一种用于固定磨料线切割的水溶性冷却液及其制备方法

摘要

本发明提供一种用于固定磨料线切割的水溶性切削液，其特征在于，按重量比包括：非离子表面活性剂0.1％～10％；防锈剂杀菌剂2％～20％；润滑剂4％～20％；消泡剂0.1％～2％；余量为水。实现了具有润湿、清洗、冷却、防锈性能的切削液，适用于固定磨料线锯切割所用的切削液，具有工艺及操作简单，不腐败，不起泡，不生锈，对人体无害的切削液，成本低廉。本发明还提供了一种用于固定磨料线切割的水溶性切削液的制备方法。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏制造技术领域，具体涉及一种用于固定磨料线切 割的水溶性冷却液及其制备方法。

背景技术

随着光伏行业的迅速发展，为了降低制造光伏组件的成本，提高 硅片切割加工的效率，出现了线切割技术。线切割技术制备的硅片边 缘精度高，平整光滑，自动化程度高，节省时间，提高了加工效率。 线切割技术方法分为两种，(一)：游离磨料线切割技术，是现在主流 技术，所使用主要为油性切削液，为了使切割刃料能够悬浮在切割液 中，要用大量的有机高分子粘性液体作为切削液，这种粘性有机高分 子液体清理困难，污染环境，切割液的成本较高。(二)固定磨料切割 技术，此方法切割效率较高，可减少切割刃料的浪费，所使用冷却液 中大部分为水，环境友好。

世界专利WO/2011/007590公开了一种固定磨料线锯水溶性加工 液，该水溶性加工液限定了切削液的粘度，提高了磨料的流动性、湿 润性和冷却性能；世界专利WO 2011/007590公开了一种固定磨料线 锯水溶性加工油剂，这种油剂的主要作用是提高切削加工效率，而且 不会发生起泡等问题。

但是，目前用于固定磨料线切割的水性冷却液的溶剂大部分为水， 而且水的使用量很大，由于冷却液中各组分和空气的作用，会对线切 割机械造成锈蚀，使设备的切割精度下降，降低了线切割机械的使用 寿命，增加了维修成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种具有消泡和防锈性能的 用于固定磨料线切割的水性切削液及其制备方法。

为了解决现有技术问题，本发明提供了一种用于固定磨料线切割 的水溶性切削液，按切割液总量的重量百分比包括：：

非离子表面活性剂0.1％～10％；

防锈剂2％～20％；

润滑剂4％～20％；

消泡剂0.1％～2％；

余量为水。

优选的，所述防锈剂为有机醇胺类化合物、亚硝酸盐或苯并三氮 唑及其衍生物中的一种或多种。

优选的，所述防锈剂选自三乙醇胺、苯并三氮唑和亚硝酸钠中的 一种或多种。

优选的，还包括pH调节剂。

优选的，所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯类化合物或烷基醇 酰胺类化合物。

优选的，所述润滑剂选自多元醇。

优选的，所述消泡剂为有机硅类化合物。

本发明还提供了一种用于固定磨料线切割的水溶性切削液的制 备方法，包括：

将防锈剂部分与水混合，得到第一溶液；

将非离子表面活性剂与水混合，得到表面活性剂水溶液；

依次将消泡剂和润滑剂加入到所述表面活性剂水溶液中得到第 二溶液；

将所述第一溶液与所述第二溶液混合得到固定磨料线切割的水 溶性切削液；

其中，原料按切割液总量的重量百分比包括：非离子表面活性剂 0.1％～10％；防锈剂2％～20％；润滑剂4％～20％；消泡剂0.1％～2％；余 量为水；所述防锈剂为有机醇胺类化合物、亚硝酸盐或苯并三氮唑及 其衍生物中的一种或多种。

优选的，所述防锈剂选自三乙醇胺、苯并三氮唑和亚硝酸钠中的 一种或多种。

优选的，还包括，将pH值调节剂加入所述第二溶液中。

本发明提供的用于固定磨料线切割的水溶性切削液中加入剂，且 所述防锈剂选自有机醇胺类化合物、亚硝酸盐或苯并三氮唑及其衍生 物中的一种或多种，这些化合物和水有很好的相容性，且含有胺、亚 硝酸根等基团为具有还原性的基团，与水中具有氧化性的离子进行反 应，并阻隔氧气与切割机械表面接触，降低了切割机械的锈蚀几率， 提高了防锈能力。另外，所述防锈剂不会增加切削液的粘度，溶于水 后流动性好，且有利于切削液的润滑性能。

另外本发明还提供了一种用于固定磨料线切割的水溶性切削液 的制备方法，将防锈剂水溶液即第一溶液与表面活性剂、润滑剂、消 泡剂制备的第二溶液混合，这样做的目的是使防锈剂在水中分散更均 匀，加入到第二溶液中才不会发生沉降分层等问题。本发明提供的制 备方法操作简单，条件温和，效率高，提高了切割机的防锈能力。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方 案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特 征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明提供了一种用于固定磨料线切割的水溶性切割液，按切割 液总量的重量百分比包括：非离子表面活性剂0.1％～10％；

防锈剂2％～20％；

润滑剂4％～20％；

消泡剂0.1％～2％；

余量为水。

按照本发明，非离子表面活性剂在水中不电离，稳定性高，高温 乳化性能好，由于在线切割时，钢线和磨料在快速的摩擦运动，生成 大量的热，如果选择不耐高温的表面活性剂抑或一些高温乳化性能不 好的表面活性剂，在切割过程中会造成表面活性剂分解，而失去乳化 作用，从而降低了润滑和冷却的作用。且非离子表面活性剂溶液为中 性，不会对切割机械造成氧化腐蚀，减少离子对硅片表面的污染，防 止阳离子吸附在硅片的表面，且表面活性剂有一定的渗透能力，可以 使切削液到达切割部位，更好的起到润滑和冷却作用。按照本发明， 所述非离子表面活性剂优选为聚氧乙烯类化合物或烷基醇酰胺类化合 物，更优选为、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰 胺或聚氧乙烯胺，最优选为烷基酚聚氧乙烯醚。

所述防锈剂为能够应用于水性切削液中的防锈剂，并且与切削液 中的其他组分不发生反应。本发明使用的防锈剂选自有机醇胺类化合 物、亚硝酸盐或苯并三氮唑及其衍生物中的一种或多种。优选为三乙 醇胺和亚硝酸盐中的一种或多种，更优选为三乙醇胺。

三乙醇胺具有优秀的水性防锈性能，它可通过极性端吸附在金属 的表面，形成保护膜，防止金属的氧化，所配制冷却液的防锈性能符 合国家标准GB6144-2010。

按照本发明，切割液在快速切割过程中会起泡，起泡会严重影响 切片的成品率，可能会导致局部受热不均匀而产生花片，在切削液中 加入消泡剂可以有效的控制在切割过程中产生的泡沫，使切割的效率 更高。按照本发明，所述消泡剂优选为有机硅类消泡剂。所述有机硅 类消泡剂由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化 而成。其特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本 低。它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。它 具有较好的热稳定性，可在5℃-150℃宽广的温度范围内使用；其化 学稳定性较好，难与其他物质反应，只要配置适当，可在酸、碱、盐 溶液中使用，无损产品质量。

按照本发明，所述润滑剂选择能够起到润滑、冷却作用，同时又 需要能够溶于水的化合物，来降低由钢线、磨料和硅片之间的摩擦力。 按照本发明所述润滑剂优选为多元醇或羧酸，更优选为聚乙二醇、聚 乙二醇单甲醚或硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酸钡。

按照本发明，所述切削液中还包括pH调节剂，优选为有机胺类 或无机碱，用于使切削液为弱碱性，不会对施工人员造成危害，也防 止了切削液对切割机的腐蚀。

本发明还提供了一种用于固定磨料线切割的水溶性切割液的制 备方法，包括：

将防锈剂与水混合，得到第一溶液；

将非离子表面活性剂与水混合，得到表面活性剂水溶液；

依次将消泡剂和润滑剂加入到所述表面活性剂水溶液中得到第 二溶液；

将所述第一溶液与所述第二溶液混合得到固定磨料线切割的水 溶性切削液；

其中，原料按切割液总量的重量百分比包括：非离子表面活性剂 0.1％～10％；防锈剂2％～20％；润滑剂4％～20％；消泡剂0.1％～2％；余 量为水；所述防锈剂为有机醇胺类化合物、亚硝酸盐或苯并三氮唑及 其衍生物中的一种或多种。

按照本发明，将防锈剂的水溶液即第一溶液与第二溶液分开配置 的原因是防止防锈剂与第二溶液中的组分混合不均匀而造成的沉降甚 至反应，分散均匀后，在表面活性剂的作用下能够使防锈剂更加均匀 的分散在第二溶液中，使所述切削液的性能更加稳定。本发明制备的 整个过程在35～45℃下进行。

按照本发明制备方法，所述非离子表面活性剂优选为聚氧乙烯类 化合物或烷基醇酰胺类化合物，更优选为、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪 醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺或聚氧乙烯胺，最优选为烷基酚聚氧乙 烯醚。

按照本发明，所述防锈剂为水溶性好且具有防锈功能的有机醇胺 类化合物、亚硝酸盐或苯并三氮唑及其衍生物中的一种或多种。优选 为三乙醇胺、三乙醇胺硼酸酯和苯并三氮唑中的一种或多种，更优选 为三乙醇胺、三乙醇胺硼酸酯和苯并三氮唑的混合物。

三乙醇胺具有优秀的水性防锈性能，它可通过极性端吸附在金属 的表面，形成保护膜，防止金属的氧化，所配制冷却液的防锈性能符 合国家标准GB6144-2010。

按照本发明，所述消泡剂优选为有机硅类消泡剂。所述有机硅类 消泡剂由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化而 成。其特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。 它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。它具有 较好的热稳定性，可在5℃-150℃宽广的温度范围内使用；其化学稳 定性较好，难与其他物质反应，只要配置适当，可在酸、碱、盐溶液 中使用，无损产品质量。

按照本发明，所述润滑剂优选为多元醇或羧酸，更优选为聚乙二 醇、聚乙二醇单甲醚、硬脂酸、

按照本发明，还包括在所述第二溶液中添加pH调节剂，所述pH 调节剂优选为有机胺类或无机碱，用于使切削液为弱碱性，不会对施 工人员造成危害，也防止了切削液对切割机的腐蚀。

以下为本发明具体实施例：

实施例1

1、分别称取20重量份三乙醇胺和水混合，搅拌均匀，使之成为 均一透明的溶液。

2、分别称取0.1重量份的壬基酚聚氧乙烯醚，0.1重量份的硅油、 5重量份的聚乙二醇和水，混合搅拌均匀得到表面活性剂溶液。

将1、2制备的透明溶液和表面活性剂溶液混合，搅拌均匀得到 用于固定磨料线切割的水溶性切割液。

通过对切削液车间实验，结果表明切削液可以满足固定磨料线锯 的切割，整体性能较好，从经济效益及切片效果综合考虑，实施例2 最好。检测性能见表1中的实施例1。

实施例2

1、分别称取10重量份三乙醇胺和水混合，搅拌均匀，使之成为 均一透明的溶液。

2、分别称取1重量份的壬基酚聚氧乙烯醚，1重量份的硅油、15 重量份的聚乙二醇和水，混合搅拌均匀得到表面活性剂溶液。

将1、2制备的透明溶液和表面活性剂溶液混合，搅拌均匀得到 用于固定磨料线切割的水溶性切割液。

通过对切削液车间实验，结果表明切削液可以满足固定磨料线锯 的切割，整体性能较好，从经济效益及切片效果综合考虑，实施例2 最好。检测性能见表1中的实施例2。

实施例3

1、分别称取5重量份三乙醇胺和水混合，搅拌均匀，使之成为 均一透明的溶液。

2、分别称取2重量份的壬基酚聚氧乙烯醚，2重量份的硅油、20 重量份的聚乙二醇和水，混合搅拌均匀得到表面活性剂溶液。

将1、2制备的透明溶液和表面活性剂溶液混合，搅拌均匀得到 用于固定磨料线切割的水溶性切割液。

通过对切削液车间实验，结果表明切削液可以满足固定磨料线锯 的切割，整体性能较好，从经济效益及切片效果综合考虑，实施例2 最好。检测性能见表1中的实施例3。

表1 实施例1～3提供的切削液组合物原料比例及检测性能

以上对本发明提供的一种用于固定磨料线切割的水溶性切割液 及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的 原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本 发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改 进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。