[发明专利]用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工用润滑冷却液及其使用方法，特别涉及一种用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液及其使用方法。

背景技术

硬脆性材料是指高硬度、高脆性的材料，如宝石、单晶硅、多晶硅、石英、锗、砷化镓或氮化镓等，此类材料被广泛用于太阳能光伏、半导体等电子和光学产业中。硬脆性材料切成晶片后，为了去除晶片表面的切片刀痕和凹凸不平，有效的改善晶片表面质量并达到规定的晶片厚度，从而对晶片表面进行研磨加工。

在进行研磨加工工艺中，研磨液起到至关重要的作用。现有技术中，对于硬脆性材料研磨加工用液，国内外较早使用的产品主要是以煤油、柴油等为主，其渗透性强，但易挥发，环境污染严重，且易燃，同时对后续清洗时需要烷烃类溶剂，故使用越来越少；之后以花生油、大豆油等植物油替代，其润滑性好，且不会产生着火等安全问题，但其对各种规格的磨料悬浮分散性不足，易沉淀聚集甚至结块，导致研磨时出现划痕等缺陷，同时后续清洗需要使用强碱和丙酮等超声煮沸，处理困难，目前也逐步被淘汰。近年来由于太阳能光伏和半导体等产业的飞速发展，国内的一些生产厂家和许多高校、科研院所都对其相关的研磨液的研究显示出极大的兴趣。但普遍存在技术水平较低，国内产业化不足，严重依赖进口。

河北工业大学刘玉岭教授研制的水性研磨液，由润滑剂、极压剂、非离子表面活性剂、防霉防腐剂、消泡剂等多种添加剂配制而成，能大幅度提高研磨速率，具有一定的润滑极压性、冷却、清洗、防锈性。

如专利公开号CN101092552A、CN1872930A、CN1858037A的专利文献公开了一些研磨液产品，主要缺点就是对磨料的悬浮性和分散性都很差，易造成晶片产生划痕等缺陷。专利CN1392179A和CN1284530A分别公开了一种高悬浮力的水溶性研磨液和一种水溶性石英晶体研磨液，具有较好的悬浮能力和防锈性，但粘度均很高，易分水，对磨料的分散性较差，渗透性不足，造成不能有效带走热量和磨料摩擦力分布不均而出现划痕。目前在售的美国PRP公司生产的19-C研磨液和200研磨液，主要用来研磨硅片、宝石、石英、光学衬底材料和陶瓷材料等，具有很强的悬浮能力和良好的水溶性，可以悬浮金刚石、氧化铝和碳化硅等磨料。但其价格非常昂贵且需要进口，大大提高了加工成本。

综上所述，现有技术的研磨液还存在着一些问题，主要有：悬浮分散能力较差；静置时间较长时，容易出现分水、沉淀现象；后续清洗困难等。

所以研究一种用于硬脆性材料超精研磨加工的水性研磨液，具有低成本、无污染、高悬浮性和再分散能力强的优点，同时润滑性好且易于后续清洗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，具有低成本、无污染、高悬浮性和再分散能力强的优点，同时润滑性好且易于后续清洗。

本发明的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，按重量份包括下列组分：螯合剂0.1-5、pH值调节剂5-15、悬浮剂0.2-5、分散稳定剂0.5-10、润滑剂5-20、防锈剂0.5-5、防腐杀菌剂0-2、消泡剂0-2和补足100份总量余量的去离子水。

进一步，按重量份包括下列组分：按重量份包括下列组分：螯合剂0.5、pH值调节剂12、悬浮剂0.2、分散稳定剂2.2、润滑剂13、防锈剂2、防腐杀菌剂0.2、消泡剂0.2和去离子水69.7；

进一步，所述螯合剂为EDTA、EDTA二钠、聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四甲叉磷酸盐、柠檬酸钠和羟基乙酸盐等中的一种或两种以上的混合物；

进一步，所述pH值调节剂为三乙醇胺、二乙烯三胺、四甲基氢氧化胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺、异丙醇胺、三异丙醇胺、羟乙基乙二胺、乙二胺和二乙胺等中的一种或两种以上的混合物；

进一步，所述悬浮剂为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酸、葡萄糖酸盐、低分子量聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、明胶、椰子油酸乙醇酰胺和水溶性聚醚中的一种或两种以上组成的混合物；

进一步，所述润滑剂为油酸、妥尔油、太古油、己二酸、二聚酸、硼酸、磷酸三乙酯、醇醚磷酸单酯乙醇胺盐、聚乙二醇和丙三醇中的一种或两种以上的混合物；

进一步，所述分散稳定剂为六偏磷酸钠、羟基亚乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇、聚马来酸、马来酸-丙烯酸共聚物、多元醇磷酸酯和聚氧乙烯基醇醚中的一种或两种以上组成的混合物；