CN103409222A - 低粘度研磨切割液 - Google Patents

Abstract

一种低粘度研磨切割液，其质量百分比组成为：50%～80%分子量为60～200的多元醇、18%～46%去离子水、0.5%～3%增稠剂、0.3%～3%润滑剂。它可以使研磨微粉均匀分散，配成的砂浆粘度小，用于切割无机非金属材料基片。本发明的研磨切割液具有成本低、用水清洗容易的特点，同时克服了多线切割机使用低粘度切割液时，磨料颗粒沉降快的难题，更有效实现了磨料在切割液中的悬浮稳定，本切割液适用于小型多线切割机对光学基片、石英材料、陶瓷基片等的精密切割。

Description

低粘度研磨切割液

技术领域

本发明属于含有磨料或研磨剂技术领域，具体涉及一种无机非金属材料多线切割使用的低粘度研磨切割液。

背景技术

近年来，石英晶体、光学晶体、陶瓷等无机非金属材料切割加工主要依赖日益完善的多线切割技术，其使用的切割液，能使磨料(如碳化硅微粉)均匀分散，同时带走研磨切割产生的摩擦热，国内外较早使用的切割液主要是以矿物油为主要成分，这种油基切割液有良好的冷却、润滑、分散性能，但是其易燃，对环境污染较大，废油料处理存在诸多问题，随着环保要求日益提高，切割油的使用越来越少。

作为已知的技术，市场上可获得的聚烷氧基醇型研磨切割液，通常是分子量约300的聚乙二醇，与碳化硅微粉搅拌分散后，调制的砂浆粘度大，在太阳能多晶硅材料基片切割时，切割机中需要配置大功率砂浆泵，驱动砂浆在被切割材料处循环流动。然而在石英晶体、光学晶体、功能陶瓷等材料的精密切割中，使用的小型精密多线切割机在使用高粘度砂浆时，因为砂浆供给电机温度升高快，切割机会出现超负荷停机，故小型精密多线切割机仍在大量使用低粘度的油基研磨切割液。

石英晶体材料具有极稳定的压电效应，其制成的石英晶体谐振器广泛应用于工业﹑科研﹑民用等领域。先进的多线切割技术，例如：石英专用多线切割机，采用矿物油为主要成分的油基切割液分散碳化硅微粉，每次切割出数千片表面平整的等厚石英晶体基片。为了将晶片上附着的矿物油及研磨碎屑去除，必须用大量的水和碱性清洗剂才能达到除油效果，但产生的含油废水，污染环境，后期治理费用巨大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有研磨切割油产品性能的不足之处，提供一种对磨料微粉易分散、基片易清洗、易生物降解的低粘度研磨切割液。

解决上述技术问题所采用的技术方案是由下述质量百分配比的原料组成：

本发明的低粘度研磨切割液优选由下述质量百分配比的原料制成：

上述的分子量为60～200的多元醇选自丙三醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、一缩二丙二醇、二甘醇、三甘醇中的任意一种或两种以上的混合物；增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、表面改性的气相SiO₂中的任意一种，所述的表面改性的气相SiO₂为卡博特气相二氧化硅CAB-O-SIL或德固赛气相二氧化硅AEROSIL，卡博特气相二氧化硅CAB-O-SIL由上海凯茵化工有限公司提供，德固赛气相二氧化硅AEROSIL由广州市华力森贸易有限公司提供，所述的膨润土为含蒙脱石≧75%的铝镁硅酸盐无机凝胶，具体可以是浙江安吉宇宏粘土化工有限公司生产的YH系列膨润土或浙江丰虹新材料股份有限公司提供的SM系列铝镁硅酸盐无机凝胶，润滑剂为三乙醇胺硼酸酯或三异丙醇胺环硼酸酯。

本发明低粘度研磨切割液的制备方法为：按照上述原料的质量百分配比，在30～60℃条件下，将分子量为60～200的多元醇、去离子水混合均匀，然后加入增稠剂，用高速分散机细化分散，再加入润滑剂，搅拌均匀，制备成低粘度研磨切割液。

本发明低粘度研磨切割液的使用方法为：将低粘度研磨切割液与1000#碳化硅磨料按质量比为1:0.5～1.2混合均匀，调制成研磨切割砂浆。

本发明低粘度研磨切割液中的低分子量多元醇价格低廉，可以润湿渗透磨料，并提高磨料的再分散效果；去离子水可有效提高切割液的冷却效果，并能降低切割液成本；增稠剂为亲水性，容易清洗，增稠剂分散均匀后，使切割液具有增稠流变特性，有助于砂浆中磨料的悬浮稳定，所得到的低粘度研磨切割液为可生物降解产品，易清洗，长期使用对操作人员无伤害，克服了油基切割液难清洗、废液难治理的缺点。本发明的低粘度研磨切割液与碳化硅磨料调制成的研磨切割砂浆粘度低、流动性好，研磨切割砂浆供给正常，避免了因局部温度过高引起精密切割机的停机问题，同时克服了多线切割机使用低粘度切割液时，磨料颗粒沉降快的难题，更有效实现了磨料在切割液中的悬浮稳定，可应用在小型多线切割机上对无机非金属材料进行多线切割，如石英晶片、光学基片、陶瓷基片等的精密切割。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

上述低粘度研磨切割液的制备方法为：按照上述原料的质量配比，将343g去离子水、285g丙三醇和350g1，2-丙二醇依次加入2L的搅拌罐中，启动低速搅拌器，加热物料，当搅拌罐中物料的温度为45℃时，慢慢加入7g羟乙基纤维素，继续搅拌至纤维素的颗粒物湿透，启动高速分散机，1000转/分钟搅拌60分钟，加入15g三乙醇胺硼酸酯，继续搅拌120分钟，制备成低粘度研磨切割液1kg。

实施例2

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

上述的卡博特气相二氧化硅CAB-O-SIL M-5由上海凯茵化工有限公司提供。

其制备方法与实施例1相同。

实施例3

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

上述的膨润土YH-D由浙江安吉宇宏粘土化工有限公司提供。

其制备方法与实施例1相同。

实施例4

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

其制备方法与实施例1相同。

实施例5

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

其制备方法与实施例1相同。

实施例6

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

上述的德固赛气相二氧化硅AEROSIL200由广州市华力森贸易有限公司提供。其制备方法与实施例1相同。

实施例7

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

其制备方法与实施例1相同。

实施例8

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

上述的SMP铝镁硅酸盐无机凝胶由浙江丰虹新材料股份有限公司提供。

其制备方法与实施例1相同。

实施例9

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

其制备方法与实施例1相同。

实施例10

以制备1kg低粘度研磨切割液为例，所用原料及质量配比如下：

其制备方法与实施例1相同。

为了证明本发明的有益效果，发明人将实施例1～5制备的低粘度研磨切割液用于石英晶体材料切割，评测研磨切割砂浆的粘度、切割加工精度、洗涤性，试验条件与市售研磨切割油(矿物油型）的应用条件一致，具体试验情况如下：

试验材料：市售研磨切割油(矿物油型），主要成分为：矿物油93%左右，植物油3%左右，AEO-7（高碳醇环氧乙烷加成物）3%左右，由陕西省石油化工研究设计院提供；市售1000#碳化硅磨料，粒径为7～18μm。

试验仪器：TAKATORI的MWS-3020型多线切割机；NDJ型粘度计。

试验方法：分别将低粘度研磨切割液、市售研磨切割油与1000#碳化硅磨料按质量比为1:1混合，搅拌90分钟，得到研磨切割砂浆，采用NDJ型粘度计测定研磨切割砂浆在25℃的粘度，并在TAKATORI的MWS-3020型多线切割机上对石英材料进行切片，试验结果见表1。

表1切割液实施效果对比

由表1的试验结果可见，采用本发明的低粘度研磨切割液调制成的研磨切割砂浆粘度低，切割加工出的石英晶体基片平整度稳定，用清水洗涤效果好。

Claims (4)

1.一种低粘度研磨切割液，其特征在于它由下述质量百分配比的原料制成：

上述的增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、表面改性的气相SiO₂中的任意一种；润滑剂为三乙醇胺硼酸酯或三异丙醇胺环硼酸酯。

2.根据权利要求1所述的低粘度研磨切割液，其特征在于它由下述质量百分配比的原料制成：

3.根据权利要求1所述的低粘度研磨切割液，其特征在于：所述的分子量为60～200的多元醇选自丙三醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、一缩二丙二醇、二甘醇、三甘醇中的任意一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的低粘度研磨切割液，其特征在于：所述的表面改性的气相SiO₂为卡博特气相二氧化硅CAB-O-SIL或德固赛气相二氧化硅AEROSIL，所述的膨润土为含蒙脱石≧75%的铝镁硅酸盐无机凝胶。