具有高度清洗性的水溶性切削液制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高度清洗性的水溶性切削液与一种切削硬脆材料的方法。所述水溶性切削液包含有机溶剂、阴离子表面活性剂与水。所述切削硬脆材料的方法，其使用所述水溶性切削液应用于硬脆材料的加工中，其中该水溶性切削液含有阴离子表面活性剂可作为水溶性极压添加剂。

【技术实现步骤摘要】
具有高度清洗性的水溶性切削液
本专利技术涉及一种具有高度清洗性的水溶性切削液与一种切削硬脆材料的方法，且特别涉及一种具有阴离子表面活性剂的水溶性切削液。
技术介绍
有关绿色议题的条约，主要目的是稳定大气中温室气体浓度于可防止危险的干扰气候系统的人为因素的含量，而随着节能省碳、绿色环保议题风起云涌，在国际原油价格节节上涨下，节能与开发替代能源愈来愈受国际间的重视。太阳光电技术(photovoltaic technology)是21世纪的重要新兴节能与替代能源产业。太阳光电技术是利用太阳光与材料相互作用直接产生电力的一种无污染且可再生的能源，尤其是太阳能电池在使用时并不会释放出包含诸如二氧化碳之类的不希望存在的气体，如此方能改善生态环境、解决地球温室效应等问题。太阳能电池的生产过程，是从最上游的原料为硅(Si)，由多晶硅长晶成晶棒 (ingot)后，再经过修角、切片、刻蚀后制成硅晶圆(wafer)，再经清洗、印刷、蒸镀后，成为太阳能电池(solar cell)的主要原料。由于单一太阳能电池所输出的电力有限，为提高发电量，通常会将许多太阳能电池并联组装成模块(module)，最后搭配负责直/交流电转换电力的调节器(inverter)，建置成太阳能光电系统(PV System)。随着太阳光电技术发展至今，线锯切割技术已成为目前太阳能单晶硅与多晶硅切片用的方法。线锯切割有两种方式，一是使用固定磨粒线锯切割，另一是使用游离磨粒线锯切割。固定磨粒通常采用金刚石线锯锯丝，其是将高硬度、高耐磨性的金刚石磨粒牢固地电镀在钢丝基材上面制作成的一种切割工具，具有高硬度、高耐磨性等显著优点。由于金刚石磨粒被附着在钢丝表面后，钢丝基材不直接与工件接触，因而使钢丝寿命可大大提高，切割效率和精度也更高。另者，游离磨料线锯切割的作用原理，是碳化硅(SiC)微粒被切削液带入锯缝，锯丝施加在磨粒上的力，带动磨粒沿切削表面滚动，同时压挤磨粒嵌入切削表面， 进而形成剥落片屑和表面裂缝，形成切割作用。一般，切削液的种类大致上可分为油溶性切削液(或非水溶性切削液)、水溶性切削液、气态切削液与半固体切削液。已知技术中，油溶性切削液主要是以矿物油为基础及添加含硫或氯等元素的油剂。水溶性切削液主要是由水、表面活性剂、油性改良剂、耐超高压添加剂及防锈剂所组成的混合物，具体言之，水溶性切削液可包含矿物油、肥皂或硫酸酯及高级醇或脂肪酸酯等组成，其中肥皂或硫酸酯作为乳化剂，高级醇或脂肪酸酯作为结合齐U。诸如此类已知的油溶性切削液或水溶性切削液，在切削过程中若温度上升的话，将会有冒烟或甚至起火的危险性，因此其缺点为仅能于低切削温度作业下使用。切削液是否具有优良效果，通常需考虑三项因素，包含(1)切削液自身质量，包含分散剂、表面活性剂、有机碱、渗透剂、润滑剂、消泡剂、防锈剂、防霉剂与乳化剂等；(2) 切削液对环境的影响，包含无毒、无害、易溶于水、挥发性小、生物降解性高、对人体不会伤害与不会气味污染等；及(3)切削液使用后所表现的各种性能，包含降低磨擦系数、减小切削阻力、良好润滑作用、良好渗透作用、良好冷却作用与良好清洗作用等。线锯切割技术中，润滑特性非常重要，润滑作用原理是利用分子的极性基团吸附在金属表面上，以形成物理与化学的润滑膜，一般常用脂肪酸作为油性剂，但若磨擦区域的温度高过100°c时，则润滑膜将会失去效果，此时需添加极压剂(extreme pressure)来改善，诸如含硫、磷或氯元素之类的极压剂。润滑过程通常包含液动润滑、边际润滑与极压润滑三种过程。液动润滑是润滑油介于刀具面和工作面之间作物理分离，并无化学反应发生，黏度较高或较稠的油具有较大的分子，因此有优选的分离效果。边际润滑是将极性物质加入矿物油中，会在工件面和刀具面形成有化学键结的有机薄膜，这种薄膜会黏附在金属表面，因此耐磨性比单纯以油分子隔离工件及刀具的效果更好，已知技术中，脂类物质早已用为矿物油添加剂，用来制成可产生合适有机薄膜的润滑油，由于脂类对改进切削有极显著的效果，因此有助于刀具寿命的延长，此外，脂类添加剂会产生有机膜，它可以避免金属的直接接触，直到温度升高至薄膜的熔点之前都有保护效果，温度约在100°C至200°C。而在更高压、高温度的加工时，则需加入极压添加剂。极压润滑在大多数的切削加工中，刀具前端温度高于边际润滑温度的范围， 因此需要使用能产生较高熔点薄膜的添加剂。在润滑过程中的极压润滑通常使用极压添加剂，该极压添加剂分为油溶性和水溶性。油溶性极压添加剂，主要以含氯及硫或磷等极压活性元素的化合物为主。当使用含有氯、硫或磷之类的极压添加剂时，添加剂会与金属表面产生化学反应，形成一层低摩擦力的金属衍生物薄膜。它具有类似干式润滑的效果，可以防止金属表面的磨损及熔合，例如氯膜可耐600°C，而硫膜可耐1000°C。由于含硫、磷的极压剂加入水溶性切削液中容易对金属产生腐蚀，尤其含磷化合物，其在废液排放时，因为容易形成微生物丰富营养源，而受到严格控制。含氯极压剂，例如氯化石蜡等，由于价格低廉，效果也不错，虽然其腐蚀性可加入合适的缓蚀剂而得到抑制，但已经无法符合国际无卤规范之要求。另一种极压剂为水溶性极压添加剂，主要以钼系极压添加剂与硼酸盐极压添加剂为主。但钼系极压添加剂价格昂贵，而硼酸盐极压添加剂溶解度太小。因此，为解决上述先前技术的问题且为能符合环保规定，需要开发新的削切液以符合上述的需求。
技术实现思路
本专利技术提出一种水溶性切削液组成物，其利用阴离子表面活性剂的加入，使切削液具有优良的清洗效果、延缓较长的干燥时间与提供良好的清屑能力，同时，由于阴离子表面活性剂稳定性高且它的阴离子官能基还能增进润滑效果，因此具有类似极压添加剂的作用。本专利技术的目的在于提供一种具有高度清洗性的水溶性切削液，包含⑴有机溶剂；(ii)阴离子表面活性剂，其具有如式⑴所示结构R-A1-Om-Yn-Z-M(I)其中R 为 C5_2Q 烷基，A 为 C6_12 芳基，0 为氧， Yn为聚氧乙烯基(-CH2CH2O-) n或聚氧丙烯基(-CH2CH2CH2O-) n，Z为硫酸根或磺酸根，M为氢、铵、碱金属或碱土金属或醇胺，1 为 0 或 1，m 为 0 或 1，η 为 0 至 50 ；及(iii)水。本专利技术中，所述水溶性切削液选择地另包含成分(iv)辅助表面活性剂及/或成份 (ν)苯并三唑。本专利技术的另一目的在于提供一种切削硬脆材料的方法，其使用所述水溶性切削液应用于硬脆材料加工中，其中该水溶性切削液含有水溶性极压添加剂，其特征在于所述的水溶性极压添加剂为式(I)的阴离子表面活性剂。附图说明图IA为本专利技术实施例1的水溶性切削液于切割后线锯SEM图示。图IB为比较例1的水溶性切削液于切割后线锯SEM图示。具体实施方式本专利技术的说明书、实施例及权利要求书中表示的成分量、性质等的所有数字是指包含「约」或近似值范围。本专利技术述及的术语「烷基」，意指直链或支链烷基。本专利技术述及的术语「芳基」，意指未经取代的芳基或经取代的芳基。本专利技术的水溶性切削液中，成分(i)有机溶剂为具有至少一个羟基(OH)的化合物、聚合物或其相关衍生物。本专利技术中，有机溶剂可选自包括酚类、醇类、其聚合物及相关衍生物的组群，优选选自包括多元醇类、酚类、硫醇类、胺醇类与本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有高度清洗性的水溶性切削液，包含：（ｉ）５０至９９重量％的有机溶剂；（ｉｉ）０．０１至１０重量％的阴离子表面活性剂，其具有如式（Ｉ）所示结构：　　Ｒ－Ａｌ－Ｏｍ－Ｙｎ－Ｚ－Ｍ　　（Ｉ）其中Ｒ为Ｃ５－２０烷基，Ａ为Ｃ６－１２芳基，Ｏ为氧，Ｙｎ为聚氧乙烯基（－ＣＨ２ＣＨ２Ｏ－）ｎ或聚氧丙烯基（－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ－）ｎ，Ｚ为硫酸根或磺酸根，Ｍ为氢、铵、碱金属或碱土金属或醇胺，ｌ为０或１，ｍ为０或１，ｎ为０至５０；及（ｉｉｉ）１至４０重量％的水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方彦文，卢厚德，佘怡璇，王兴嘉，
申请(专利权)人：达兴材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71