CN110952116B - 一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电镀液技术领域，具体涉及一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液及其制备方法。本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为180‑220g/L，氯化镍的含量为20‑24g/L，硼酸的含量为10‑20g/L，柠檬酸的含量为3‑6g/L，酒石酸的含量为1‑3g/L，润湿剂的含量为2‑5g/L，晶粒细化剂的含量为3‑5g/L，分散剂的含量为8‑10g/L，光亮剂的含量为0.5‑1g/L。采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液电镀后的镀层与金刚石微粉、镀层与基体间的结合强度高，所得金刚石线表面磨粒分布的均匀性佳，产品质量稳定。

Description

一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液及其制备方法
技术领域
本发明属于电镀液技术领域，具体涉及一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液及其制备方法。
背景技术
相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。环境的不断恶化将使得经济可持续发展的阻力越来越大。从国家安全角度看，石油资源已经和国家安全紧密联系起来。大力发展新能源产业，才能大幅降低对海外石油能源的依赖度。
中国发展新能源具有更强的紧迫性，新能源必须、也应该成为中国未来重点发展的领域。近10年来，我国在新能源产业发展的诸多领域已经形成了国际竞争优势，未来发展应以巨大内需市场为后盾，快速提升创新能力。我国光伏发电潜力巨大，在推进可再生能源发展过程中，光伏发电技术已经成为最成熟、可以大规模发展的可再生能源发电技术。由于目前国内光伏建设发展迅猛，对单晶、多晶硅片的需求量不断提升。对单晶、多晶硅片等许多硬质材料都是用切割钢线或者更高质量的金钢线来切割的。由于具备效率高，成本低，低TTV，无污染等诸多优点，近年来金刚线正在逐渐代替国内传统的砂浆切割手段，并且替代速度逐年升高。
电镀既是利用电镀工艺将金刚石磨料牢固的固结在不锈钢基体上，制备成吸附一层金刚石颗粒的线，可用来切割加工贵重、硬脆材料的工具。电镀液对于电镀出的金刚石线质量的好坏影响重大。目前，现有的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液存在电镀后的镀层对金刚石微粉的把持力不理想，金刚石线表面磨粒分布的均匀性较差等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液及其制备方法。采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液电镀后的镀层与金刚石微粉、镀层与基体间的结合强度高，所得金刚石线表面磨粒分布的均匀性佳，产品质量稳定。
本发明的技术方案是：
一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液，所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为180-220g/L，氯化镍的含量为20-24g/L，硼酸的含量为10-20g/L，柠檬酸的含量为3-6g/L，酒石酸的含量为1-3g/L，润湿剂的含量为2-5g/L，晶粒细化剂的含量为3-5g/L，分散剂的含量为8-10g/L，光亮剂的含量为0.5-1g/L。
进一步地，所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为210g/L，氯化镍的含量为22g/L，硼酸的含量为12g/L，柠檬酸的含量为4g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为3g/L，晶粒细化剂的含量为4g/L，分散剂的含量为9g/L，光亮剂的含量为0.7g/L。
进一步地，所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比8-10:1-3组成。
进一步地，所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比9:2组成。
进一步地，所述分散剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇按质量比1:3-5组成。
进一步地，所述分散剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇按质量比1:4组成。
进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为58000。
进一步地，所述聚乙二醇的平均分子量为1500。
进一步地，所述晶粒细化剂为次磷酸钠、氯化铵、椰子油二乙醇酰胺、尿素和氯化钠中的至少两种。
进一步地，所述光亮剂为糖精钠、苯甲酸钠、木质素磺酸钠和苹果酸中的一种或多种。
另外，本发明还提供了所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法，包括以下步骤：
S1取去离子水置于容器中，称取配方量的润湿剂、晶粒细化剂、分散剂于去离子水中，搅拌至完全溶解，得溶液Ⅰ；
S2称取配方量的氨基磺酸镍、氯化镍于步骤S1所得溶液Ⅰ中，搅拌至完全溶解，得溶液Ⅱ；
S3向步骤S2所得溶液Ⅱ中加入配方量的硼酸、柠檬酸、酒石酸、光亮剂，搅拌至完全溶解，即得。
采用本发明特定组成和配比的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液可以使金刚石微粉非常均匀地分布在基材表面，有效解决了金刚石线表面磨粒分布的均匀性较差等问题。
本发明由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇按一定质量比组成的分散剂可以显著提高金刚石微粉磨料的分散性能，防止金刚石微粉磨料发生团聚，从而使所得镀层的磨料分布均匀。
本发明由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按一定质量比组成的润湿剂不仅能够防止针孔的生成，而且在电镀的过程中，润湿剂在电极表面吸附，提高了阴极极化作用，有利于晶核的生成，使晶核的生成速度大于晶核的成长速度，从而形成微小的晶粒，使得到的镀层表面晶粒更加细致，有利于微粒之间的紧密结合，增强镀层与基材的结合强度。另外，润湿剂的加入还可以提高镀层的柔韧性，对镀层裂纹的出现具有良好的缓解作用，且无需再额外添加柔韧剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液得到的镀层光亮、平整，且镀层与基材、镀层与金刚石微粉间的结合力好。
(2)采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液电镀所得金刚石线表面磨粒分布的均匀性佳。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1、一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液
所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为180g/L，氯化镍的含量为20g/L，硼酸的含量为10g/L，柠檬酸的含量为3g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为2g/L，晶粒细化剂的含量为3g/L，分散剂的含量为8g/L，光亮剂的含量为0.5g/L；所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比8:3组成；所述分散剂由平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮和平均分子量为1500的聚乙二醇按质量比1:5组成；所述晶粒细化剂由次磷酸钠和尿素按质量比3:5组成；所述光亮剂为糖精钠。
所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法为：
S1取去离子水置于容器中，称取配方量的润湿剂、晶粒细化剂、分散剂于去离子水中，搅拌至完全溶解，得溶液Ⅰ；
S2称取配方量的氨基磺酸镍、氯化镍于步骤S1所得溶液Ⅰ中，搅拌至完全溶解，得溶液Ⅱ；
S3向步骤S2所得溶液Ⅱ中加入配方量的硼酸、柠檬酸、酒石酸、光亮剂，搅拌至完全溶解，即得。
实施例2、一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液
所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为220g/L，氯化镍的含量为24g/L，硼酸的含量为20g/L，柠檬酸的含量为6g/L，酒石酸的含量为3g/L，润湿剂的含量为5g/L，晶粒细化剂的含量为5g/L，分散剂的含量为10g/L，光亮剂的含量为1g/L；所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比10:1组成；所述分散剂由平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮和平均分子量为1500的聚乙二醇按质量比1:3组成；所述晶粒细化剂由氯化铵、椰子油二乙醇酰胺和氯化钠按质量比2:5:1组成；所述光亮剂由糖精钠和苹果酸按质量比6:1组成；
所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法与实施例1类似。
实施例3、一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液
所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为210g/L，氯化镍的含量为22g/L，硼酸的含量为12g/L，柠檬酸的含量为4g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为3g/L，晶粒细化剂的含量为4g/L，分散剂的含量为9g/L，光亮剂的含量为0.7g/L；所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比9:2组成；所述分散剂由平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮和平均分子量为1500的聚乙二醇按质量比1:4组成；所述晶粒细化剂由次磷酸钠、椰子油二乙醇酰胺和氯化钠按质量比1:6:3组成；所述光亮剂由木质素磺酸钠和苹果酸按质量比7:3组成。
所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法与实施例1类似。
对比例1、一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液
所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为210g/L，氯化镍的含量为22g/L，硼酸的含量为12g/L，柠檬酸的含量为4g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为3g/L，晶粒细化剂的含量为4g/L，分散剂的含量为9g/L，光亮剂的含量为0.7g/L；所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比9:2组成；所述分散剂由平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮和平均分子量为1500的聚乙二醇按质量比1:1组成；所述晶粒细化剂由次磷酸钠、椰子油二乙醇酰胺和氯化钠按质量比1:6:3组成；所述光亮剂由木质素磺酸钠和苹果酸按质量比7:3组成。
所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法与实施例1类似。
与实施例3的区别在于，所述分散剂由平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮和平均分子量为1500的聚乙二醇按质量比1:1组成。
对比例2、一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液
所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为210g/L，氯化镍的含量为22g/L，硼酸的含量为12g/L，柠檬酸的含量为4g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为3g/L，晶粒细化剂的含量为4g/L，分散剂的含量为9g/L，光亮剂的含量为0.7g/L；所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比9:2组成；所述分散剂为平均分子量为1500的聚乙二醇；所述晶粒细化剂由次磷酸钠、椰子油二乙醇酰胺和氯化钠按质量比1:6:3组成；所述光亮剂由木质素磺酸钠和苹果酸按质量比7:3组成。
所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法与实施例1类似。
与实施例3的区别在于，所述分散剂为平均分子量为1500的聚乙二醇。
对比例3、一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液
所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为210g/L，氯化镍的含量为22g/L，硼酸的含量为12g/L，柠檬酸的含量为4g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为3g/L，晶粒细化剂的含量为4g/L，分散剂的含量为9g/L，光亮剂的含量为0.7g/L；所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比1:1组成；所述分散剂由平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮和平均分子量为1500的聚乙二醇按质量比1:4组成；所述晶粒细化剂由次磷酸钠、椰子油二乙醇酰胺和氯化钠按质量比1:6:3组成；所述光亮剂由木质素磺酸钠和苹果酸按质量比7:3组成。
所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法与实施例1类似。
与实施例3的区别在于，所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比1:1组成。
对比例4、一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液
所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为210g/L，氯化镍的含量为22g/L，硼酸的含量为12g/L，柠檬酸的含量为4g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为3g/L，晶粒细化剂的含量为4g/L，分散剂的含量为9g/L，光亮剂的含量为0.7g/L；所述润湿剂为磺基琥珀酸二己酯钠；所述分散剂由平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮和平均分子量为1500的聚乙二醇按质量比1:4组成；所述晶粒细化剂由次磷酸钠、椰子油二乙醇酰胺和氯化钠按质量比1:6:3组成；所述光亮剂由木质素磺酸钠和苹果酸按质量比7:3组成。
所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法与实施例1类似。
与实施例3的区别在于，所述润湿剂为磺基琥珀酸二己酯钠。
试验例一、镀层质量检测
1、试验样品：实施例1、实施例2、实施例3、对比例3、对比例4制备的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液。
2、试验方法：
以直径0.21mm的镀镍琴钢丝作为基体，以平均粒径为20μm的镀镍金刚石微粉作为磨粒，以纯度99.9％的含硫镍板为阳极，采用本发明实施例1-3以及对比例3-4制备的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液进行电镀。电镀条件为：温度50℃，磨粒含量20g/L，阴极电流密度3.0A/dm2，阳极电流密度1.0A/dm2。电镀完成后采用以下方法对镀层质量进行检测。
(1)刮磨试验：使用GCr钢片(HRC＝54)对制得的金刚石线表面行刮磨试验，刮磨五次，观察有无微粉脱落。
(2)弯曲试验：将制得的金刚石线弯曲90°后观察镀层是否出现起皮或裂纹现象。
3、试验结果如表1所示。
表1：镀层质量检测结果
Figure BDA0002342074610000071
由表1可以看出，对采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液电镀得到的镀层刮磨5次后未出现脱落现象，弯曲90°未出现起皮或裂纹现象，由此可见，采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液电镀得到的镀层质量好；而对比例3-4在检测时出微粉脱落现象，起皮、裂纹现象，与对比例3-4相比，采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液电镀得到的镀层与基材、镀层与金刚石微粉间的结合力更为优越。
试验例二、上砂均匀性检测
1、试验样品：实施例3、对比例1、对比例2制备的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液。
2、试验方法：
以直径0.21mm的镀镍琴钢丝作为基体，以平均粒径为20μm的镀镍金刚石微粉作为磨粒，以纯度99.9％的含硫镍板为阳极，采用本发明实施例1-3以及对比例3-4制备的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液进行电镀。电镀条件为：温度50℃，磨粒含量20g/L，阴极电流密度3.0A/dm2，阳极电流密度1.0A/dm2。电镀完成后采用以下方法对上砂均匀性进行检测。
镀层表面上砂均匀性检测采用在线锯表面沿一定方向等间距(20mm)取十个位置，每个位置取136μm×400μm的矩形区域，统计区域内金刚石磨粒数量。
3、试验结果：
试验结果如表2所示。
表2：上砂均匀性检测结果(单位：个)
Figure BDA0002342074610000081
从表2可以看出，与对比例1、对比例2相比，采用本发明提供的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液电镀得到的金刚石线表面磨粒分布的均匀性更好。

Claims (7)

1.一种制造光伏材料切割用金刚石线电镀液，其特征在于，所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为180-220g/L，氯化镍的含量为20-24g/L，硼酸的含量为10-20g/L，柠檬酸的含量为3-6g/L，酒石酸的含量为1-3g/L，润湿剂的含量为2-5g/L，晶粒细化剂的含量为3-5g/L，分散剂的含量为8-10g/L，光亮剂的含量为0.5-1g/L；
所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比8-10:1-3组成；所述分散剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇按质量比1:3-5组成。
2.如权利要求1所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液，其特征在于，所述制造光伏材料切割用金刚石线电镀液中，氨基磺酸镍的含量为210g/L，氯化镍的含量为22g/L，硼酸的含量为12g/L，柠檬酸的含量为4g/L，酒石酸的含量为1g/L，润湿剂的含量为3g/L，晶粒细化剂的含量为4g/L，分散剂的含量为9g/L，光亮剂的含量为0.7g/L。
3.如权利要求1所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液，其特征在于，所述润湿剂由磺基琥珀酸二己酯钠和2-乙基己烷磺酸钠按质量比9:2组成。
4.如权利要求1所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液，其特征在于，所述分散剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇按质量比1:4组成。
5.如权利要求1或2所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液，其特征在于，所述晶粒细化剂为次磷酸钠、氯化铵、椰子油二乙醇酰胺、尿素和氯化钠中的至少两种。
6.如权利要求1或2所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液，其特征在于，所述光亮剂为糖精钠、苯甲酸钠、木质素磺酸钠和苹果酸中的一种或多种。
7.如权利要求1-6任一项所述的制造光伏材料切割用金刚石线电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1取去离子水置于容器中，称取配方量的润湿剂、晶粒细化剂、分散剂于去离子水中，搅拌至完全溶解，得溶液Ⅰ；
S2称取配方量的氨基磺酸镍、氯化镍于步骤S1所得溶液Ⅰ中，搅拌至完全溶解，得溶液Ⅱ；
S3向步骤S2所得溶液Ⅱ中加入配方量的硼酸、柠檬酸、酒石酸、光亮剂，搅拌至完全溶解，即得。
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