CN115678656A - 一种硅晶体线切割液及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅晶体线切割液及制备方法，切割液包括以下重量份数组分：聚醚30‑70份、有机碱5‑20份、余量为纯水。添加聚醚的切割液具有分散，清洗，润滑，润湿，消泡，抑泡的作用，通过添加有机碱能够保证将最终的切割液调整至碱性，不但对机台与刚线具有保护作用，对整个循环管道及仓室也具有清洁作用，减少了硅粉与硅酸的混合物在管道内的堆积，降低了断线率，减少了处理异常的时间，从而提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，更具体地，涉及一种硅晶体线切割液及制备方法。
背景技术
在晶硅切割过程中，硅棒固定在切片机台内部顶端，金刚线缠在切片机台内的主辊上，金刚线在主辊的带动下高速转动，硅棒下降，向下挤压金刚线网，金刚线网高速转动以达到切割硅棒的目的。在这一过程中，金刚线与硅棒发生高速磨削，产生大量硅粉及热量，须加入切割液进行冷却、清洗、润滑、分散。
目前，行业中均使用常规酸性切割液。在晶硅磨削过程中，刚磨削下来的硅粉活化能高会与水反应生成硅酸。硅酸在酸性条件下会大量析出，当切割液分散能力不足时，硅粉与硅酸的混合物会附着在管道内壁，当大块附着物掉落，易导致线网断线。此外，现有金刚线母线为铁合金、镀层为镍，镍与铁均属于活泼金属，在酸性条件下会受到腐蚀，易造成断线现象。
因此，亟需提供一种能降低断线率的硅晶体线切割液及制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种硅晶体线切割液。
所述切割液包括以下重量份数组分：
聚醚：30-70份、有机碱：5-20份、余量为纯水。
可选的，所述切割液包括以下重量份数组分：包括所述聚醚：40-60份、所述有机碱：10-15份、余量为纯水。
可选的，所述切割液包括以下重量份数组分：包括所述聚醚：50份、所述有机碱：12份、余量为纯水。
可选的，所述聚醚包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或几种。
可选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有如式(I)的通式：
其中，a为7-13，b为8-23，m为15-30，n为5-25；
所述聚氧乙烯聚氧丙烯醚具有如式(Ⅱ)的通式：
其中，x为5-35，y为10-18，z为6-18。
可选的，所述聚醚分子量不大于4000。
可选的，所述有机碱包括N,N-二羟乙基长链脂肪酸酰胺、酰胺物质中的一种或几种。
可选的，所述有机碱包括低碳链羧酸盐、三乙醇胺、乙醇胺中的一种或几种。
可选的，所述切割液的pH值不小于10.8。
本发明提供了一种硅晶体线切割液的制备方法，包括如下步骤：
将重量份数为的5-20份有机碱缓慢加入纯水中，再将30-70份的聚醚加入，于室温下搅拌制得硅晶体线切割液。
与现有技术相比，本发明提供的硅晶体线切割液及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的硅晶体线切割液包括以下重量份数组分：聚醚：30-70份、有机碱：5-20份、余量为纯水。添加聚醚的切割液具有分散，清洗，润滑，润湿，消泡，抑泡的作用，通过添加有机碱能够保证将最终的切割液调整至碱性，不但对机台与刚线具有保护作用，对整个循环管道及仓室也具有清洁作用，减少了硅粉与硅酸的混合物在管道内的堆积，降低了断线率，减少了处理异常的时间，从而提高生产效率。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明提供的一种硅晶体线切割液的制备方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明提供了一种硅晶体线切割液，切割液包括以下重量份数组分：聚醚：30-70份、有机碱：5-20份、余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚30份，有机碱5份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚32份，有机碱10份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚35份，有机碱12份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚37份，有机碱15份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚38份，有机碱20份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚40份，有机碱5份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚45份，有机碱18份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚48份，有机碱20份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚50份，有机碱5份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚53份，有机碱8份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚55份，有机碱17份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚57份，有机碱20份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚60份，有机碱5份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚66份，有机碱20份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚70份，有机碱5份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚70份，有机碱20份，余量为纯水。
本实施例添加聚醚的可在硅粉颗粒的表面形成吸附层，使凝聚的硅粉颗粒表面更容易润湿，起分散硅粉的作用，兼有润滑作用，聚醚通过本身具有比起泡体系的表面张力更低的特点，通过扩散渗透，穿过泡沫膜，使得泡沫破裂，起到良好的消泡，抑泡的作用；通过添加有机碱能够保证将最终的切割液调整至碱性，碱性切割液对金属有钝化作用，不但避免了切割液腐蚀机台与刚线，对整个循环管道及仓室也具有清洁作用，此外，碱与硅酸反应生成盐，附着力小，减少了硅粉与硅酸的混合物在管道内的堆积，避免了混合物掉落而导致断线，降低了断线率，减少了处理异常的时间，从而提高生产效率。
在一些可选的实施例中，切割液包括以下重量份数组分：聚醚：40-60份、有机碱：10-15份、余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚40份，有机碱10份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚43份，有机碱12份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚46份，有机碱15份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚50份，有机碱10份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚52份，有机碱12份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚55份，有机碱15份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚60份，有机碱10份，余量为纯水。
可选的，切割液包括以下重量份数组分：聚醚60份，有机碱15份，余量为纯水。
本实施例中添加的聚醚与有机碱作用与上述实施例中一致，在后续的实施例中不再赘述。
在一些可选的实施例中，切割液包括以下重量份数组分：聚醚：50份、有机碱：12份、余量为纯水。
需要说明的是，如表1所示，与常规组相比，试验组添加有机碱将切割调整为碱性，在同一台机台数进行切割时断线率降低。当有机碱组分为15份时，断线率得到了显著下降，仅为6.50％。
表1常规组及试验组在同一台机台数进行切割时的断线率
在一些可选的实施例中，聚醚包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或几种。脂肪醇聚氧乙烯醚为润湿剂，澄清透明溶液，润湿速度更快、超低动态表面张力、易清洗、无残留。聚氧乙烯聚氧丙烯醚，分散硅粉能力强，可增强润湿剂的协同效果，润滑性高。
在一些可选的实施例中，脂肪醇聚氧乙烯醚具有如式(I)的通式：
其中，a为7-13，b为8-23，m为15-30，n为5-25。
可选的，a为7，8，9，10，11，12或13。
可选的，b为8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22或23。
可选的，m为15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29或30。
可选的，n为5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24或25。
本实施例添加的脂肪醇聚氧乙烯醚为润湿剂，澄清透明溶液，润湿速度更快、超低动态表面张力、易清洗、无残留。
聚氧乙烯聚氧丙烯醚具有如式(Ⅱ)的通式：
其中，x为5-35，y为10-18，z为6-18。
可选的，x为5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34或35。
可选的，y为10，11，12，13，14，15，16，17或18。
可选的，z为6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17或18。
本实施例添加的聚氧乙烯聚氧丙烯醚，可通过调整x：(y+z)比例增强润湿剂的协同效果，分散硅粉能力强，润滑性高。
在一些可选的实施例中，聚醚分子量不大于4000。
可选的，聚醚分子量小于或等于4000。在高温下，聚醚分子量越大越易分解，聚醚分子量小于或等于4000时稳定性好，不易分解。
在一些可选的实施例中，有机碱包括N,N-二羟乙基长链脂肪酸酰胺、酰胺物质中的一种或几种。
本实施例通过添加水溶性的电离系数小的N,N-二羟乙基长链脂肪酸酰胺、酰胺物质中的一种或几种，将切割液的pH调整为强碱性，硅酸与硅粉均与碱反应为硅酸盐，粘性下降，在管道内堆积难度大。在长期使用碱性切割液的情况下，对管道内进行清洗，不易存在硅粉的堆积。此外，在碱性条件下，碱性切割液对金属有钝化作用，钢线与机台不会受到腐蚀，稳定性强。
在一些可选的实施例中，有机碱包括低碳链羧酸盐、三乙醇胺、乙醇胺中的一种或几种。
本实施例通过添加电离系数大的低碳链羧酸盐、三乙醇胺、乙醇胺中的一种或几种，将切割液的pH调整为强碱性，硅酸与硅粉均与碱反应为硅酸盐，不易在管道内堆积，降低了断线率。此外，在碱性条件下，碱性切割液对金属有钝化作用，钢线与机台不会受到腐蚀，稳定性强。
需要说明的是，酰胺类物质电离系数小，所需碱性物质浓度大，pH下降速度慢，清洗时间较长，下机砂浆排放前需加酸处理；低碳链羧酸盐或醇胺类物质因电离系数大，所需碱性物质浓度小，pH下降速度快，下机砂浆的pH值可达到直接排放的标准。
在一些可选的实施例中，切割液的pH值不小于10.8。切割液的pH调整为强碱性，硅酸与硅粉均与碱反应为硅酸盐，不易在管道内堆积，降低了断线率。
参考附图1，本发明还提供了一种硅晶体线切割液的制备方法，包括如下步骤：
S1将重量份数为的5-20份有机碱缓慢加入纯水中，
S2于室温下搅拌后加入30-70份聚醚，
S3于室温下搅拌制得硅晶体线切割液。
有机碱更易与水互溶，先加入有机碱再加聚醚，二者分散性好，体系更稳定。
通过上述实施例可知，本发明提供的硅晶体线切割液及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的硅晶体线切割液包括以下重量份数组分：聚醚：30-70份、有机碱：5-20份、余量为纯水。添加聚醚的切割液具有分散，清洗，润滑，润湿，消泡，抑泡的作用，通过添加有机碱能够保证将最终的切割液调整至碱性，不但对机台与刚线具有保护作用，对整个循环管道及仓室也具有清洁作用，减少了硅粉与硅酸的混合物在管道内的堆积，降低了断线率，减少了处理异常的时间，从而提高生产效率。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种硅晶体线切割液，其特征在于，所述切割液包括以下重量份数组分：
聚醚：30-70份、有机碱：5-20份、余量为纯水。
2.根据权利要求1所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述切割液包括以下重量份数组分：包括所述聚醚：40-60份、所述有机碱：10-15份、余量为纯水。
3.根据权利要求2所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述切割液包括以下重量份数组分：包括所述聚醚：50份、所述有机碱：12份、余量为纯水。
4.根据权利要求1所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述聚醚包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有如式(I)的通式：
其中，a为7-13，b为8-23，m为15-30，n为5-25；
所述聚氧乙烯聚氧丙烯醚具有如式(Ⅱ)的通式：
其中，x为5-35，y为10-18，z为6-18。
6.根据权利要求1所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述聚醚分子量不大于4000。
7.根据权利要求1所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述有机碱包括N,N-二羟乙基长链脂肪酸酰胺、酰胺物质中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述有机碱包括低碳链羧酸盐、三乙醇胺、乙醇胺中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的硅晶体线切割液，其特征在于，所述切割液的pH值不小于10.8。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的硅晶体线切割液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将重量份数为的5-20份有机碱缓慢加入纯水中，再将30-70份的聚醚加入，于室温下搅拌制得硅晶体线切割液。
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Citations (7)
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- 2022-09-26 CN CN202211176472.3A patent/CN115678656A/zh active Pending
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