中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（三）
- 詳細內容
- 分類：鎢新聞
- 發佈於：2022-07-07, 週四 17:42
- 作者 Zhenghua
- 點擊數：476
中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究
目 錄
第十章 鎢絲金剛線的生產成本
第十一章 鎢絲金剛線行業前景
第十二章 鎢絲生產企業概覽
第十三章 鎢絲母線金剛絲市場格局預測
附件：
鎢絲生產設備廠商大全
金剛線-鎢絲發展簡史
鎢絲金剛線切用途全景
第三章 金剛線的介紹
金剛線主要用於硬脆材料，如晶矽片、藍寶石、金屬陶瓷、磁性材料、硬質合金等切割加工。近十多年的發展至今，金剛線主要客戶集中在光伏矽材料、藍寶石行業，客戶集中度高，而尤以光伏領域的矽片切割占比99%獨具鼇頭，不論單多晶矽片都主要應用於太陽能光伏行業，藍寶石製品則主要是LED照明部件和消費類電子行業的視窗材料。
光伏產業鏈上游的矽棒截斷、矽錠開方和矽片切割都是採用金剛線技術，因此金剛線的品質和切割效果直接影響矽片的品質、光伏元件的光電轉換性能及生產成本，金剛線及矽片切割是光伏產業上游生產環節的重要工序。
1. 什麼是金剛線？
1.1 概念
金剛線是金剛石切割線的簡稱，也稱之為金剛絲、鑽石切割線、鑽石線（Diamond Wire, Diamond Thread Knife Cutter、Diamond Wire Saw）, 或根據行業和地域習慣不同稱之為金剛線刀、金剛線鋸、金剛石鋸絲等。本文中我們用較為簡單的金剛線稱謂。
金剛線是將金剛石的微小顆粒採用樹脂粘結和電鍍的方式固定在高碳鋼絲、鎢絲或其他具有一定強度的基體母線上，能通過高速往返運動實現磨削切割功能的線（或絲）。金剛線的基體母絲是金剛砂的載體，切割功能主要是利用金剛石的超硬特性增加切割線的性能與效率，實現難以用傳統切割方式實現的切割速度快、切割精度高、損耗低、成本低、效益好、節能環保功能。
近年來，隨著金剛線切割的特點和獨特優勢不斷顯現，工業製造領域中對硬脆材料的切割越來越多選用金剛線，尤其是價值較高的貴重石材、藍寶石、新型陶瓷以及矽片切割等，在切割過程中線鋸材料要承受高頻率的往復運動和很大的張力，過多的斷線或者過大的切割線直徑都將造成不必要的巨額損耗，而金剛線可以有效減少這種情況，對光伏、LED、消費電子、精密光學儀器等行業的節能降本具有革命性的作用。
1.2 金剛線直徑
根據產品發展階段不同、切割物件各異、加工工藝等不同因素，近年來各類應用金剛石切割線一般從450μm到38μm線徑，有環形線、晶體矽開方線、晶體矽切片線、藍寶石切片線等種類。用於光伏領域的矽片切割線是超精細碳鋼絲製作的切割金剛線，直徑都在100μm以下，目前主流最細的金剛絲母線一般在35um-55μm之間。
1.3 金剛石線鋸切割形式
20世紀70年代提出用金剛石線鋸切割脆性半導體材料工藝以來，金剛線鋸歷經幾十年的生產應用與技術改進，鋸切技術取得了長足的進步。發展至今，金剛石線鋸的切割形式可以分為三種：繞線式、往復式和環形回轉式。繞線式金剛石線鋸切割時，鋸絲從一個導輪繞到另一個導輪上，可實現較高速的切割；往復式金剛石線鋸可對被切工件進行曲面的切割；環形回轉式金剛石線鋸是通過將鋸絲焊接成環形進行切割，其使用壽命較長，切割速度較快。
1.4 環形金剛線
環形金剛線主要用於晶矽截斷、貴重石材切割、半導體切割等。環形金剛石線鋸既可以精密切割矽晶體等硬脆材料，也可以對此類材料進行成型加工。和上一代線鋸游離磨料切割方式比較，特別是在寶石、水晶、大尺寸矽晶體等貴重硬脆材料的切割方面，環形金剛石線鋸有切片薄、效率高、加工表面損傷小、節約材料等優點。
以岱勒新材的環形金剛線為例，其主要特點是（1）表面處粗糙度達0.3μm，（2）線速可達40-60m/s，（3）200刀-400刀線耗，（4）操作簡單，換線容易，較之其它速度可以提升2-4倍。
藍寶石切割技術過程是往復重複切割的過程，一般使用多線鋸切割，這樣就要求線鋸時時換向，且換向（掉頭）會產生一定的錯位發生，這樣就使線速度降低，加工效率降低；同時換線換向時產生的偏差錯位產生的痕跡會影響切片表面品質。環形線鋸則是解決這一問題的較好方案。環形金剛石線鋸有助於減少鋸絲的振動，具有切割厚度薄、切割表面粗糙度低、切割效率高且耐用的優勢，可以提高晶片表面的品質。
光伏發電產業在雙碳背景下快速發展帶動了晶矽等硬脆材料的爆炸式需求，隨著矽材料價格不斷升高，減少切割損耗、增加出片率等需求增加，金剛石線鋸絲製作技術和機床製造技術同步提高。線鋸機床的鋸絲切割運動方式分為很多形式，其中繞線式的繞線長度較長，可切割多片晶體，在收放輪之間繞線長度可達30km以上，能夠實現長時間不換向高速高效切割。
2. 金剛線有哪些種類？
2.1 以金剛石塗覆工藝劃分
2.1.1 電鍍金剛石線（Electroplated Diamond Wire）
目前主流的金剛線鋸切割主要是採用電鍍方法生產的。電鍍金剛線採用複合電鍍的方法將高硬、高耐磨性的金剛石微粉固結在鋼絲基體上，而製成固結磨料金剛石鋸線。切割效率高、鋸切力小、鋸縫整齊、切面光整、環境污染小。
生產電鍍金剛線的基本材料是金剛石細粉、微粉顆粒、基體母線，其他輔助原材料則需要鎳、氨基磺酸鎳、硼酸等化學品等。基體母線早期一般採用碳鋼絲、琴鋼絲等強度較高的金屬母線，將該選定的基體母線適量鍍銅處理後成為備用黃絲進行電鍍塗覆金剛石微粉就是金剛絲製造的基本原理。
金剛絲是近年來我國優勢產業高速發展的例證之一，我們回溯研究金剛線短暫歷程的時候，不僅要感歎僅僅幾年前我們所制定的有關金剛絲國家標準（《JB/T 12543-2015 超硬材料製品 電鍍金剛石線》）的很多指標今天看來已經遠遠被拋下，同時我們也感歎就再2015年前後，我國的矽晶生產一線頭部企業已經開始在金剛線基體母絲材料本體上下功夫，研究和試製採用強度更高，可以實現更細線徑的鎢絲作為金剛線母線了。
儘管上游產業鏈有所不同，鎢絲和碳鋼絲製造電鍍金剛石線的製造工藝基本相同，至少是在母線預處理階段，清洗和堿煮母線不盡相同，但塗覆方式都是通過電鍍（鎳、銅等）金屬鍍層把金剛石固結在鋼線上，鍍層和鋼線表面產生冶金結合，其固結強度遠高於樹脂固化金剛線的機械包裹強度，電鍍金剛石線產業化之後其製造成本快速降低，在矽晶切割方面規模化效應凸顯，之後MCCE技術（多晶金屬催化化學腐蝕法制絨工藝，Metal-catalyzed Chemical Etching，簡稱MCCE，也稱金屬催化化學腐蝕法，即濕法黑矽技術）成功解決了多晶電池表面反射率高的難題，為電鍍金剛石線在多晶切片領域大面積推廣鋪平了道路。
我們詳細解讀電鍍金剛線的國家標準內容得知，電鍍金剛線的主要性能是破斷力、出刃率、出刃高度、自由圈徑、翹頭高度等技術要素。具體內容詳見本章後面的附件《JB/T 12543-2015 超硬材料製品 電鍍金剛石線》。
2.1.2 樹脂金剛石線
樹脂金剛石線是先將液態樹脂和金剛石粉末均勻攪拌混合，在均勻附著於鋼線上，最後經過特殊技術烘烤製成。採用樹脂結合劑將金剛石磨粒固結於鋼絲表面而形成的固結磨料鋸絲切割工藝簡單、生產成本低、切割效率高；但是樹脂金剛石線切割矽片時容易產生樹脂脫皮和金剛石脫落，造成斷線和矽片劃傷，還可能影響後續制絨工藝。
2.2 以金剛線母線材質分類
在金剛線切割過程中，金剛線母線要承擔90%以上的抗拉強度，斷線率也就主要取決於金剛線母絲基體強度，因此母線的選擇對於金剛石線的品質與性能來說至關重要。
2.2.1 碳鋼絲金剛線
碳鋼絲金剛線又稱為碳鋼基金剛線，是一種以高碳鋼絲為母線的金剛石線，是目前在光伏行業中應用最多的一種金剛線，線徑在φ45μm左右。具有高強度、大硬度、良好切削性能、高的彈性極限和疲勞極限的優點，但因碳鋼絲母線切割能力與效率欠佳，在生產過程中，高碳鋼絲鍍層很容易發生破損情況，且破損位置會發生電化學反應產生鐵的氧化物，會進一步降低金剛線的品質。一般情況下，為了確保金剛線強度，碳鋼絲作為母線的金剛線的直徑較大，使得被切割材料損失較大，且易出現劃痕和破碎。
針對上述的不足，有生產商已使用鎢絲替代碳鋼母線來製作金剛線，這在很大程度上解決了細線化的問題及提升了成品的綜合性能。但是，鎢絲最終能否全面取代碳鋼絲，仍需要後續在市場大量應用後驗證。這其中其需要解決的核心問題就包括鎢絲的成本問題，目前鎢絲的價格是碳鋼絲的4-5倍左右，在鎢絲強度和使用壽命等不能有較大提升的情況下，鎢絲替代碳鋼絲將嚴重壓縮生產企業的盈利空間。
2.2.2 鎢絲金剛線
鎢絲金剛線，鎢絲金剛石切割線或鎢基金剛線，是一種以純鎢絲或摻雜鎢絲為母線的金剛線，是由純鎢絲或摻雜鎢絲、預鍍鎳層、上砂鎳層和固砂鎳層所組成的一種切割線，英文名為Tungsten Diamond Wire, Tungsten Diamond Wire Saw, Tungsten Fund Steel Wire，因具有出色的切割效果，而廣泛應用於線材切割行業。注意：在實際生產過程中，大多是用摻雜鎢絲來作為母線，主要是歸因於它的整體性能比純鎢絲的更好。
過去兩年光伏矽料價格大漲是的節省矽材料消耗，增加出片率成為提升產業效率和效益的主要思路，因此倒逼矽片廠向更細線徑的金剛線尋求突破，降低切割過程中的矽料損耗，細線化是金剛線行業這兩年發展的主流趨勢。
鎢絲在強度方面具備的天然優勢，在生產技術方面幾十年的積累，以及我國在鎢資源和鎢絲產能方面的巨大優勢使得鎢絲母線成為金剛線線徑細化的方向，也稱為最佳的替代材料，可以預見鎢絲將快速成為下一代金剛線母線基材。
從2015年開始使用鎢絲直到2021年才有了突破，今年以來，量產金剛線基體母絲鎢絲線徑已經突破了30um-35um。鎢絲替代碳鋼絲的成本也將隨之大幅降低，使得鎢絲應用產業化成為現實。由於金剛線新應用的催生，國內鎢絲產銷量快速串升至：2022年1-6月份國內鎢絲產銷量同比增長了50%以上，我國的鎢絲加工產能開工率提升到90%。
招商證券預計2022年鎢基金鋼線的滲透率有望達到15%，2025年提升至70%。假設產能擴張後鎢絲的售價由45元/公里下降至35元/公里，2025年光伏領域的鎢絲市場空間約96億元，年複合增速126%，未來4年需求增長達十倍以上；預計2022年底鎢絲金剛線性價比初現，鎢絲金剛線將在2023年進入產品升級和需求高速增長的黃金髮展期，鎢絲母線企業將獲得難得的高速增長的機遇。當然鎢絲替代碳鋼絲主要動因是效費比，將受制於矽料矽片價格、碳鋼絲成本、鎢絲成本三者綜合性能比較。
3. 金剛線有哪些優點？
4. 金剛線主要有哪些用途？
5. 金剛線的發展歷程
6. 金剛線的發展前景
附件：《JB/T 12543-2015 超硬材料製品 電鍍金剛石線》
注釋：
金剛線
梵語vajra-su^tra。密教中，灌頂時授與受者之絲線，或修法壇（曼荼羅）上金剛橛（壇上四隅所立之柱）間的張索，稱為金剛線。由五色絲搓合而成，並在兩線頭之結合處作三個金剛結，故有此稱。廣義而言，金剛線泛指以上兩者；若嚴格區分，則前者稱為金剛線、護身線、神線，後者稱為壇線。
五色即白、赤、黃、青、黑等色，分別代表五佛中之大日佛、寶幢佛、華開敷佛、無量壽佛、鼓音佛的五智；又表示以信、進、念、定、慧等五法貫攝一切教門。據大日經疏卷五載，當挑選上好之絲作金剛線，先用香水洗淨，再由清淨之童女搓合之，其次，依五佛之真言次第加持一色，最後以成辦諸事之真言總加持之。又曼荼羅上所用之線，造法亦同。［大日經具緣品、金剛頂瑜伽中略出念誦經卷四、陀羅尼集經卷四、大日經疏卷十五］
全文閱讀/下載，請聯繫中鎢在線（info@chinatungsten.com）。
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（一）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（二）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（三）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（四）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（五）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（六）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（七）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（八）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（九）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十四）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十五）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十六）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十七）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十八）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（十九）》
《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（二十）》
版權及法律問題聲明
本文資訊由中鎢在線®（www.ctia.com.cn，news.chinatungsten.com）根據各方公開的資料和新聞收集編寫，僅為向本公司網站、微信公眾號關注者提供參考資料。任何異議、侵權和不當問題請向本公眾號回饋，我們將立即予以處理。未經中鎢在線授權，不得全文或部分轉載，不得對檔所載內容進行使用、披露、分發或變更；儘管我們努力提供可靠、準確和完整的資訊，但我們無法保證此類資訊的準確性或完整性，本文作者對任何錯誤或遺漏不承擔任何責任亦沒有義務補充、修訂或更正文中的任何資訊；本文中提供的資訊僅供參考，不應被視為投資說明書、購買或出售任何投資的招攬檔、或作為參與任何特定交易策略的推薦；本文也不得用作任何投資決策的依據，或作為道德、法律依據或證據。
| 鎢產品供應商：中鎢在線科技有限公司 | 產品詳情：cn.chinatungsten.com |
| 電話：0592-5129595/5129696 | 電子郵件：sales@chinatungsten.com |
| 鎢鉬文庫：i.chinatungsten.com | 鎢鉬圖片：image.chinatungsten.com |
| 鎢業協會：www.ctia.com.cn | 鉬業新聞：news.molybdenum.com.cn |
sales@chinatungsten.com
閩公網安備 35020602000140號