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)將物體分割開來，人類往往需要借助于(yu)相(xiang)應的工具(ju)。

對鋸(ju)切工(gong)(gong)(gong)具的發展(zhan)、應用(yong)作(zuo)一個簡單的歷史回溯，我們(men)可以看到，在(zai)人類(lei)文明的早期階段（時(shi)(shi)間長(chang)(chang)達(da)數(shu)百萬年），原始人類(lei)能夠使用(yong)的工(gong)(gong)(gong)具基(ji)本上只(zhi)是(shi)(shi)石(shi)(shi)刀、石(shi)(shi)斧之(zhi)類(lei)的粗笨工(gong)(gong)(gong)具。這類(lei)工(gong)(gong)(gong)具，要么是(shi)(shi)“撿來的”（舊(jiu)石(shi)(shi)器時(shi)(shi)代(dai)），要么是(shi)(shi)“制造(zao)(zao)的”(新石(shi)(shi)器時(shi)(shi)代(dai))，只(zhi)能把狩獵物的軀體(ti)等簡單砍(kan)、斫分(fen)割為“塊狀(zhuang)物”。這是(shi)(shi)艱難(nan)的“鋸(ju)前時(shi)(shi)代(dai)”。經過漫(man)長(chang)(chang)的歲月，直至人類(lei)學(xue)會了(le)從礦(kuang)石(shi)(shi)中(zhong)冶煉(lian)出金屬，并進一步用(yong)金屬（先是(shi)(shi)銅或(huo)其合金，后(hou)是(shi)(shi)鐵或(huo)其合金）制成包括“鋸(ju)”在(zai)內的切割工(gong)(gong)(gong)具，人類(lei)的加工(gong)(gong)(gong)制造(zao)(zao)水(shui)平才有了(le)長(chang)(chang)足進步。

在中國古代傳說(shuo)中，木(mu)工鋸(ju)(ju)的(de)發明(ming)者是(shi)公(gong)輸(shu)般(ban)（即(ji)人們熟知的(de)“魯班”）。其發明(ming)靈感據(ju)說(shuo)來自于公(gong)輸(shu)般(ban)的(de)手(shou)指不慎(shen)被邊緣(yuan)帶齒的(de)茅草葉割破(po)的(de)啟迪。公(gong)輸(shu)般(ban)成(cheng)為(wei)后世(shi)木(mu)匠(jiang)們頂禮膜拜的(de)“祖師”，木(mu)工鋸(ju)(ju)也(ye)成(cheng)為(wei)幾千年來木(mu)匠(jiang)的(de)必備工具之(zhi)一，是(shi)將木(mu)頭“切割”成(cheng)不同形狀(zhuang)不可或缺的(de)工具。它的(de)工作狀(zhuang)態是(shi)往復運動，如(ru)同廣為(wei)傳唱的(de)童謠中描述的(de)那(nei)樣：“扯鋸(ju)(ju)還鋸(ju)(ju)……”

告別農耕時(shi)代，邁入工(gong)業化時(shi)代，大量的(de)金屬加工(gong)成(cheng)為題(ti)中應有之義。木工(gong)鋸(ju)對此(ci)挑(tiao)戰無能為力。于(yu)是，工(gong)具(ju)鋼(gang)、高速(su)鋼(gang)（鋒鋼(gang)）鋸(ju)應運而生(sheng)。在大大小小工(gong)廠里(li)，下料的(de)鋸(ju)床、鉗工(gong)師傅的(de)“鋸(ju)弓”，處處都有它(ta)們(men)的(de)身影。

進入信息(xi)化(hua)時(shi)(shi)代(dai)和綠(lv)色、低(di)碳時(shi)(shi)代(dai)，各(ge)種昂貴(gui)的(de)、功能各(ge)異的(de)人工晶體(ti)材料(liao)紛至(zhi)沓來。“高(gao)效(xiao)、高(gao)精(jing)、低(di)耗”的(de)精(jing)細加工要求，催生出更為精(jing)細的(de)鋸(ju)切工具，人造金剛石無齒超薄鋸(ju)和人造金剛石絲鋸(ju)就(jiu)是這樣的(de)先進工具。

可見，鋸(ju)切工(gong)具的產生(sheng)和發展是與人(ren)類社會不同發展時期面臨的不同加工(gong)需求緊(jin)密相連的，鋸(ju)切工(gong)具的發展史(shi)從某(mou)種意義上講，也(ye)是人(ren)類社會的發展史(shi)。

人造金剛石絲鋸的性能特點及其主要用途

顧名思義，“絲鋸”就是“外(wai)形(xing)呈絲狀(zhuang)的(de)鋸”。如同(tong)其(qi)他人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)工(gong)具(ju)一樣，人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)絲鋸的(de)結(jie)構也分(fen)(fen)為“基體”和“工(gong)作層”兩部分(fen)(fen)。其(qi)基體是經過嚴格熱(re)處理的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)絲，工(gong)作層則是分(fen)(fen)布于金(jin)(jin)(jin)屬(shu)絲表面(mian)的(de)人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)晶粒。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)絲的(de)直(zhi)徑大小(xiao)和人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)的(de)顆粒大小(xiao)決(jue)定了被(bei)切割材料切縫的(de)寬度(du)和厚度(du)大小(xiao)。

現(xian)代化(hua)(hua)人造金剛石(shi)絲鋸(ju)脫胎(tai)于傳統木(mu)工(gong)絲鋸(ju)和碳化(hua)(hua)硅(gui)絲鋸(ju)。前者(zhe)的“工(gong)作層”是(shi)金屬絲表面由(you)人工(gong)加工(gong)而成的齒(chi)狀(zhuang)突起；后者(zhe)是(shi)靠張(zhang)緊的鋼(gang)絲將游離的碳化(hua)(hua)硅(gui)顆(ke)粒壓(ya)入被加工(gong)物體(ti)表面來回運動進行切割(ge)。

木工絲(si)鋸(ju)加工不(bu)了堅硬的人工晶體材(cai)料。而碳化硅絲(si)鋸(ju)功效低(di)、切縫寬(kuan)、加工表(biao)面質量差、浪費大(da)，也不(bu)理想，雖然現在仍(reng)有應用，但終將被人造金剛石絲(si)鋸(ju)所淘汰。

人造金剛石(shi)絲鋸的主要用途在(zai)于加工寶石(shi)、玉石(shi)、半導體(ti)晶(jing)體(ti)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、太陽能多晶(jing)硅晶(jing)體(ti)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、光(guang)學玻璃(li)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、功能陶瓷材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、鐵氧體(ti)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)、復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)以及昂貴的石(shi)材(cai)(cai)飾(shi)面材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)等。

在人(ren)(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)(ju)被應用(yong)之前，人(ren)(ren)們往往采用(yong)人(ren)(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內圓切(qie)(qie)割鋸(ju)(ju)片(pian)對昂貴晶體(ti)材(cai)料進行加工。表1列出(chu)了人(ren)(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)(ju)和(he)人(ren)(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內圓切(qie)(qie)割鋸(ju)(ju)片(pian)在切(qie)(qie)割某(mou)種相同晶體(ti)材(cai)料時的效(xiao)果差異。不(bu)過，還應指出(chu)的是，由于人(ren)(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)(ju)是“多絲(si)”并切(qie)(qie)，加工速(su)度要遠遠高于人(ren)(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內圓切(qie)(qie)割鋸(ju)(ju)片(pian)。

表(biao)1兩種人造(zao)金剛石切割鋸片的比(bi)較

人造金剛石絲鋸的制造方法簡介

目(mu)前，國內外(wai)人(ren)造金剛石絲(si)鋸最簡單(dan)實用(yong)的方法當推電(dian)化學(xue)法。其基本工藝流程示意如下：

金(jin)屬絲、人造(zao)金(jin)剛石沖(chong)鎳(nie)（或(huo)其它）上砂加(jia)厚清洗檢驗入庫

由于投入少、產(chan)出快、風險低，比較適(shi)合資金緊張的中、小企業或個體廠(chang)商開發。而(er)且，電(dian)化(hua)學(xue)設施還可以“一(yi)機多用(yong)”兼(jian)而(er)生(sheng)產(chan)其(qi)他產(chan)品。

近期興起的釬焊法(fa)生產人造金剛石絲鋸，由于效率高、壽(shou)命(ming)長，也頗具有前途。但投入比電化學法(fa)要大，技術(shu)門檻也相應要求(qiu)高一些。技術(shu)力量(liang)薄弱或資金匱乏(fa)的企業應慎重選擇(ze)。

此外(wai)，等(deng)(deng)離子(zi)噴涂法(fa)、CVD氣(qi)相(xiang)沉積法(fa)、激光涂覆法(fa)、微波法(fa)等(deng)(deng)等(deng)(deng)，都(dou)可以(yi)提(ti)供品質級別更高(gao)的(de)人造金剛石絲鋸制品，但(dan)其投(tou)入的(de)需求(qiu)及技術的(de)難度相(xiang)應也大(da)。現(xian)階(jie)段(duan)僅僅只有極少數科研院所(suo)的(de)實驗室有所(suo)涉獵，要進入工業化生產還(huan)需假以(yi)時日。