CN113089037A - 一种电镀金刚砂线锯用电镀液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电镀技术领域，具体涉及一种电镀金刚砂线锯用电镀液及其制备方法。所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为252‑268g/L，阳极活化剂的含量为24‑30g/L，金刚砂微粉的含量为25‑30g/L，应力消除剂的含量为2‑5g/L，稳定剂的含量为8‑10g/L，糖精钠的含量为8‑10g/L，丁炔二醇的含量为0.2‑0.5g/L，润湿剂的含量为0.4‑1g/L。采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后的镀层具有良好的柔韧性，镀层内应力小，所得金刚砂线锯具有优异的抗拉性能和耐磨性，且线锯表面金刚砂颗粒分布均匀。

Description

一种电镀金刚砂线锯用电镀液及其制备方法
技术领域
本发明属于电镀技术领域，具体涉及一种电镀金刚砂线锯用电镀液及其制备方法。
背景技术
太阳能电池的种类繁多，主要有晶体硅太阳能电池(单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、HIT太阳能电池等)、半导体薄膜太阳能电池(包括III-V族化合物薄膜太阳能、非晶硅薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等)、纳米晶太阳能电池以及第三代太阳能电池等。晶体硅太阳能电池以其生产工艺成熟、高稳定性、高效率、且储备丰富、生产成本低等优势，在光伏产业中一直稳居首位。
硅片切割技术是指将单晶硅棒或多晶硅锭切割成一定厚度硅片的切割技术。最早的硅片切割技术是外圆切割和内圆切割技术，采用这两种切割技术切割的硅片表面损伤大，切痕和微裂纹多。随着晶硅太阳能电池在全球范围内的迅猛发展，带动了硅片切割技术的更新换代，现外圆切割和内圆切割技术已被砂浆线锯切割技术和金刚砂线锯切割技术所取代。由于砂浆切割技术存在切割效率低、硅锯屑回收提纯难和环境污染严重等问题，金刚砂线锯切割技术正在逐渐代替国内传统的砂浆线锯切割技术。
电镀金刚砂线锯由钢丝母线、镀层金属(一般为镍)和金刚砂构成。钢丝母线为承载母线，金属镀层为结合剂，将金刚砂固定在钢丝母线上用来进行切割。电镀金刚砂线锯根据切割要求可以制成不同直径和长度，从而可以对硅棒等进行截断、开方、切片等切割加工。电镀液对于电镀出的金刚砂线锯质量的好坏有着重要的影响。目前，现有的电镀金刚砂线锯一般采用复合电镀镍-金刚砂的方法制造的，然而现有的电镀金刚砂线锯用电镀液存在电镀后的镀层柔韧性较差，镀层内应力较大、线锯表面金刚砂颗粒分布不均匀等问题。
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电镀金刚砂线锯用电镀液及其制备方法。采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后的镀层具有良好的柔韧性，镀层内应力小，所得金刚砂线锯具有优异的抗拉性能和耐磨性，且线锯表面金刚砂颗粒分布均匀。
本发明的技术方案是：
一种电镀金刚砂线锯用电镀液，所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为252-268g/L，阳极活化剂的含量为24-30g/L，金刚砂微粉的含量为25-30g/L，应力消除剂的含量为2-5g/L，稳定剂的含量为8-10g/L，糖精钠的含量为8-10g/L，丁炔二醇的含量为0.2-0.5g/L，润湿剂的含量为0.4-1g/L。
进一步地，所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为257g/L，阳极活化剂的含量为26g/L，金刚砂微粉的含量为27g/L，应力消除剂的含量为4g/L，稳定剂的含量为9g/L，糖精钠的含量为9g/L，丁炔二醇的含量为0.3g/L，润湿剂的含量为0.5g/L。
进一步地，所述主盐为硫酸镍或氨基磺酸镍。
进一步地，所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比3-5:1组成。
进一步地，所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比4:1组成。
进一步地，所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比11-13:6-8:2-4组成。
进一步地，所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比12:7:3组成。
进一步地，所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比6-8:1-2组成。
进一步地，所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比7:2组成。
进一步地，所述润湿剂为异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的组合。
另外，本发明还提供了电镀金刚砂线锯用电镀液的制备方法，步骤如下：
S1在水中加入主盐，充分搅拌，得溶液A；
S2向步骤S1所得溶液A中加入阳极活化剂、糖精钠，充分搅拌，得溶液B；
S3向步骤S2所得溶液B中加入应力消除剂、润湿剂、丁炔二醇，充分搅拌，加入金刚砂微粉，利用高速剪切机以20m/s的剪切速度在上述混合物中高速剪切，然后使用胶体磨进行超微粉碎2h，加入稳定剂，充分搅拌，即得。
采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液得到的镀层与基材、镀层与金刚砂微粉间的结合力强，大大减少了金刚砂的脱落，显著提高了所得金刚砂线锯的使用寿命。本发明中，加入的由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖组成的应力消除剂，可以明显削弱受力时的应力集中，从而提高所得金刚砂线锯的抗拉强度。本发明中，加入的由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按一定质量比组成的稳定剂，不仅可以使金刚砂微粉均匀、稳定的分散在镀液中，保持镀液体系的稳定性，还可以提高线锯表面金刚砂颗粒分布的均匀性；除此之外，它还可以使镍金属在电镀过程中更好的包覆在金刚砂表面，进一步削弱受力时的应力集中，使得电镀金刚砂线锯在使用时能够适应较大压力和冲击，提高所得金刚砂线锯的使用寿命。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)柔韧性测试结果表明，将制得的金刚砂线锯绕在直径为10mm的圆柱上，金刚砂线锯的镀层表面未出现开裂或脱落现象，由此可见，采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液得到的镀层具有优异的柔韧性。
(2)采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后的镀层内应力小，所得金刚砂线锯具有优异的抗拉性能。
(3)采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得线锯表面金刚砂颗粒分布均匀性好，避免了团聚现象的发生。
(4)采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得金刚砂线锯镀层对金刚砂微粉的把持力较高，镀层与金刚砂微粉间的结合力强，大大减少了金刚砂的脱落，显著提高了所得金刚砂线锯的耐磨性，从而提高了线锯的使用寿命。
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。
本发明中所用原料如无特殊说明均为市售。
实施例1、一种电镀金刚砂线锯用电镀液
所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为252g/L，阳极活化剂的含量为24g/L，粒径为30μm的金刚砂微粉25g/L，应力消除剂的含量为2g/L，稳定剂的含量为8g/L，糖精钠的含量为8g/L，丁炔二醇的含量为0.2g/L，润湿剂的含量为0.4g/L；所述主盐为硫酸镍；所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比3:1组成；所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比11:8:4组成；所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比6:2组成；所述润湿剂由异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯按质量比1:5组成。
所述电镀金刚砂线锯用电镀液的制备方法，步骤如下：
S1在水中加入主盐，充分搅拌，得溶液A；
S2向步骤S1所得溶液A中加入阳极活化剂、糖精钠，充分搅拌，得溶液B；
S3向步骤S2所得溶液B中加入应力消除剂、润湿剂、丁炔二醇，充分搅拌，加入金刚砂微粉，利用高速剪切机以20m/s的剪切速度在上述混合物中高速剪切，然后使用胶体磨进行超微粉碎2h，加入稳定剂，充分搅拌，即得。
实施例2、一种电镀金刚砂线锯用电镀液
所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为268g/L，阳极活化剂的含量为30g/L，粒径为30μm的金刚砂微粉30g/L，应力消除剂的含量为5g/L，稳定剂的含量为10g/L，糖精钠的含量为10g/L，丁炔二醇的含量为0.5g/L，润湿剂的含量为1g/L；所述主盐为氨基磺酸镍；所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比5:1组成；所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比13:6:2组成；所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比8:1组成；所述润湿剂由异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯按质量比1:5组成。
所述电镀金刚砂线锯用电镀液的制备方法与实施例1类似。
实施例3、一种电镀金刚砂线锯用电镀液
所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为257g/L，阳极活化剂的含量为26g/L，粒径为30μm的金刚砂微粉的含量为27g/L，应力消除剂的含量为4g/L，稳定剂的含量为9g/L，糖精钠的含量为9g/L，丁炔二醇的含量为0.3g/L，润湿剂的含量为0.5g/L；所述主盐为氨基磺酸镍；所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比4:1组成；所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比12:7:3组成；所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比7:2组成；所述润湿剂由异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯按质量比1:5组成。
所述电镀金刚砂线锯用电镀液的制备方法与实施例1类似。
对比例1、一种电镀金刚砂线锯用电镀液
所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为257g/L，阳极活化剂的含量为26g/L，粒径为30μm的金刚砂微粉的含量为27g/L，应力消除剂的含量为4g/L，稳定剂的含量为9g/L，糖精钠的含量为9g/L，丁炔二醇的含量为0.3g/L，润湿剂的含量为0.5g/L；所述主盐为氨基磺酸镍；所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比4:1组成；所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比12:7:3组成；所述稳定剂为木质素磺酸钠；所述润湿剂由异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯按质量比1:5组成。
所述电镀金刚砂线锯用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，所述稳定剂为木质素磺酸钠。
对比例2、一种电镀金刚砂线锯用电镀液
所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为257g/L，阳极活化剂的含量为26g/L，粒径为30μm的金刚砂微粉的含量为27g/L，应力消除剂的含量为4g/L，稳定剂的含量为9g/L，糖精钠的含量为9g/L，丁炔二醇的含量为0.3g/L，润湿剂的含量为0.5g/L；所述主盐为氨基磺酸镍；所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比4:1组成；所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比12:7:3组成；所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比1:1组成；所述润湿剂由异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯按质量比1:5组成。
所述电镀金刚砂线锯用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，所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比1:1组成。
对比例3、一种电镀金刚砂线锯用电镀液
所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为257g/L，阳极活化剂的含量为26g/L，粒径为30μm的金刚砂微粉的含量为27g/L，应力消除剂的含量为4g/L，稳定剂的含量为9g/L，糖精钠的含量为9g/L，丁炔二醇的含量为0.3g/L，润湿剂的含量为0.5g/L；所述主盐为氨基磺酸镍；所述阳极活化剂由氯化镍和氯化钠按质量比4:1组成；所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺和2-氨基-6-羟基嘌呤按质量比12:7组成；所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比7:2组成；所述润湿剂由异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯按质量比1:5组成。
所述电镀金刚砂线锯用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，所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺和2-氨基-6-羟基嘌呤按质量比12:7组成。
试验例一、上砂均匀性检测
1、试验样品：实施例3、对比例1、对比例2制备的电镀金刚砂线锯用电镀液。
2、试验方法：
以直径0.21mm的镀镍琴钢丝作为基体，以纯度99.9％的含硫镍板为阳极，采用本发明实施例3以及对比例1-2制备的电镀金刚砂线锯用电镀液进行电镀。电镀条件为：温度50℃，阴极电流密度3.0A/dm2，阳极电流密度1.0A/dm2，电镀时间为10min。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，用2000倍显微镜统计区域内磨粒数量。
3、试验结果：
试验结果如表1所示。
表1：上砂均匀性检测结果(单位：个)
Figure BDA0003005218150000071
从表1可以得出，采用本发明实施例3提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得线锯表面平均上砂量为23.5，上砂量较为集中，由此可见，采用本发明电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得线锯表面金刚砂颗粒分布均匀性好，且通过观察发现未出现团聚现象；而采用对比例1、对比例2制得的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得线锯表面金刚砂颗粒分布均匀性较差，且出现了团聚现象；与对比例1、对比例2相比，采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀得到的线锯表面金刚砂颗粒分布均匀性更为优越。
试验例二、柔韧性测试
1、试验样品：实施例3、对比例3制备的电镀金刚砂线锯用电镀液。
2、试验方法：
以直径0.21mm的镀镍琴钢丝作为基体，以纯度99.9％的含硫镍板为阳极，采用本发明实施例3以及对比例3制备的电镀金刚砂线锯用电镀液进行电镀。电镀条件为：温度50℃，阴极电流密度3.0A/dm2，阳极电流密度1.0A/dm2，电镀时间为10min。电镀完成后测试所得金刚砂线锯的柔韧性。柔韧性测试方法为：将制得的金刚砂线锯绕在直径为10mm的圆柱上，然后用显微镜检查金刚砂线锯的镀层表面是否开裂或脱落。
3、试验结果如表2所示。
表2：柔韧性测试结果
测试项目 实施例3 对比例3
柔韧性测试 镀层未出现开裂或脱落 镀层出现开裂
由表2可以看出，经柔韧性测试后，采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得金刚砂线锯的镀层表面未出现开裂或脱落现象，这说明镀层的柔韧性好，与对比例3相比，采用本发明制备的电镀金刚砂线锯用电镀液所得金刚砂线锯的镀层具有优异的柔韧性。
试验例三、耐磨性测试：
1、试验样品：实施例3、对比例3制备的电镀金刚砂线锯用电镀液。
2、试验方法：
以直径0.21mm的镀镍琴钢丝作为基体，以纯度99.9％的含硫镍板为阳极，采用本发明实施例3以及对比例3制备的电镀金刚砂线锯用电镀液进行电镀。电镀条件为：温度50℃，阴极电流密度3.0A/dm2，阳极电流密度1.0A/dm2，电镀时间为10min。电镀完成后测试所得金刚砂线锯的耐磨性。耐磨性测试方法为：使用GCr钢片(HRC＝54)对制得的金刚砂线锯表面行刮磨试验，观察有无微粉脱落。
3、试验结果如表3所示。
表3：耐磨性测试结果
测试项目 实施例3 对比例3
耐磨性测试 刮磨七次，无微粉脱落 刮磨五次，有少量微粉脱落
由表3可以看出，采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得金刚砂线锯刮磨七次后未出现微粉脱落现象，由此可见，采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得金刚砂线锯镀层对金刚砂微粉的把持力较高，镀层与金刚砂微粉间的结合力强，大大减少了金刚砂的脱落，显著提高了所得金刚砂线锯的耐磨性，从而提高了线锯的使用寿命。而采用对比例3制备的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得金刚砂线锯刮磨五次，就出现有少量微粉脱落的问题；与对比例3相比，采用本发明提供的电镀金刚砂线锯用电镀液电镀后所得金刚砂线锯具有更为优异的耐磨性。

Claims (9)

1.一种电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为252-268g/L，阳极活化剂的含量为24-30g/L，金刚砂微粉的含量为25-30g/L，应力消除剂的含量为2-5g/L，稳定剂的含量为8-10g/L，糖精钠的含量为8-10g/L，丁炔二醇的含量为0.2-0.5g/L，润湿剂的含量为0.4-1g/L。
2.如权利要求1所述的电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述电镀金刚砂线锯用电镀液中，主盐的含量为257g/L，阳极活化剂的含量为26g/L，金刚砂微粉的含量为27g/L，应力消除剂的含量为4g/L，稳定剂的含量为9g/L，糖精钠的含量为9g/L，丁炔二醇的含量为0.3g/L，润湿剂的含量为0.5g/L。
3.如权利要求1或2所述的电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述主盐为硫酸镍或氨基磺酸镍。
4.如权利要求1或2所述的电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比11-13:6-8:2-4组成。
5.如权利要求1或2所述的电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述应力消除剂由邻苯甲酰磺酰亚胺、2-氨基-6-羟基嘌呤和魔芋葡甘聚糖按质量比12:7:3组成。
6.如权利要求1或2所述的电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比6-8:1-2组成。
7.如权利要求1或2所述的电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述稳定剂由木质素磺酸钠和聚乙二醇600单油酸酯按质量比7:2组成。
8.如权利要求1或2所述的电镀金刚砂线锯用电镀液，其特征在于，所述润湿剂为异构十醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的组合。
9.如权利要求1-8任一项所述的电镀金刚砂线锯用电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1在水中加入主盐，充分搅拌，得溶液A；
S2向步骤S1所得溶液A中加入阳极活化剂、糖精钠，充分搅拌，得溶液B；
S3向步骤S2所得溶液B中加入应力消除剂、润湿剂、丁炔二醇，充分搅拌，加入金刚砂微粉，利用高速剪切机以20m/s的剪切速度在上述混合物中高速剪切，然后使用胶体磨进行超微粉碎2h，加入稳定剂，充分搅拌，即得。
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