人造金剛石絲鋸：一種精細切割工具

鋸切工具發展梗概

為(wei)了將物體分割開來，人類往往需要借助于相(xiang)應的工具。

對鋸(ju)切工(gong)(gong)具(ju)的(de)(de)(de)發展、應用作(zuo)一(yi)個簡(jian)單的(de)(de)(de)歷(li)史回溯，我(wo)們(men)可以(yi)看到，在人類文明(ming)的(de)(de)(de)早(zao)期(qi)階段（時間長(chang)達數百(bai)萬年(nian)），原始人類能夠使用的(de)(de)(de)工(gong)(gong)具(ju)基本上只是石(shi)(shi)刀、石(shi)(shi)斧之類的(de)(de)(de)粗笨工(gong)(gong)具(ju)。這類工(gong)(gong)具(ju)，要(yao)么是“撿來的(de)(de)(de)”（舊石(shi)(shi)器(qi)時代），要(yao)么是“制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)”(新石(shi)(shi)器(qi)時代)，只能把(ba)狩獵物(wu)的(de)(de)(de)軀體等簡(jian)單砍、斫(zhuo)分(fen)割(ge)為“塊狀物(wu)”。這是艱難的(de)(de)(de)“鋸(ju)前時代”。經過漫長(chang)的(de)(de)(de)歲月，直(zhi)至(zhi)人類學會了(le)從礦石(shi)(shi)中(zhong)冶煉(lian)出(chu)金屬，并(bing)進(jin)一(yi)步用金屬（先(xian)是銅或其合金，后是鐵或其合金）制(zhi)成包括“鋸(ju)”在內的(de)(de)(de)切割(ge)工(gong)(gong)具(ju)，人類的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)制(zhi)造(zao)水平才(cai)有了(le)長(chang)足進(jin)步。

在中國古(gu)代傳(chuan)說中，木工(gong)(gong)鋸的(de)(de)(de)發明者是(shi)公(gong)(gong)(gong)輸般（即人們(men)熟知的(de)(de)(de)“魯班(ban)”）。其發明靈(ling)感據說來(lai)自于公(gong)(gong)(gong)輸般的(de)(de)(de)手指不慎被邊(bian)緣帶齒的(de)(de)(de)茅草葉割(ge)破的(de)(de)(de)啟迪。公(gong)(gong)(gong)輸般成為(wei)后(hou)世(shi)木匠(jiang)們(men)頂禮膜(mo)拜的(de)(de)(de)“祖師”，木工(gong)(gong)鋸也成為(wei)幾千年來(lai)木匠(jiang)的(de)(de)(de)必備工(gong)(gong)具之一，是(shi)將木頭“切割(ge)”成不同(tong)形狀(zhuang)不可或缺的(de)(de)(de)工(gong)(gong)具。它的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作狀(zhuang)態是(shi)往復運動，如同(tong)廣為(wei)傳(chuan)唱的(de)(de)(de)童謠中描述的(de)(de)(de)那(nei)樣：“扯鋸還鋸……”

告別(bie)農(nong)耕時代，邁入(ru)工業化(hua)時代，大(da)量(liang)的(de)金屬(shu)加工成為題中(zhong)應有(you)之義(yi)。木工鋸(ju)對(dui)此挑戰無能為力。于是，工具鋼(gang)(gang)(gang)、高速鋼(gang)(gang)(gang)（鋒鋼(gang)(gang)(gang)）鋸(ju)應運而(er)生。在大(da)大(da)小(xiao)小(xiao)工廠里，下料的(de)鋸(ju)床、鉗工師傅的(de)“鋸(ju)弓”，處處都(dou)有(you)它們的(de)身影。

進入(ru)信息化時(shi)代和(he)綠色、低(di)碳(tan)時(shi)代，各種昂貴的(de)、功(gong)能各異(yi)的(de)人(ren)工(gong)晶(jing)體材料紛至沓來。“高效、高精(jing)、低(di)耗”的(de)精(jing)細加工(gong)要求，催生出更為精(jing)細的(de)鋸(ju)切(qie)工(gong)具，人(ren)造(zao)金剛石(shi)無(wu)齒超薄(bo)鋸(ju)和(he)人(ren)造(zao)金剛石(shi)絲鋸(ju)就是這樣的(de)先進工(gong)具。

可見，鋸切工具的(de)產(chan)生和發(fa)展是與人類社會不(bu)同(tong)發(fa)展時(shi)期面臨的(de)不(bu)同(tong)加工需求緊(jin)密相連的(de)，鋸切工具的(de)發(fa)展史從某種意(yi)義上講，也是人類社會的(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(ming)思義，“絲(si)鋸”就(jiu)是“外形呈(cheng)絲(si)狀的(de)鋸”。如同(tong)其他人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)工具一(yi)樣，人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)絲(si)鋸的(de)結構也分為“基體”和(he)“工作(zuo)層”兩部分。其基體是經過嚴(yan)格熱處理的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)絲(si)，工作(zuo)層則(ze)是分布于金(jin)(jin)(jin)屬(shu)絲(si)表(biao)面的(de)人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)晶粒。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)絲(si)的(de)直徑大(da)小(xiao)(xiao)和(he)人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)的(de)顆粒大(da)小(xiao)(xiao)決定了被切割材料切縫(feng)的(de)寬度(du)和(he)厚度(du)大(da)小(xiao)(xiao)。

現代(dai)化人造金(jin)剛石絲鋸(ju)脫胎(tai)于傳統木工絲鋸(ju)和碳化硅絲鋸(ju)。前者(zhe)的“工作(zuo)層”是(shi)金(jin)屬絲表面由人工加工而成(cheng)的齒狀突起(qi)；后者(zhe)是(shi)靠(kao)張緊(jin)的鋼絲將(jiang)游離的碳化硅顆粒壓(ya)入被加工物體表面來回運動進(jin)行(xing)切割(ge)。

木(mu)工絲鋸加工不了堅(jian)硬的人工晶體材料。而碳化硅絲鋸功效低、切(qie)縫寬、加工表(biao)面質量差、浪費大，也不理想，雖然(ran)現在仍有應(ying)用，但終(zhong)將(jiang)被人造金剛石絲鋸所淘汰(tai)。

人(ren)造金剛(gang)石絲鋸的主要(yao)用(yong)途(tu)在于加(jia)工(gong)寶(bao)石、玉石、半導(dao)體(ti)(ti)晶體(ti)(ti)材(cai)料(liao)、太陽(yang)能多晶硅晶體(ti)(ti)材(cai)料(liao)、光學(xue)玻璃(li)材(cai)料(liao)、功(gong)能陶瓷(ci)材(cai)料(liao)、鐵氧體(ti)(ti)材(cai)料(liao)、復合(he)材(cai)料(liao)以及昂貴的石材(cai)飾(shi)面材(cai)料(liao)等(deng)。

在(zai)人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)被(bei)應用(yong)之前，人(ren)(ren)們往(wang)往(wang)采用(yong)人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)石(shi)內圓(yuan)切(qie)(qie)割鋸(ju)片(pian)對昂(ang)貴晶(jing)體材(cai)料進行加(jia)工。表1列出了人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)和人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)石(shi)內圓(yuan)切(qie)(qie)割鋸(ju)片(pian)在(zai)切(qie)(qie)割某種相同晶(jing)體材(cai)料時的(de)效果(guo)差異。不過，還應指出的(de)是，由于(yu)人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)是“多絲(si)”并(bing)切(qie)(qie)，加(jia)工速度要遠(yuan)遠(yuan)高于(yu)人(ren)(ren)造(zao)金剛(gang)石(shi)內圓(yuan)切(qie)(qie)割鋸(ju)片(pian)。

表1兩種人(ren)造金剛石(shi)切(qie)割鋸片的比較

人造金剛石絲鋸的制造方法簡介

目前，國內外(wai)人造金剛石絲鋸最簡單實用(yong)的方法當(dang)推電化學法。其(qi)基(ji)本工藝流程示意(yi)如下：

金(jin)屬絲、人造金(jin)剛石沖鎳（或其它）上砂加厚清洗(xi)檢驗入庫

由于投(tou)入少、產(chan)出(chu)快(kuai)、風險低，比(bi)較(jiao)適合資(zi)金緊張的中、小企業或個體廠商(shang)開發。而(er)且(qie)，電化學設施(shi)還(huan)可以“一機多用”兼而(er)生產(chan)其他產(chan)品。

近期(qi)興(xing)起(qi)的(de)釬(han)焊法生產(chan)人造金(jin)剛石絲鋸(ju)，由于效率高(gao)、壽命(ming)長(chang)，也(ye)頗具(ju)有前途。但投(tou)入比電化學法要大(da)，技術(shu)(shu)門檻也(ye)相應要求高(gao)一(yi)些。技術(shu)(shu)力量薄弱(ruo)或資金(jin)匱(kui)乏的(de)企業(ye)應慎重選擇。

此外，等離(li)子噴(pen)涂法(fa)、CVD氣相沉積(ji)法(fa)、激光涂覆法(fa)、微波法(fa)等等，都可以提供(gong)品質級別更高的人造金(jin)剛石絲鋸制(zhi)品，但(dan)其(qi)投(tou)入的需求及技術的難(nan)度(du)相應也大。現(xian)階段僅(jin)僅(jin)只有極少數科研院所的實驗室有所涉獵，要進入工業化(hua)生產還需假以時日。