[發明專利]一種金剛石線切割循環系統用冷卻液及其制備和使用方法

有效

• 申請號: 202010971689.8
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112877125B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 楊文勇;洪育林;張震
• 申請（專利權）人: 武漢宜田科技發展有限公司
• 主分類號: C10M173/02
• 分類號: C10M173/02;C10N40/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種金剛石線切割循環系統用冷卻液及其制備和使用方法，切割液主要由改性聚醚10~30重量份；水余量；且總重量份為100。實施本發明實施例，具有如下有益效果：本發明具備低泡自消泡功能，不需要額外添加消泡劑組分；并且硫醚基團在聚醚結構中引入，使改性聚醚具有較低的動態表面張力和極強的潤濕能力、吸附分散性能，更佳是個噴淋循環切割過程，產品結構體系穩定，同時硫醚結構具有較強的抑菌性能，更加適合冷卻液大循環系統，又具有很好的控制目前循環系統水質長菌而影響切割生產的問題。

技術領域

本發明涉及一種線切割冷卻液，尤其涉及一種金剛石線切割循環系統用冷卻液。

背景技術

太陽能光伏電池片用硅片的生產過程依次經歷了以下幾個階段：內圓切割工藝階段、砂漿直鋼線多線切割工藝階段、砂漿結構線多線切割工藝階段、金剛石線多線切割工藝階段，2010年后就有硅片生產企業進行金剛石線多線切割試驗研究，2015年后開始陸續由企業進行批量投入金剛石線多線切割單晶硅片，2016年由于金剛石線切割多晶硅片制絨工藝（濕法黑硅制絨工藝）的突破，金剛石線切割工藝得到了爆發式發展，替換了砂漿多線切割工藝。金剛石線多線切割工藝的全面推廣由于其具備的特定優勢：①切割工藝時間短，較砂線切割工藝時間縮短了3~7倍；②切割線縫細，單公斤硅棒出片數高，硅料損失減小；③環保，使用水性金剛線切割液代替聚醚類懸浮液，使用濃度僅為砂線切割的0.1%~0.5%，廢液COD低，而且回收的硅粉可以用于回收制作冶金級硅；④切割成本低；⑤切割硅片表面質量高。

同時金剛石線多線切割不僅僅局限于太陽能光伏電池片用硅材料的切割，還廣泛應用于半導體晶圓、藍寶石、玻璃、磁材等硬脆材料的切割。

隨著金剛石線切割工藝出現，金剛石線多線切割液的發展也就孕育而生。早期金剛石線切割液是采用有機硅類乳液消泡劑為控泡體系的表面活性劑復配體系，后來由于切割過程堵塞濾袋、線網斷線影響增加、造成臟污以及廢水壓濾影響濾布使用壽命等缺點。逐步發展到了不使用有機硅消泡劑的純水性體系，消泡劑也被一些水性組分代替，發泡表面活性劑選取方面，也朝向低泡表面活性劑發展，多數為環氧乙烷-環氧丙烷嵌段聚醚、脂肪醇環氧乙烷環氧丙烷嵌段聚醚、炔醇乙氧基化合物、含陰離子螯合基團的共聚物分散劑等。但仍有一些缺點，如嵌段聚醚的泡沫性能優異，低濃度下表面活性弱，對切割環境下硅粉的潤濕能力差、分散性不佳；脂肪醇聚醚雖然有低泡類型，但是溶液體系微泡難消除，容易產生硅粉團聚臟污和泡沫積聚而發生溢缸；炔醇乙氧基化合物在動態表張和控泡方面都有較大優勢，但是分子量太低，產生的潤滑膜層強度低，輔助切割能力差，硅片表面切割線痕加劇、TTV增大等；含陰離子螯合基團的共聚物分散劑在水中溶解會電離，使切割環境下水溶液電導率增加，容易造成切割設備因電導率升高產生閉合電流回路，造成斷線誤報警，而停機，造成斷線或切割線痕、色差。

從環保、降低生產成本和物料使用工藝管控方面出發，開始有越來越多的金剛石線硅片切割企業進行切割液回水進行循環使用切割，具體過程為經過切割的含硅粉廢液，進行板框壓濾，壓濾液當做純水，再返回切割缸體進行切割。此循環過程可以大幅減少切割過程的純水消耗，同時可以通過回用水工藝指標管控，促使切割過程循環液的工藝波動會更小，更容易對現場工藝質量進行控制。但是存在由于切割液組分復雜，切割過程各組分的消耗較難控制，對于不同的切割液配方體系，循環回用水的平衡濃度較難調節，各組分濃度監控目前根本無法實現。從金剛石線切割冷卻液原材料方面，不能使用會使循環系統回用水的電導率和pH指標有提升的表面活性劑原材料，比如一些含羧基、磺酸基等陰離子基團的高分子型分散劑等。因此金剛石線切割冷卻液回用水循環系統的產生，對金剛線切割冷卻液有了新的要求，現有的配方體系是不能很好的滿足回用水循環系統的使用。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，針對現有金剛石線切割冷卻液在回用水循環系統上回用水質量指標難控制、濃度指標難檢測、切割工件產品良率波動大等問題。