水性切削液和浆制造技术

本发明专利技术涉及水性切削液和浆，含有（Ａ）０．０１～２０ｗｔ％改性有机硅的水性切削液与磨料结合形成水性切削浆，其具有磨料的分散稳定性、粘度稳定性、以及较高的加工精度的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在加工件的切削中起辅助作用的水性切削液和浆，加工件包括用 于半导体、太阳能电池和其他工业领域的硅晶、石英、水晶、化合物半导体、磁性合金等的锭 材。尤其是，涉及一种含有水性切削液和磨料的水性切削浆，其具有磨料分散稳定性、粘度 稳定性以及与现有技术相比具有更高的加工精度的优点。
技术介绍
一种已知的切削坚硬和脆性材料的锭材的方法是使用线锯或切断轮。在使用线锯 的切削方法中，为了达到在切削工具和加工件之间进行润滑，去除摩擦热，并清除碎屑的目 的，切削液通常在切削操作过程中加入。切削液包括含有矿物油和添加剂的油基切削液，含 有聚乙二醇或聚丙二醇作为主要组分的二醇基切削液，以及表面活性剂水溶液形式的水性 切削液。然而这些切削液有缺点。油基切削液在切削点的冷却效果差。如果加工件或工具 被油基切削液污染，需要有机溶剂清洗液，从环境角度考虑是不希望的。二醇基切削液和水 性切削液在切削操作中的粘度稳定性以及磨料的分散稳定性方面差。为了解决这些问题，JP 2000-327838A提出了一种基于多元醇或衍生物的切削液， 在其中加入斑脱土、纤维素和云母，从而有利于磨料的分散性。JP2006-278773A公开了一 种水性切削液，其含有二醇和/或水密性醚和zeta-电位至少为OmV的颗粒，典型的是氧化 铝。JP 2007-031502A公开了一种含有二醇、二醇醚和水的水性切削液。在工业中，半导体硅晶片从硅锭切削而来，其直径已经从200mm增加到300mm，以 及甚至到450mm。太阳能电池以及类似领域中所用的硅晶片变得越来越薄。需要一种能够 满足直径和厚度变化需要的水性切削液。需要具有一种比现有技术加工精度更高的水性切 削液。引用列表专利文献1 JP 2000-327838A (US 2003100455)专利文献2 JP 2006-278773A专利文献3 JP 2007-031502A (EP1752521, CN1903968)
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种水性切削液和浆，其具有磨料的分散稳定性、粘度 稳定性以及与现有技术相比具有更高的加工精度的优点。专利技术人已经发现通过向水性切削液中加入0. 01 20重量％的改性有机硅㈧可 以解决这个突出难题。一方面，本专利技术提供一种含有(A)O. 01 20重量％的改性有机硅的水性切削液。改性有机硅通常选自聚醚、氨基、羧基、以及环氧基改性的有机硅。在这种情况下，改性有机硅优选由下述平均组成式(1)表示，RXd—")。(1)其中，R1为-(CR42)nX, R4为氢原子，具有1 20个碳原子且无脂肪族不饱和键的、 取代或未取代的单价烃基，或羟基，η为1 20的整数，X为选自由氨基、羧基和环氧基构 成的组中的官能团，R2为具有1 20个碳原子且无脂肪族不饱和键的、取代或未取代的 单价烃基，R3为具有如下通式的有机基团_CfH2f0(CgH2gO)hR5, R5为氢原子，无脂肪族不饱 和键的、取代或未取代的单价烃基，或乙酰基，f为2 12的正数，g为2 4的正数，h为 1 200的正数，且p，q和r为满足0彡ρ < 2. 5，0. 01彡q < 2. 5，0彡r < 2. 5且0. 05<p+q+r 彡 3. 0 的数。切削液可进一步含有(B) 1 20重量％的水，和(C) 60 98. 99重量％的亲水性 多元醇和/或其衍生物。亲水性多元醇或其衍生物(C)优选在20°C具有至少为5重量％的 水中溶解度，和具有达到0. OlmmHg的蒸汽压。另一方面，本专利技术提供了一种含有100重量份如上定义的水性切削液和50 200 重量份磨料的水性切削浆。本专利技术的有益效果含有0. 01 20wt%改性有机硅的水性切削液具有磨料的分散稳定性、浆形态时 的粘度稳定性以及与现有技术相比具有更高的加工精度的优点。具体实施例方式本专利技术的水性切削液被定义为含有0. 01 20重量％改性有机硅㈧。适合的改 性有机硅包括聚醚改性有机硅、氨基改性有机硅、羧基改性有机硅和环氧基改性有机硅。尤 其是优选聚醚和氨基改性有机硅。含有改性有机硅对于显著降低水性切削液的动态接触角 是有效的，导致了切削性能的显著提高。在这种情况下，改性有机硅(A)优选由下述平均组成式(1)表示，R1pR R3rSiO(^r)Z2⑴其中，R1为-(CR42)nX, R4为氢原子，具有1 20个碳原子且无脂肪族不饱和键的、 取代或未取代的单价烃基，或羟基，η为1 20的整数，X为选自由氨基、羧基和环氧基构 成的组中的官能团，R2为具有1 20个碳原子且无脂肪族不饱和键的、取代或未取代的 单价烃基，R3为具有如下通式的有机基团_CfH2f0(CgH2gO)hR5, R5为氢原子，无脂肪族不饱 和键的、取代或未取代的单价烃基，或乙酰基，f为2 12的正数，g为2 4的正数，h为 1 200的正数，且p，q和r为满足0彡ρ < 2. 5，0. 01彡q < 2. 5，0彡r < 2. 5且0. 05<p+q+r 彡 3. 0 的数。R2的例子包括烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸 基，环烷基例如环戊基和环己基，氟化烷基例如三氟丙基和十七氟代癸基，其中甲基是优选 的。R5为氢原子、单价烃基或乙酰基。R5的例子包括氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基和乙酰基。在上述式-CfH2fO(CgH2gO)hR5中，f为2 12的正数，优选从2 6，更优选为3，g 为2 4的正数，优选为2和3，更优选为2或2禾Π 3相结合，以及h为1 200的正数，优 选为1 100，更优选为1 50。在上述式(1)中，η为1 20的整数，优选1 10，更优选1 5。4R4的例子包括氢原子、甲基和羟基，其中氢原子是优选的。基于水性切削液，改性有机硅的含量为0. 01 20重量％，优选0. 1 10重量％， 且更优选0. 1 5重量％。低于0. 0lwt %导致加工精度的降低，而高于20wt %导致不溶物 的形成。在一个优选的实施方案中，切削液还含有(B)l 20重量％的水，和(C)60 98. 99重量％的亲水性多元醇和/或其衍生物。在一个更优选的实施方案中，切削液进一步 含有(B) 10 20重量％的水，和(C)80 95重量％的亲水性多元醇和/或其衍生物。低 于的水会导致诸如加工精度降低这样的问题，而加入多于20wt%的水会导致水性切 削液具有诸如低的粘度稳定性这样的问题。低于60wt %的亲水性多元醇和/或其衍生物会 导致磨料分散性降低，而多于98. 99衬％会导致加工精度降低。亲水性多元醇及其衍生物(C)的例子包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、二丙二醇、三 丙二醇，和聚乙二醇。在聚乙二醇中，具有平均分子量为200 1000的聚乙二醇为优选的。 例如，使用聚乙二醇200和400。优选地亲水性多元醇或其衍生物(C)在20°C时具有至少 为5重量％的水中溶解度，和具有达到0. OlmmHg的蒸汽压。如果在20°C的水中溶解度低于5重量％，会引发在晶片清洗中必须用有机溶剂的 问题。蒸汽压高于0. OlmmHg会增加切削操作中起火的危险。本专利技术另一个实施方案是含有100重量份水性切削液组本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有（Ａ）０．０１～２０重量％的改性有机硅的水性切削液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谷井一郎，林贵幸，水崎透，木村崇志，
申请(专利权)人：日信化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]