[发明专利]具有高度清洗性的水溶性切削液

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种具有高度清洗性的水溶性切削液与一种切削硬脆材料的方法，且特别涉及一种具有阴离子表面活性剂的水溶性切削液。

【背景技术】

有关绿色议题的条约，主要目的是稳定大气中温室气体浓度于可防止危险的干扰气候系统的人为因素的含量，而随着节能省碳、绿色环保议题风起云涌，在国际原油价格节节上涨下，节能与开发替代能源愈来愈受国际间的重视。

太阳光电技术(photovoltaic technology)是21世纪的重要新兴节能与替代能源产业。太阳光电技术是利用太阳光与材料相互作用直接产生电力的一种无污染且可再生的能源，尤其是太阳能电池在使用时并不会释放出包含诸如二氧化碳之类的不希望存在的气体，如此方能改善生态环境、解决地球温室效应等问题。

太阳能电池的生产过程，是从最上游的原料为硅(Si)，由多晶硅长晶成晶棒(ingot)后，再经过修角、切片、刻蚀后制成硅晶圆(wafer)，再经清洗、印刷、蒸镀后，成为太阳能电池(solar cell)的主要原料。由于单一太阳能电池所输出的电力有限，为提高发电量，通常会将许多太阳能电池并联组装成模块(module)，最后搭配负责直/交流电转换电力的调节器(inverter)，建置成太阳能光电系统(PV System)。

随着太阳光电技术发展至今，线锯切割技术已成为目前太阳能单晶硅与多晶硅切片用的方法。线锯切割有两种方式，一是使用固定磨粒线锯切割，另一是使用游离磨粒线锯切割。固定磨粒通常采用金刚石线锯锯丝，其是将高硬度、高耐磨性的金刚石磨粒牢固地电镀在钢丝基材上面制作成的一种切割工具，具有高硬度、高耐磨性等显著优点。由于金刚石磨粒被附着在钢丝表面后，钢丝基材不直接与工件接触，因而使钢丝寿命可大大提高，切割效率和精度也更高。另者，游离磨料线锯切割的作用原理，是碳化硅(SiC)微粒被切削液带入锯缝，锯丝施加在磨粒上的力，带动磨粒沿切削表面滚动，同时压挤磨粒嵌入切削表面，进而形成剥落片屑和表面裂缝，形成切割作用。

一般，切削液的种类大致上可分为：油溶性切削液(或非水溶性切削液)、水溶性切削液、气态切削液与半固体切削液。已知技术中，油溶性切削液主要是以矿物油为基础及添加含硫或氯等元素的油剂。水溶性切削液主要是由水、表面活性剂、油性改良剂、耐超高压添加剂及防锈剂所组成的混合物，具体言之，水溶性切削液可包含矿物油、肥皂或硫酸酯及高级醇或脂肪酸酯等组成，其中肥皂或硫酸酯作为乳化剂，高级醇或脂肪酸酯作为结合剂。诸如此类已知的油溶性切削液或水溶性切削液，在切削过程中若温度上升的话，将会有冒烟或甚至起火的危险性，因此其缺点为仅能于低切削温度作业下使用。

切削液是否具有优良效果，通常需考虑三项因素，包含：(1)切削液自身质量，包含：分散剂、表面活性剂、有机碱、渗透剂、润滑剂、消泡剂、防锈剂、防霉剂与乳化剂等；(2)切削液对环境的影响，包含：无毒、无害、易溶于水、挥发性小、生物降解性高、对人体不会伤害与不会气味污染等；及(3)切削液使用后所表现的各种性能，包含：降低磨擦系数、减小切削阻力、良好润滑作用、良好渗透作用、良好冷却作用与良好清洗作用等。

线锯切割技术中，润滑特性非常重要，润滑作用原理是利用分子的极性基团吸附在金属表面上，以形成物理与化学的润滑膜，一般常用脂肪酸作为油性剂，但若磨擦区域的温度高过100℃时，则润滑膜将会失去效果，此时需添加极压剂(extreme pressure)来改善，诸如含硫、磷或氯元素之类的极压剂。

润滑过程通常包含液动润滑、边际润滑与极压润滑三种过程。液动润滑是润滑油介于刀具面和工作面之间作物理分离，并无化学反应发生，黏度较高或较稠的油具有较大的分子，因此有优选的分离效果。边际润滑是将极性物质加入矿物油中，会在工件面和刀具面形成有化学键结的有机薄膜，这种薄膜会黏附在金属表面，因此耐磨性比单纯以油分子隔离工件及刀具的效果更好，已知技术中，脂类物质早已用为矿物油添加剂，用来制成可产生合适有机薄膜的润滑油，由于脂类对改进切削有极显著的效果，因此有助于刀具寿命的延长，此外，脂类添加剂会产生有机膜，它可以避免金属的直接接触，直到温度升高至薄膜的熔点之前都有保护效果，温度约在100℃至200℃。而在更高压、高温度的加工时，则需加入极压添加剂。极压润滑在大多数的切削加工中，刀具前端温度高于边际润滑温度的范围，因此需要使用能产生较高熔点薄膜的添加剂。