中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究（九）
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- 分類：鎢新聞
- 發佈於：2022-07-26, 週二 11:20
- 作者 Zhenghua
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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
第九章 金剛線用途概覽
第八章我們就矽片切割的各種工藝方法進行了概括，總結了各個切割方式的發展過程和優缺點，重點介紹了金剛石內圓鋸切割的方式和問題所在，矽片切割過程中可能出現的主要問題及其產生的原因，用以佐證不同矽片切割工藝的特點。
概括而言，傳統上的金剛線鋸，金剛線繩鋸都是碳鋼絲、琴鋼絲或者合金鋼絲為基體母絲的。目前少部分，未來大部分金剛線都將是鎢絲或者摻雜鎢絲基體的；從應用領域看，切割厚度大和長度長材料用途需要較大直徑的金剛線，切割較小尺寸和較薄厚度則可使用線徑較小的金剛線；環保因素優先、被切割材料價值較低用途的以碳鋼絲基體金剛線成本較低，被切割材料價值高、或難以獲得、具有特殊意義需要盡可能多片同質化程度高的材料，以減少材料損耗和切割效率為優先選項者，鎢絲基體母絲金剛線為最佳選項。
基於上述理由，本調研的第九部分所涉及到的金剛線，包含所有材料基體母絲的金剛線，為了總體介紹其適用範圍和領域，我們不再詳細區分描述。
超硬材料（Superhard Material）指硬度極高一部分材料，主要包括天然鑽石（Diamond，金剛石）、人工製造的聚合鑽石納米棒（ADNR）、化學氣相沉積金剛石（CVDD）、立方氮化硼（CBN）、多晶立方氮化硼（PCBN）等。常規使用的超硬材料主要是指人工金剛石和立方氮化硼。金剛石是已知的世界上最硬的物質，立方氮化硼硬度僅次於金剛石，這兩種超硬材料的硬度遠高於剛玉、碳化矽、硬質合金、高速鋼等硬質工具材料。具有高導熱性、絕緣性、化學穩定性等多種優良性能的金剛石是已知最硬的物質，除了一般金屬材料有色金屬及其合金的精密加外，特別適用於加工硬脆非金屬材料。
硬質合金則是僅次於上述超硬材料之後的另一類硬度極高的脆硬合金材料，在需要進行加工時，金剛線鋸也是一個選項之一。
金剛線是對超硬材料對脆硬材料切割性能絕佳使用範例。傳統意義上的金剛線就是利用碳鋼絲的抗彎和和抗拉強度附著微型金剛石鋸齒，使之達到了很高的壓力強度承載能力並具有了磨削切割能力，提高切了割效率和切割品質。縱觀近年來光伏行業的晶矽切割的發展，我們可以說金剛線對於特種材料（如晶矽）切割和太陽能產業發展與推動都是事關重要的。最近兩年由於晶矽價格高企，（本文前日成文過程中查閱資料，矽料價格已經超過人民幣300元/千克）在此情況下，節省晶矽料就變得越來越重要，鎢絲母線也就會更快地被賦予替代碳鋼絲的使命。
線鋸切割發展至今，為了不斷改進工藝提高生產效率，已經由單線鋸發展到多線鋸切割工藝。金剛線多線切割工藝具有諸多優點，是目前最為完善和效率很高的先進一種特殊切割工藝，應用廣泛。中鎢線上調研團隊仔細梳理已經在使用或可以使用的領域和產品，認為金剛線目前和可見的未來可以應用在以下材料加工工藝上：在光伏晶矽、磁性材料、藍寶石、新能源電池、精密陶瓷（陶瓷靶材）、建築等行業，切割物件主要是晶體矽（多晶矽切片，單晶矽，晶棒）、藍寶石（白寶石）等人工晶體材料籽晶開方、切片、紅外光學材料（如硒化鋅、硫化鋅、矽、鍺等晶體）、熱電材料（如碲化鉍，碲化鉛、矽鍺合金等）、硬質合金、鑽石玉器、光學玻璃、水晶、生活陶瓷、石墨、塑膠、PVC、橡膠製品（如輪胎）瓷磚、混凝土、磁性材料、石材、鋯石、耐火磚岩樣、PCB板、隕石、海洋結核、耐火材料、生物及仿生複合材料等金屬和非金屬脆硬材料、高溫合金、高熵合金、非晶合金等各種材料。金剛線切割用在貴重寶石、隕石、生物塑化標本、稀貴/名貴裝飾石材的切片切縫小，切割品質好，更重要的是能夠最大可能地降低稀貴材料的損壞和損耗。
中鎢線上認為：在鎢絲基體母絲金剛線技術成熟，沒有革命性替代金剛線切割技術出現之前，將會有較長時間碳鋼絲基體金剛線和鎢絲基體金剛線各自在不同領域獨領風騷的時期，較粗的碳鋼絲金剛線和較細的鎢絲金剛線各有切割效率與成本優勢，適用於不同的切割領域。如建築、大理石等價值較低、尺寸較大、切割強度較高的材料是碳鋼絲金剛線的切割領域，而極細鎢絲金剛線則是用於價值較高的精細切割領域，如晶矽片、藍寶石、鑽石玉器、特種磁性材料、特種合金、特種加工品修型等。
由概念來看，凡是脆硬材料都可以使用與金剛線來進行切割，但實際上是否需要使用金剛線切割技術，還決定於兩個特殊的因素：（1）是否具有經濟性，即使用金剛線切割和其他切割方式相比較的成本高低；（2）是否具有安全環保性。這一點需要說明的是，如果在環保要求壓力增加時，經濟性可能會由此降低，因金剛線切割較少的廢碎料，較少的揚塵而具有現實意義，如大量大理石切割粉料帶來的區域性環保問題；也同樣如果在生產安全需要的時候，金剛線可能也是某些領域，如廢舊建築拆除不得不考慮的優先選項，在不能進行爆破、強力拆除、不能有揚塵和噪音的鬧市區，經濟成本降低次要地位，而相對安全、底噪和無塵的金剛線鋸拆除方法就是首選。
需要特別說明的是，中鎢線上在過往服務客戶的歷史上，也向食品業（如麵包蛋糕切割）、造紙業、醫療手術等領域的特殊需求提供了專門設計的切割鎢絲。這些經驗也將給鎢絲金剛線切割未來應用領域擴展以有益的啟示。因此我們說，切割是人類使用時期以來就採用的生產生活加工技術，切割工具也隨著切割需要和技術進步不斷發展。金剛線切割技術是一種鋸切技術，所以它源自傳統的鋸切原理和工具，也就可以應用於絕大部分鋸切領域。
1. 晶矽切割用金剛線
晶體矽帶有金屬光澤的灰黑色固體、熔點高（1410℃）、硬度大，一直以來都是主要太陽能電池的主流材料；矽屬半金屬，是極為重要的半導體材料。單晶矽具有准金屬物理性質，有較弱導電性，電導率隨溫度升高而增加，有顯著的半導電性；多晶矽是灰色、黑色金屬光澤的等軸八面晶體。
現代工業中，矽材料具有極其重要的用途：（1）由於矽半導體耐高電壓、耐高溫、晶帶寬度大，比其它半導體材料有體積小、效率高、壽命長、可靠性強等優點被廣泛用於電子工業積體電路的生產中；（2）多晶矽可以直接用於製造太陽能光伏電池板，或加工成單晶矽後製造的光伏電池板占世界光伏電池98%左右；（3）作為IT產業的最基本材料，積體電路大大減小了體積、重量、引出線和焊點數目，提高了電路性能和可靠性；（4）利用光照敏感的PN結或PIN結構成的光生伏大型探測器；（5）將壓力轉化為電信號的感測器和（6）矽材料製作的光敏感測器和磁敏感測器等元器件。
晶矽（Crystalline Silicon）是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體，是一種整塊矽晶體中的矽原子按週期性排列的單晶體，是用高純多晶矽原料通過直拉法和區熔法制得，是光伏產業鏈上游中最主要的一種材料，結構為金剛石結構，特點包括硬度大、脆性大、導電性較弱和半導電性顯著等。需要注意的是，多晶矽指由具有一定尺寸的矽晶粒組成的多晶體，各個矽晶粒的晶體取向不同；用於製備矽單晶的高純多晶矽主要是由改良的西門子法將冶金級多晶矽純化而來。
單晶矽是指單晶體矽材料，其矽原子以金剛石結構進行晶格排列，具有基本完整的晶格結構的單晶體。不同的晶向具有不同的性質，是一種良好的半導體材料，單晶矽是現代科學技術中不可或缺的基礎材料，可用於積體電路和半導體分立器件的生產製造，如日常生活中的電子電腦和自動控制系統。電視，電腦，冰箱，電話，手錶和汽車都與單晶矽材料密不可分。單晶矽作為技術應用的流行材料之一，已經滲透到人們生活的每個角落。
較大的硬度和脆性，導致晶體矽在切割加工過程難度很高，主要表現在矽片很容易出現裂紋和破碎的情況，而且切割線縫大，成品矽片厚度較大。為了解決矽片上述的切割問題，以及降低矽片的損失率，晶體矽主流切割工具金剛線的母線從高碳鋼絲材料轉向鎢絲材料已經是一種不可逆轉的趨勢。
當前，市場上切割光伏矽片的金剛石線主流線徑為38~42μm。以鎢絲為基材的金剛線由於線徑（35~40μm）較小，而能有效降低被切割材料出現裂痕和破碎的概率，同時還可以切割出厚度較小的矽片，並減少矽材料的損耗。假設要將長度100mm的矽棒都切割成厚度為1mm矽片，正常情況下，使用鎢基金剛線進行切割比使用碳鋼基金剛線進行切割的矽片的數量更多，前者若能產出90片1mm矽片，則後者產出矽片的數量將小於90片，主要是因為鎢絲繩比鋼絲繩更細，耗矽料更小。
矽片切割是太陽能光伏電池製造工藝中的關鍵部分。首先使用金剛線鋸把矽錠切成方塊，謂之開方，之後再將矽棒或矽方分割成很薄的矽片。難度最大和最需要改進的就是矽片切割工藝，而為了提高效率，矽碇開方和矽棒截斷用等切割金剛線一般直徑在250μm以上。
2. 藍寶石用金剛線
3. 硬質合金用金剛線
4. 光學玻璃用金剛線
5. 陶瓷用金剛線
6. 磁性材料用金剛線
7. 增材製造產品切割金剛線
8. 石材用金剛線
9. 建築用金剛線
10. 石英用金剛線
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《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）》
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