[发明专利]一种用于金刚石线切割硅片的冷却液

说明书

技术领域

本发明涉及光伏行业切割加工领域，具体而言涉及一种用于金刚石线切割单多晶硅片的冷却液，特别是一种用于金刚石线切割单多晶硅的水基冷却液。

背景技术

切削液是金属切削加工的重要辅助性配套材料，其主要作用是冷却，故提出“冷却液”一词。冷却液按油品化学组成分为非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液两大类。水基冷却液可分为乳化液、半合成冷却液和全合成冷却液。

金刚石线切割是采用裹有金刚石的金属线在高速运转的情况下实现切片的一种切割技术，与砂浆切割相比具有薄的切缝、更好的表面质量、更大的切割速度、没有危险的切削废液等优点，是一种更符合可持续发展需要的技术应用。

金刚石线切割单多晶硅片技术中有两种辅材对整个切割过程起到关键性作用。一种是金刚石线，一种就是冷却液。两者如果不能达到很好的协同作用，就会产生各种切割不良甚至断线风险。在技术引进初期和金刚石线匹配使用的冷却液以油基冷却液为主。油基冷却液是由基础油复配不同比例的耐磨添加剂、润滑剂、防锈剂、抑菌剂，催冷剂等添加剂合成，因此具有极佳的润滑效果，能有效保护刀具并延长其使用寿命，同时可获得极高的工件精密度和表面光洁度。但作为金刚石线切割的重要辅材之一，油基冷却液除成本较高外(占其辅材成本的23％，占制造成本的11％。)，其切割单多晶工艺也一直无法达到理想效果。因为金刚石线切割硅片过程钢线的速度很高，最高线速度可以达到1200m/min。如此,则要求冷却液在切割过程中除具有较好的润滑性外，同时应具有更好的冷却性能。水基冷却液是将油剂用大量的水稀释的切削液，通常含油剂百分之五至二十，其用量约占全部切削液的百分之九十五。水基冷却液的优点是冷却性好，价廉易得，加工件易清洗，主要用于高速切削加工工序中。水基冷却液一般分为乳化液(可溶性油，Soluble Oil)、微乳液、和化学水溶液。水基润滑 添加剂可分为油溶性和水溶性两种。油溶性添加剂的使用性能同矿物油中的一样。为使油溶性添加剂分散到水中需加入表面活性剂。水溶性添加剂可在油溶性添加剂分子中引入水溶性基团而制得。

水基冷却液和油基冷却液相比虽然润滑性能降低，但是却可以表现出较好的冷却性。同时，采用水基冷却液也可以大大降低辅材成本。因此，为了提高切割良率及降低成本，研发投入使用水基冷却液是市场发展的必然趋势。

本发明改变了传统的用油基冷却液进行金刚线切割单晶硅片技术，在提升良率的同时，使切割液水含量达到99％以上，从而大大降低了切割成本。

发明内容

本发明提供了一种用于金刚石线切割的水基冷却液。水含量可达到99.9％，同时，有机物成分可降低至0.1％以下，可使成本大大降低。

根据本发明的用于金刚石线切割的水基冷却液，其包含99.8-99.95重量份的水、0.01-0.07重量份的润湿剂、0.01-0.07重量份的乳化分散剂、0.01-0.05重量份的消泡剂和0.001-0.015重量份的金属抑制剂。

在本发明的优选实施方式中，所述用于金刚石线切割的水基冷却液包含：99.8-99.95重量份的水、0.05-0.07重量份的润湿剂、0.03-0.06重量份的乳化分散剂、0.03-0.05重量份的消泡剂和0.005-0.015重量份的金属抑制剂。

在本发明的优选实施方式中，所述用于金刚石线切割的水基冷却液包含：99.8-99.95重量份的去离子水、0.01-0.05重量份的润湿剂、0.01-0.04重量份的乳化分散剂、0.01-0.04重量份的消泡剂及0.001-0.005重量份的金属抑制剂。

所述润湿剂为选自脂肪醇硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基丁二酸磺酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种以上，例如选自石油磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚和琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的一种或两种以上；

所述乳化分散剂为选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、多元醇酯中的一种或两种以上，例如选自聚乙二醇200、马来酸二乙基己酯中的一种或两种混合物；

所述消泡剂选自有机硅氧烷和聚醚中的一种或两种以上，其中，所述有机硅氧烷例如为二甲基硅油,聚醚例如为GPE类；

所述金属抑制剂为选自三乙醇胺、亚硝酸钠、苯并三氮唑及亚磷酸二正丁酯中的一种或两种以上。