硅片线切割液成分分析,切割液配方生产工艺及技术研究

线切割液的六种配方
线切割液是一种常用的金属切割液体，可用于加工各种金属材料。

不同的配方可以适用于不同的工作需求。

以下是六种常见的线切割液配方：
1.普通线切割液：将200克碱性清洁剂和100克磷酸三钠溶于
10升水中，再加入200克硼酸和30克石墨粉搅拌均匀即可。

2.高效线切割液：将800克碱性清洁剂、100克磷酸三钠和50
克硼酸溶于10升水中，再加入200克石墨粉和50克聚乙烯醇搅拌均匀即可。

3.环保型线切割液：将500克丙二醇、200克碱性清洁剂和50
克聚乙烯醇溶于10升水中，再加入150克石墨粉和50克硼酸搅拌均匀即可。

4.低泡型线切割液：将500克磷酸三钠、50克硼酸和100克聚
乙烯醇溶于10升水中，再加入200克石墨粉和50克碱性清洁剂搅拌均匀即可。

5.高速线切割液：将500克磷酸三钠、200克聚乙烯醇和50克
硼酸溶于10升水中，再加入200克石墨粉和100克碱性清洁剂搅拌
均匀即可。

6.高精度线切割液：将200克磷酸三钠、100克硼酸和50克聚
乙烯醇溶于10升水中，再加入200克石墨粉和100克碱性清洁剂搅
拌均匀即可。

以上六种配方可以根据实际工作需求进行选择和调整，以达到最
佳的线切割效果。

超薄太阳能硅片线切割工艺中悬浮液特性研究收藏分享2011-7-26 16:48|发布者: 么西么西|查看数: 1968|评论数: 0摘要: 多线切割机(MuIti．Wire Saw，简称线锯)以极高的生产效率和出片率广泛应用在超薄大直径太阳能硅片加工领域。

硅片在太阳电池的成本中几乎占了60％，所以利用线切割设备的先进工艺和技术特性来降低硅片成本、节约 ...多线切割机(MuIti．Wire Saw，简称线锯)以极高的生产效率和出片率广泛应用在超薄大直径太阳能硅片加工领域。

硅片在太阳电池的成本中几乎占了60％，所以利用线切割设备的先进工艺和技术特性来降低硅片成本、节约原材料、提高生产效率已成为该领域目前关注的焦点。

切割过程是造成硅片表观缺陷、应力、破损和机械损伤的最主要工序，对太阳电池性能有很大影响。

因此研究线切割的工艺机理，研制新型悬浮液，对光伏行业的发展有重要的指导意义。

一、悬浮液特性1、悬浮液性能优良的悬浮液兼有切削、粘滞、冷却三大功能，在悬浮液中加入研磨砂(主要成份为SiC)后的悬浮液又称砂浆。

常用悬浮液为无色透明液体，具有粘滞性，能携带SiC 颗粒随线网一起运动。

悬浮液能有效降低硅片表面损伤应力、减小硅片的切割损伤层、提高切削速度。

悬浮液的主要性能分析如下：1)悬浮液能吸附在SiC颗粒表面上产生位垒，使颗粒分散开来，达到分散、悬浮的特性；提高SiC的分散稳定能力，防止颗粒团聚粘结，避免在硅片表面形成短粗的浅划伤。

2)悬浮液的润滑作用能减小SiC颗粒对硅片的强机械摩擦，使硅片表面与SiC间的摩擦转化为润滑膜分子问的内摩擦，使摩擦副运动平稳，提高切削速度；摩擦生热小，减小了切割损伤、应力和微裂。

所谓润滑作用，是指悬浮液渗入线网一硅片及线网．碎屑之间形成润滑膜。

由于这层润滑膜，使得这些界面的摩擦减轻，切削热、SiC颗粒磨损、硅片表面损伤均减小。

3)悬浮液的渗透性为其重要性质，渗透性表现为液体的粘度和浸润性。

一、所述的多晶硅或单晶硅切割液由下述质量百分比的组分组成:聚乙二醇200-60070-90 %，非离子表面活性剂2-4%，螯合剂5-7%，有机醇2-4%，钼酸钠0.11-0.36 %，油酸二乙醇酰胺硼酸酯0.83-3.64%以及去离子水0-15%。

二、
1、透明水溶性切削液配方1（%）透明水溶性切削液
乙二醇 65.8;四硼酸钠 3.0;偏硅酸钠 1.0;磷酸钠 0.2;水余量。

本液用于结构钢的车削、研磨和钻孔，使用时用水稀释3倍。

2、乳化切削油
配方1（%）石油磺酸钠 13;聚氧乙烯烷基酚醚（OP-10） 6.5;氯化石蜡 10~30；环烷酸铅 5;三乙醇胺油酸皂 2.5;高速机械油（5号）余量。

本油用于金属加工的挤压、车、钻等到工序，使用浓度为本乳化油的5%~30%.。

配方2（%）妥尔油酸钠盐 4.5~5.5;石油酸钠盐 4.5~5.5;C1-4合成脂肪酸 2.5~4;聚乙二醇 1.5;工业机械油余量。

三、切削液参考配方（仅供参考）
组分质量比
妥尔油4-8%
氯化石蜡3-8%
PEG1~3%
NP-104-8%
十二烷基苯磺酸钠5-8%
石油磺酸钠1-3%
BHT0~1%
乙醇1~2%
有机硅消泡剂0.1-0.5%
矿油余量。

1文献综述1.1线切割液概述1.1.1线切割液的定义20世纪中期，苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法，线切割放电机也于1960年发明于苏联。

当时以投影器观看轮廓面前后左右手动进给工作台面加工，加工速度虽慢，却可加工传统机械不易加工的微细形状。

代表的实用例子是化织喷嘴的异形孔加工。

当时使用的加工液是矿物质性油（灯油）。

但其绝缘性高，极间距离小，加工速度低于现在，因此实用性受限[1]。

随着时代发展，线切割技术的完善，为了适应各种不同类型金属的切割，从而产生了各种不同种类的线切割液。

线切割液又称线切割冷却液、线切割工作液，是一种具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈的功能，并且有一定的电介强度、去游离、灭弧、防止断丝和使用寿命长、安全无毒等性能的液体。

早期的线切线割液国内外第一类产品主要是以矿物油为主要成份的油性切割液，完全由矿物油和油溶性物质构成，使用时直接添加而不能兑水，例如：极压切割油、电火花液。

此类产品对环境污染较大，易燃，同时清洗工件需要非极性氯的烷烃溶剂，对人体有毒副作用，此类切割液已基本淘汰。

第二类产品是水性切割液或水乳型切割液，此类产品可以溶于水或被水分散形成乳化液。

分为三小类：第一小类是乳化型，由矿物油、乳化剂、必要的添加剂构成，矿物油含量不少于60%，使用时兑水稀释为5%的悬浮液，先倒入乳化油，再一次性注入普通自来水搅拌均匀后使用，产品如：防锈乳化油、DX-线切割液、皂化液等；第二小类为半合成型，由乳化剂、矿物油、水溶性防锈剂等构成，矿物油含量约为15-30%，使用时兑水稀释为5%-8%的悬浮液，产品如：微乳切割液、某些“水基线切割液”等；第三小类为合成型，完全由水溶性物质构成，使用时兑水稀释为5%-25%的水溶液，产品如：合成切割液、水溶性线切割液、内圆切片液等[2]。

表1-1电火花线切割液分类电火花线切割液分类油基切割液水基切割液乳化性溶型半合成型水合成型水主要组成矿物油/油溶性添加剂矿物油、乳化剂、添加剂乳化剂、矿物油、水溶性防锈剂水溶性物质稀释液矿物油水水水特点切割效率高、绝缘灭弧较好，防锈切割效率高、润滑好、绝缘灭弧较好、节约矿物油切割效率较高、污染较小、节约矿物油切割效率较高、无污染，节省矿物油缺陷污染大、易引发火灾污染大防锈效果差介电性能和防锈效果较差使用量已基本淘汰目前主流切割液目前切割液发展方向目前切割液发展方向1.1.2线切割液的性能要求及作用(1)性能要求线切割工作液必须具备如下几个基本功能才能维持正常的加工过程[3]。

晶体硅多线锯水基切削液的研究硅片是半导体和光伏产业最重要最基础的原材料,近年来随着半导体和光伏产业的快速发展,对硅片加工质量的标准也越来越高。

在硅片加工的众多工序中,硅腚的切片是对硅片质量影响最大、消耗成本最高的工序。

目前,主流的硅片切割方式是多线锯切割工艺,与传统的内圆切割相比,它具有效率高、切缝损失小、表面损伤层浅、表面质量好、能加工大尺寸硅片的优点。

在游离磨料线锯切割法的基础上,固结磨料线锯切割(金刚石线锯切割)法是被研发出来的新一代硅片切割方式,此工艺进一步提高了加工效率,降低生产成本,减少环境污染,提升了硅片的表面质量。

在固结磨料线锯切割工艺中,金刚石磨料以特定的方式固定在钢线上,所以水基切削液是在该加工过程中必不可少的辅材。

现阶段,国内硅片加工企业使用的金刚石线锯水基切削液大多是来自于国外的进口产品,由于切削液售价较高,造成了硅片切割成本的上涨。

本文旨在研制出适用于金刚石线锯切割工艺的水基切削液,并对有关问题进行了理论上的分析。

首先,对市售的进口金刚石线锯水基切削液的组分进行剖析,利用染料的颜色变化、沉淀、萃取的方法对进口切削液试样的表面活性剂种类进行鉴定,利用钠熔法对元素进行鉴定;采用蒸馏的方法分离出切削液中溶液,并进行鉴定;再采用薄层色谱与硅胶柱色谱相结合的方法对进口切削液试样的有效组分进行分离,优化得到最佳分离条件并进行制备柱色谱分离,利用有机波普分析法对分离得到的纯净组分离线跟踪,确定进口切削液试样中各组分的分子结构。

在参考进口金刚石线锯水基切削液剖析的结果上,结合在硅片切割过程中切削液具有的分散、冷却、清洗、消泡、润湿、防腐蚀等特性,对金刚石线锯水基切削液的配方进行探究。

切削液主要成分除以水为溶剂外还包括分散剂、消泡剂、表面活性剂、缓蚀剂、润湿剂、螯合剂等。

对复配所得的水基切削液进行性能测试,在工厂中进行试验。

试验结果表明,与进口切削液相比,自制切削液在切割过程中未产生明显气泡,对硅粉的分散悬浮能力与进口切削液相当,切割硅片的一次合格率为93.97%,比巴索切削液高1.63%,而且自制切削液切割得到硅片的TTV(总厚度偏差)、WARP(翘曲度)、TV(中心厚度偏差)都要优于进口切削液切割得到的硅片。

由于在应用上对太阳能硅片表面的平整度、洁净度、导电性等性能指标有着极其严格的要求，故太阳能硅片的切割过程中，需要使用硬度高、粒度小且粒径分布集中的碳化硅微粉作为主要切削介质。

为使碳化硅微粉在切削过程中分散均匀，同时及时带走切削过程中产生的巨大的摩擦热，通常需先将碳化微粉按照一定比例加入到以聚乙二醇（PEG）基或油类为主要原料合成的水溶性或油性太阳能硅片切割液中并充分分散，配置成均匀稳定的切割砂浆后再用于硅片切割。

使用碳化硅微粉作为介质在太阳能硅片线切割过程中，整个机理是使碳化硅微粉颗粒持续快速冲击硅棒表面，利用碳化硅颗粒的坚硬特性和锋利菱角将硅棒逐步截断，这一过程会伴随着较大的摩擦热释放，同时由于碳化硅颗粒与硅棒之间的碰撞和摩擦而产生的破碎碳化硅颗粒和硅颗粒也将混入切割体系中。

为了避免被切割开的硅片受切割体系温度升高的影响而发生翘曲和其表面被细碎颗粒过度研磨而影响其光洁度，必须设法将切割热及破碎颗粒及时带出切割体系，因此切割液的主要作用是使砂浆具有良好的流动性，碳化硅颗粒能够在切割体系中均匀稳定的分散，在钢线的高速运动中以均匀平稳的切割力场作用于硅棒表面，同时及时带走切割热和破碎颗粒，保证硅片的表面质量。

整个切割过程对太阳能硅片切割液的质量提出了极高的要求和技术标准。

由于太阳能硅片切割液是用浸润性好，排削能力强且对碳化硅类磨料具有优良的分散特性的聚乙二醇（PEG）基或油基为主要成份生成的化合物，因而聚乙二醇(PEG)的性能特点对硅片切割液本身以及硅片的加工过程起着无可替代的作用。

聚乙二醇（PEG）：也称聚乙二醇醚,是由环氧乙烷与水或乙二醇为原料通过逐步加成反应而生成，其原材料主要来源于石油制品。

物理性质：1、当PEG的分子量200-700时为白色或透明的粘稠液体,1000-2000时为蜡质半硬固体,3000-20000时为坚硬的蜡状固体.聚乙二醇(PEG)为低毒无刺激性聚合物.2、相对密度:液体1.127-1.128g/cm2。

线切割液的六种配方
1.普通线切割液配方：混合40%的矿物油和60%的水即可制作普通的线切割液，适用于一般的线切割加工。

2. 高速线切割液配方：混合40%的矿物油、20%的甘油、10%的乙二醇和30%的水即可制作高速线切割液，适用于高速切割。

3. 无磷线切割液配方：混合40%的矿物油、20%的甘油、10%的乙二醇、10%的硼酸和20%的水即可制作无磷线切割液，对环境友好。

4. 高温线切割液配方：混合50%的切削油、30%的水和20%的乙二醇，适用于高温条件下的切割。

5. 多功能线切割液配方：混合35%的矿物油、15%的磷酸三丁酯、10%的聚丙烯醇、10%的乙二醇、20%的水和10%的表面活性剂，具有清洗、防锈、冷却等多种功能。

6. 环保型线切割液配方：混合30%的植物油、40%的水和30%的生物降解剂，完全可生物降解，对环境无污染。

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太阳能硅片切割液产品说明
【太阳能硅片切割液】介绍
科泽-润滑油太阳能硅片切割液产品由表面活性剂、润滑剂、EP添加剂及其他助剂复配而成，为环保型太阳能硅片切割液。

该产品具有优良的润滑、冷却和清洗等性能，渗透性、附着力强，加工性能好。

使用时按照1:10 - 1:20（切割液：水，重量比）的比例进行稀释，具有使用方便、防锈性好、对皮肤不刺激等特点。

长时间使用过程中考虑到损耗，应按比例添加原液和水。

【太阳能硅片切割液】优点
1.切割液低泡、抗泡，在高压系统及高空气释放性的条件下适应，软硬水均可使用。

2.润滑性：润滑性能很好，减少切割过程中产生的摩擦及因摩擦产生的热量，增加加工表面光洁度度，保障切割效率。

3.太阳能硅片切割液冷却性及清洗性极佳，防止超过工件的软化温度，同时力保工件清洁，减少粘性物质的残留。

【太阳能硅片切割液】使用方法
1.用1:10 - 1:20稀释原液即为工作液。

2.使用过程中，消耗的工作液可按3-5%的浓度进行补充。

3.太阳能硅片切割液尽量避免与其它油品混用。

【太阳能硅片切割液】包装
太阳能硅片切割液统一包装规格，全新包装桶，18L/桶（塑胶桶）、200L/桶（铁桶）。

线切割液生产工艺线切割液是在数控线切割加工中需要使用的一种重要的工作介质，它能够提供冷却、润滑和清洁作用，有效提高线切割的加工质量与效率。

下面将介绍线切割液的生产工艺。

线切割液的生产工艺主要包括原料准备、配方调制、混合搅拌、质检、包装等环节。

首先，原料准备是线切割液生产的第一步。

常用的原料有水、添加剂等。

水是线切割液的主要组成部分，而添加剂可以根据不同的需要选择。

原料准备要确保原料的质量符合要求，例如水的纯净度和添加剂的含量。

其次，配方调制是根据线切割液的使用要求来确定不同原料的比例。

配方调制要根据不同的生产批次、产品类别和市场需求来进行调整。

一般来说，线切割液需要具有良好的冷却性能、润滑性能和清洗性能，以满足加工过程中对工件的要求。

然后，混合搅拌是将原料按照配方比例进行混合的过程。

混合搅拌的目的是将各种原料充分混合均匀，使线切割液达到预期的性能要求。

混合搅拌过程中需要控制好搅拌时间、搅拌速度和搅拌方式，以确保每一份线切割液的质量均一。

接下来是对线切割液进行质检。

质检是确保线切割液质量符合要求的重要环节。

常见的质检项目有PH值、粘度、溶解度、外观等。

通过质检可以排除不合格线切割液，以保证后续加工过程中的稳定性和可靠性。

最后，是将线切割液进行包装。

常用的包装方式有塑料桶、铁桶等。

包装要求密封性好，以防止线切割液的挥发和氧化，同时要标注产品的相关信息，如生产日期、批号、使用方法等，以方便用户使用。

综上所述，线切割液的生产工艺主要包括原料准备、配方调制、混合搅拌、质检和包装。

在每个环节都需要严格控制质量，确保线切割液的稳定性和可靠性，以满足数控线切割加工的要求。

一种太阳能硅片金刚线切割液,其制备方法及用途
制备方法：
1. 准备材料：太阳能硅片金刚线切割液的制备需要以下原料：工业级有机溶剂、金刚砂颗粒、表面活性剂等。

2. 溶剂混合：将工业级有机溶剂和表面活性剂按一定比例混合均匀，制备溶剂溶液。

3. 悬浮金刚砂：将金刚砂颗粒加入溶剂溶液中，通过搅拌使金刚砂颗粒均匀悬浮于溶液中。

4. 过滤和浓缩：使用滤纸或滤网过滤出悬浮液中的杂质，然后通过蒸发或其他手段将悬浮液浓缩，得到太阳能硅片金刚线切割液。

用途：
1. 金刚线切割：太阳能硅片金刚线切割液可用于太阳能硅片的切割加工，金刚线在液中能更好地发挥其切割效果，提高切割质量和效率。

2. 清洗和除杂：太阳能硅片金刚线切割液具有良好的溶解和清洗能力，可用于清洗太阳能硅片表面的杂质和污染物，提高太阳能电池的质量和效率。

3. 表面处理：太阳能硅片金刚线切割液中的金刚砂颗粒能够对硅片表面进行微刻处理，使其表面更加平整和光滑，提高太阳能电池的光能吸收效果。

4. 防腐蚀：太阳能硅片金刚线切割液中的活性剂具有防腐蚀作用，可保护硅片表面不受腐蚀和氧化。

总之，太阳能硅片金刚线切割液是一种用于太阳能硅片切割和
表面处理的溶剂溶液，具有清洗、除杂、表面处理和防腐蚀等多种用途。