納米複合金剛石線鋸切割液的製作方法

2023-04-26 12:51:11 1

本發明涉及金剛石線鋸切割技術領域，具體涉及一種納米複合金剛石線鋸切割液。

背景技術：

近年來，隨著晶矽片切割工藝的改進，使用金剛石線鋸切割晶矽片的優勢越來越來明顯，其具有切割效率高、面形精度好和環境清潔等優點，受到越來越多的關注，並有望成為日後的主要切割方式。金剛石線鋸切割分為電鍍金剛線和樹脂金剛線，均是利用鋼線外層包有的金剛石與矽片摩擦進行切割，出片率比傳統的切割方式高，其切割速度是鋼線的2-3倍。由於金剛石線鋸切割速度快，鋼線與矽棒之間的摩擦劇烈會產生大量的熱，如果不及時排除將會影響矽片的質量。因此，在矽棒切割過程中需要用到切割液。

切割液作為切割主要耗材之一，其性能直接影響著切割效率、切片質量甚至影響太陽能電池的轉化效率，進而影響整個製造過程。目前市場上銷售的切割液，其主要成分是水溶性的聚烷氧基化合物，並輔以各種功能的添加劑，其比熱容低，對熱的分散傳導能力不強，且不能對矽片表面進行有效的保護影響矽片的質量。因此，急需一種比熱容高、熱傳導能力強，能夠有效保護矽片表面的切割液。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種冷卻、傳熱性能好，且能對矽片表面進行有效保護的金剛石線鋸切割液。

為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：

設計一種納米複合金剛石線鋸切割液，以重量百分比計，其製備原料包括：極壓劑1～5%，潤滑劑10～60%，穩定劑2～10%，消泡劑0.1～2%，防腐劑0.1～5%，納米添加劑0.05～2%，餘量為去離子水；所述極壓劑為硼酸酯類極壓劑；所述消泡劑為有機矽烷消泡劑；所述的納米添加劑為水溶性納米添加劑。

本發明納米複合金剛石線鋸切割液，在切割液中加入了納米添加劑，不僅能夠起到減摩、潤滑的作用，還能對矽片表面進行有效保護；提高矽片的合格率。

優選的，所述極壓劑為三乙醇胺硼酸酯或十六烷基硼酸鈣。硼酸酯類極壓劑的極壓抗磨效果好，使用壽命長，水溶性好。

優選的，所述潤滑劑為聚乙二醇、磷酸三乙酯、油酸中的一種或兩種及以上的混合物。

優選的，所述穩定劑為油酸三乙醇胺、聚乙烯吡咯啉酮、聚甲基丙烯酸銨中的一種或兩種的混合物。

優選的，所述消泡劑為二甲基矽油、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚聚氧丙酮胺醚中的一種或兩種的混合物。消泡劑的添加主要是為了抑制矽片切割中噴洗切割液過程中產生的氣泡，防止泡沫過多聚集發生溢槽現象。

優選的，所述防腐劑為山梨酸、脫氫乙酸、十二烯基二丁酸二乙醯胺、苯甲酸鈉中的一種或兩種的混合物。

優選的，所述的納米添加劑為水溶性納米二氧化矽。

本發明納米複合金剛石線鋸切割液的製備方法為：首先按照上述配比選擇製備原料：極壓劑1～5%，潤滑劑10～60%，穩定劑2～10%，消泡劑0.1～2%，防腐劑0.1～5%，納米添加劑0.05～2%，餘量為去離子水；然後在帶有機械攪拌的容器中，一次加入上述去離子水、極壓劑、潤滑劑、穩定劑、消泡劑、防腐劑和納米添加劑，在室溫下攪拌1～3小時後既得到所述的納米複合金剛石線鋸切割液。

本發明的有益效果在於：

本發明納米複合金剛石線鋸切割液具有良好的潤滑、冷卻、清洗性能；所用原料無毒或低毒、環保，符合綠色環保的生產要求；加入了納米添加劑，該添加劑能夠完全溶解到切割液中，在矽錠切割中能在矽錠表面與金剛石線鋸之間形成保護層，起到減小摩擦、防止汙片或劃傷矽片，提高成品率。

具體實施方式

下面結合實施例來說明本發明的具體實施方式，但以下實施例只是用來詳細說明本發明，並不以任何方式限制本發明的範圍。在以下實施例中所涉及的儀器設備如無特別說明，均為常規儀器設備；所涉及的工業原料如無特別說明，均為市售常規工業原料。

實施例1：一種納米複合金剛石線鋸切割液，其製備原料和製備過程為：分別精確稱取三乙醇胺硼酸酯0.03Kg，聚乙二醇0.5Kg，油酸三乙醇胺0.05Kg，二甲基矽油0.01Kg，山梨酸 0.003Kg，納米二氧化矽0.003Kg，去離子水0.404Kg；在帶有機械攪拌的容器中加入去離子水，打開攪拌；然後依次添加所述的三乙醇胺硼酸酯，聚乙二醇，油酸三乙醇胺，二甲基矽油，山梨酸，納米二氧化矽，繼續攪拌2小時得到所述的納米複合金剛石線鋸切割液1.00Kg。

實施例2：一種納米複合金剛石線鋸切割液，其製備原料和製備過程為：分別精確稱取三乙醇胺硼酸酯0.04Kg，磷酸三乙酯0.6Kg，聚甲基丙烯酸銨0.07Kg，壬基酚聚氧乙烯醚0.01Kg，苯甲酸鈉0.004Kg，納米二氧化矽0.003Kg，去離子水0.273Kg；在帶有機械攪拌的容器中加入去離子水，打開攪拌；然後依次添加所述的三乙醇胺硼酸酯，磷酸三乙酯，聚甲基丙烯酸銨，壬基酚聚氧乙烯醚，苯甲酸鈉，納米二氧化矽，繼續攪拌2小時得到所述的納米複合金剛石線鋸切割液1.00Kg。

實施例3：一種納米複合金剛石線鋸切割液，其製備原料和製備過程為：分別精確稱取十六烷基硼酸鈣0.03Kg，聚乙二醇0.6Kg，聚乙烯吡咯啉酮0.08Kg，二甲基矽油0.02Kg，脫氫乙酸0.002Kg，納米二氧化矽0.003Kg，去離子水0.265Kg；在帶有機械攪拌的容器中加入去離子水，打開攪拌；然後依次添加所述的十六烷基硼酸鈣，聚乙二醇，聚乙烯吡咯啉酮，二甲基矽油，脫氫乙酸，納米二氧化矽，繼續攪拌2小時得到所述的納米複合金剛石線鋸切割液1.00Kg。

實施例4：一種納米複合金剛石線鋸切割液，其製備原料和製備過程為：分別精確稱取十六烷基硼酸鈣0.03Kg，油酸0.5Kg，油酸三乙醇胺0.10Kg，聚氧乙烯醚聚氧丙酮胺醚0.02Kg，山梨酸0.005Kg，納米二氧化矽0.003Kg，去離子水0.342Kg；在帶有機械攪拌的容器中加入去離子水，打開攪拌；然後依次添加所述的十六烷基硼酸鈣，油酸，油酸三乙醇胺，聚氧乙烯醚聚氧丙酮胺醚，山梨酸，納米二氧化矽，繼續攪拌2小時得到所述的納米複合金剛石線鋸切割液1.00Kg。

將以上各實施例中配製的納米複合金剛石線鋸切割液與市售的切割液進行矽錠切割性能對比試驗，試驗結果如下表1所示。

表1給出了實施例1-4配製的納米複合金剛石線鋸切割液與市售切割液的矽錠切割性能對比試驗數據，分別從成品率、汙片率和TTV不良率（矽片最厚與最薄處的差值）三個性能指標進行了對比；從試驗數據可以看出，本發明配製的納米複合金剛石線鋸切割液各項性能指標都優於市售切割液，具有良好的切割性能。

上面結合實施例對本發明作了詳細的說明，但是，所屬技術領域的技術人員能夠理解，在不脫離本發明宗旨的前提下，還可以對上述實施例中的各個具體參數進行變更，形成多個具體的實施例，均為本發明的常見變化範圍，在此不再一一詳述。