石(shi)材(cai)(cai)飾面(mian)材(cai)(cai)料等。

在人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)(si)鋸(ju)(ju)(ju)被應用之前，人(ren)(ren)們往往采用人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內(nei)圓(yuan)(yuan)切割鋸(ju)(ju)(ju)片對昂貴晶體(ti)材料進行加工。表1列出了人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)(si)鋸(ju)(ju)(ju)和人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內(nei)圓(yuan)(yuan)切割鋸(ju)(ju)(ju)片在切割某種(zhong)相同晶體(ti)材料時的效果差異。不過，還應指(zhi)出的是，由于人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)(si)鋸(ju)(ju)(ju)是“多絲(si)(si)”并切，加工速度要遠遠高于人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內(nei)圓(yuan)(yuan)切割鋸(ju)(ju)(ju)片。

表1兩種人造金剛石(shi)切割鋸(ju)片的(de)比較

人造金剛石絲鋸的制造方法簡介

目前(qian)，國內外(wai)人(ren)造金剛石絲鋸(ju)最簡單實用的方法當推電(dian)化學法。其基本工藝流程示意如下：

金屬絲(si)、人造(zao)金剛石沖(chong)鎳(nie)（或其(qi)它）上(shang)砂加厚清洗檢(jian)驗入庫

由于(yu)投入少、產出快(kuai)、風險(xian)低(di)，比(bi)較適合資金緊張的(de)中、小企業(ye)或個體廠(chang)商開發。而且，電化學設施還可(ke)以“一機多用”兼(jian)而生產其(qi)他產品。

近期興(xing)起的(de)釬焊法生產人(ren)造金(jin)(jin)剛石絲鋸，由于效率高(gao)、壽命(ming)長，也頗具(ju)有前(qian)途。但投(tou)入比電化學(xue)法要(yao)大，技(ji)術門檻也相(xiang)應(ying)要(yao)求高(gao)一些。技(ji)術力量薄弱或資金(jin)(jin)匱乏的(de)企業(ye)應(ying)慎(shen)重(zhong)選擇。

此外，等離子噴涂法、CVD氣相沉(chen)積法、激光涂覆法、微波法等等，都可以提供品質級別(bie)更高的人造(zao)金剛石絲(si)鋸制品，但(dan)其投入(ru)的需求及技術的難度相應也大。現(xian)階段僅僅只有極少(shao)數科(ke)研院(yuan)所(suo)(suo)的實(shi)驗室有所(suo)(suo)涉(she)獵，要進入(ru)工業化生(sheng)產還需假(jia)以時(shi)日(ri)。