專利名稱：用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工用潤(rùn)滑冷卻液及其使用方法，特別涉及一種用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液及其使用方法。
背景技術(shù)：
硬脆性材料是指高硬度、高脆性的材料，如寶石、單晶硅、多晶硅、石英、鍺、砷化鎵或氮化鎵等，此類材料被廣泛用于太陽(yáng)能光伏、半導(dǎo)體等電子和光學(xué)產(chǎn)業(yè)中。硬脆性材料切成晶片后，為了去除晶片表面的切片刀痕和凹凸不平，有效的改善晶片表面質(zhì)量并達(dá)到規(guī)定的晶片厚度，從而對(duì)晶片表面進(jìn)行研磨加工。在進(jìn)行研磨加工工藝中，研磨液起到至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于硬脆性材料研磨加工用液，國(guó)內(nèi)外較早使用的產(chǎn)品主要是以煤油、柴油等為主，其滲透性強(qiáng)，但易揮發(fā)，環(huán)境污染嚴(yán)重，且易燃，同時(shí)對(duì)后續(xù)清洗時(shí)需要烷烴類溶劑，故使用越來(lái)越少；之后以花生油、大豆油等植物油替代，其潤(rùn)滑性好，且不會(huì)產(chǎn)生著火等安全問題，但其對(duì)各種規(guī)格的磨料懸浮分散性不足，易沉淀聚集甚至結(jié)塊，導(dǎo)致研磨時(shí)出現(xiàn)劃痕等缺陷，同時(shí)后續(xù)清洗需要使用強(qiáng)堿和丙酮等超聲煮沸，處理困難，目前也逐步被淘汰。近年來(lái)由于太陽(yáng)能光伏和半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的一些生產(chǎn)廠家和許多高校、科研院所都對(duì)其相關(guān)的研磨液的研究顯示出極大的興趣。但普遍存在技術(shù)水平較低，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化不足，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。河北工業(yè)大學(xué)劉玉嶺教授研制的水性研磨液，由潤(rùn)滑劑、極壓劑、非離子表面活性劑、防霉防腐劑、消泡劑等多種添加劑配制而成，能大幅度提高研磨速率，具有一定的潤(rùn)滑極壓性、冷卻、清洗、防銹性。如專利公開號(hào)CN101092552A、CN1872930A, CN1858037A的專利文獻(xiàn)公開了一些研磨液產(chǎn)品，主要缺點(diǎn)就是對(duì)磨料的懸浮性和分散性都很差，易造成晶片產(chǎn)生劃痕等缺陷。專利CN1392179A和CN1284530A分別公開了一種高懸浮力的水溶性研磨液和一種水溶性石英晶體研磨液，具有較好的懸浮能力和防銹性，但粘度均很高，易分水，對(duì)磨料的分散性較差， 滲透性不足，造成不能有效帶走熱量和磨料摩擦力分布不均而出現(xiàn)劃痕。目前在售的美國(guó) PRP公司生產(chǎn)的Aqualap 19-C研磨液和Aqualap 200研磨液，主要用來(lái)研磨硅片、寶石、石英、光學(xué)襯底材料和陶瓷材料等，具有很強(qiáng)的懸浮能力和良好的水溶性，可以懸浮金剛石、氧化鋁和碳化硅等磨料。但其價(jià)格非常昂貴且需要進(jìn)口，大大提高了加工成本。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的研磨液還存在著一些問題，主要有懸浮分散能力較差；靜置時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，容易出現(xiàn)分水、沉淀現(xiàn)象；后續(xù)清洗困難等。所以研究一種用于硬脆性材料超精研磨加工的水性研磨液，具有低成本、無(wú)污染、 高懸浮性和再分散能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)潤(rùn)滑性好且易于后續(xù)清洗。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，具有低成本、無(wú)污染、高懸浮性和再分散能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)潤(rùn)滑性好且易于后續(xù)清洗。
本發(fā)明的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，按重量份包括下列組分螯合劑0. 1-5、ρΗ值調(diào)節(jié)劑5-15、懸浮劑0. 2-5、分散穩(wěn)定劑0. 5_10、潤(rùn)滑劑5_20、防銹劑0. 5_5、 防腐殺菌劑0-2、消泡劑0-2和補(bǔ)足100份總量余量的去離子水。進(jìn)一步，按重量份包括下列組分按重量份包括下列組分螯合劑0. 5、PH值調(diào)節(jié)劑12、懸浮劑0. 2、分散穩(wěn)定劑2. 2、潤(rùn)滑劑13、防銹劑2、防腐殺菌劑0. 2、消泡劑0. 2和去離子水69. 7 ；進(jìn)一步，所述螯合劑為EDTA、EDTA 二鈉、聚天冬胺酸鈉鹽、聚環(huán)氧琥珀酸鈉鹽、乙二胺四甲叉磷酸鹽、檸檬酸鈉和羥基乙酸鹽等中的一種或兩種以上的混合物；進(jìn)一步，所述pH值調(diào)節(jié)劑為三乙醇胺、二乙烯三胺、四甲基氫氧化胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺、異丙醇胺、三異丙醇胺、羥乙基乙二胺、乙二胺和二乙胺等中的一種或兩種以上的混合物；進(jìn)一步，所述懸浮劑為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯酸、葡萄糖酸鹽、低分子量聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、明膠、椰子油酸乙醇酰胺和水溶性聚醚中的一種或兩種以上組成的混合物；進(jìn)一步，所述潤(rùn)滑劑為油酸、妥爾油、太古油、己二酸、二聚酸、硼酸、磷酸三乙酯、 醇醚磷酸單酯乙醇胺鹽、聚乙二醇和丙三醇中的一種或兩種以上的混合物；進(jìn)一步，所述分散穩(wěn)定劑為六偏磷酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、 十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇、聚馬來(lái)酸、馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物、多元醇磷酸酯和聚氧乙烯基醇醚中的一種或兩種以上組成的混合物；進(jìn)一步，所述防銹劑為苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、癸二酸、烯基丁二酸、十二酸、正辛酸和異辛酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述防腐殺菌劑為氯化鈉、苯甲酸鈉、碳酸鈉、烏洛托品、肌氨酸鈉、三丹油和山梨酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑。本發(fā)明還公開了一種用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液的使用方法，將研磨液與水按比例1 1 20稀釋后，與磨料混合使用，稀釋液與磨料按照重量比例50 500 1調(diào)配使用。進(jìn)一步，將研磨液與水按比例1 10稀釋后，與磨料混合使用，稀釋液與磨料按照重量比例200 1調(diào)配使用。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液及其使用方法，研磨液中懸浮劑和分散穩(wěn)定劑的合理配伍，增大磨料的分子間排斥力和靜電排斥力以及空間位阻作用，從而顯著增強(qiáng)了磨料粒子在體系中的懸浮性和分散穩(wěn)定性；采用合理的潤(rùn)滑劑、螯合劑和PH值調(diào)節(jié)劑等，形成對(duì)晶片材料和磨料粒子的保護(hù)，減緩了磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，從而降低劃傷等缺陷；采用各種水性添加劑和環(huán)保材料配制成水性研磨液，成本低，易于后續(xù)清洗；本發(fā)明是在堿性條件下，有利于對(duì)各種規(guī)格磨料(如金剛石、碳化硅和氧化鋁等)具有良好的懸浮性和分散穩(wěn)定性，針對(duì)于硬脆性材料的超精研磨中使用，解決了各種不同硬脆性材料特別是高硬度材料的高精度研磨，不易產(chǎn)生劃痕和腐蝕等缺陷，且研磨速率高，后續(xù)清洗方便；本發(fā)明與水按比例稀釋后，再與磨料混合使用，具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能和防銹性能，對(duì)各種規(guī)格的不同磨料如金剛石、碳化硅和氧化鋁等均具有良好的懸浮能力和分散能力，在48h內(nèi)，混合液顏色均一，無(wú)沉淀，在研磨機(jī)上對(duì)晶片進(jìn)行研磨，研磨后用水超聲清洗，晶片表面光潔度好，無(wú)劃痕和腐蝕坑等缺陷，表面粗糙度可達(dá)到2微米以內(nèi)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本實(shí)施例的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，按重量份包括下列組分螯合劑0. 5、PH值調(diào)節(jié)劑12、懸浮劑0. 2、分散穩(wěn)定劑2. 2、潤(rùn)滑劑13、防銹劑2、防腐殺菌劑 0. 2、消泡劑0. 2和去離子水69. 7。以上成分在試驗(yàn)稱取時(shí)均按照重量份X IOg進(jìn)行稱取， 以下實(shí)施例方式相同。本實(shí)施例及下述實(shí)施例制備過程相同，制備過程中，先將潤(rùn)滑劑和防銹劑溶于pH 值調(diào)節(jié)劑內(nèi)后加入到去離子水中，至完全溶解后加入其它組分，攪拌至至透明、均勻即得水性研磨液。本實(shí)施例中，所述螯合劑為EDTA (乙二胺四乙酸)、EDTA 二鈉、聚天冬胺酸鈉鹽、聚環(huán)氧琥珀酸鈉鹽、乙二胺四甲叉磷酸鹽、檸檬酸鈉和羥基乙酸鹽等中的一種或兩種以上的混合物，總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別， 特別是與潤(rùn)滑劑相配合，形成對(duì)晶片材料和磨料粒子的保護(hù)，減緩了磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，從而降低劃傷等缺陷；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他螯合劑并，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差(特別是對(duì)于磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，降低劃傷等缺陷方面)，但對(duì)于優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，pH值調(diào)節(jié)劑為三乙醇胺、二乙烯三胺、四甲基氫氧化胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺、異丙醇胺、三異丙醇胺、羥乙基乙二胺、乙二胺和二乙胺等中的一種或兩種以上的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別。本實(shí)施例中，懸浮劑為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯酸、葡萄糖酸鹽、低分子量聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、明膠、椰子油酸乙醇酰胺和水溶性聚醚中的一種或兩種以上組成的混合物；所述分散穩(wěn)定劑為六偏磷酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇、聚馬來(lái)酸、 馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物、多元醇磷酸酯和聚氧乙烯基醇醚中的一種或兩種以上組成的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，均能增大磨料的分子間排斥力和靜電排斥力以及空間位阻作用，從而顯著增強(qiáng)了磨料粒子在體系中的懸浮性和分散穩(wěn)定性，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他懸浮劑和分散穩(wěn)定劑，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差(懸浮性和分散穩(wěn)定性)，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，潤(rùn)滑劑為油酸、妥爾油、太古油、己二酸、二聚酸、硼酸、磷酸三乙酯、 醇醚磷酸單酯乙醇胺鹽、聚乙二醇和丙三醇中的一種或兩種以上的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，均能與螯合劑配合有效形成對(duì)晶片材料和磨料粒子的保護(hù)， 減緩了磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，從而降低劃傷等缺陷，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他潤(rùn)滑劑，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，防銹劑為苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、癸二酸、烯基丁二酸、十二酸、正辛酸和異辛酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述防腐殺菌劑為氯化鈉、苯甲酸鈉、碳酸鈉、烏洛托品、肌氨酸鈉、三丹油和山梨酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)(特別是防銹性和防腐性)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他防銹劑和防腐殺菌劑，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，消泡劑有機(jī)硅類消泡劑，如乳化硅油；總量按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別。具體的成分實(shí)施例配置IOOOg水性研磨液取50g潤(rùn)滑劑1 (油酸)、20g防銹劑(癸二酸)，溶于120g pH值調(diào)節(jié)劑(三乙醇胺)中，攪拌十分鐘后，加入去離子水697g，攪拌至全部溶解后，再依次加入5g螯合劑 (EDTA)、12g分散穩(wěn)定劑1 (六偏磷酸鈉)、IOg分散穩(wěn)定劑2 (十二烷基磺酸鈉)、2g防腐殺菌劑(苯甲酸鈉)、2g懸浮劑(羧甲基纖維素鈉)，攪拌至全部溶解后，再依次加入50g潤(rùn)滑劑2(聚乙二醇(分子量為600))、50g潤(rùn)滑劑3 (甘油)、2g消泡劑(二甲基硅油)，攪拌至透明、均勻即得水性研磨液。本實(shí)施例所得產(chǎn)品本發(fā)明制得的水性研磨液，與水按比例(1 10)稀釋后，與磨料(如金剛石、碳化硅和氧化鋁等)混合使用，稀釋液與磨料按照重量比例O00 1)調(diào)配。稀釋液具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能和防銹性能，對(duì)各種規(guī)格的不同磨料如金剛石、碳化硅和氧化鋁等均具有良好的懸浮能力和分散能力，在60h內(nèi)，混合液顏色均一，無(wú)沉淀。用此液在研磨機(jī)上對(duì)晶片進(jìn)行研磨，研磨后用水超聲清洗，晶片表面光潔度好，無(wú)劃痕和腐蝕坑等缺陷，表面粗糙度可達(dá)到1.4微米以內(nèi)。實(shí)施例二本實(shí)施例的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，按重量份包括下列組分螯合劑0. 1、PH值調(diào)節(jié)劑5、懸浮劑0. 2、分散穩(wěn)定劑10、潤(rùn)滑劑20、防銹劑0. 5、防腐殺菌劑2 和去離子水62. 2。本實(shí)施例中，所述螯合劑為EDTA、EDTA 二鈉、聚天冬胺酸鈉鹽、聚環(huán)氧琥珀酸鈉鹽、乙二胺四甲叉磷酸鹽、檸檬酸鈉和羥基乙酸鹽等中的一種或兩種以上的混合物，總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別，特別是與潤(rùn)滑劑相配合，形成對(duì)晶片材料和磨料粒子的保護(hù)，減緩了磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，從而降低劃傷等缺陷；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他螯合劑并，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差(特別是對(duì)于磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，降低劃傷等缺陷方面)，但對(duì)于優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，pH值調(diào)節(jié)劑為三乙醇胺、二乙烯三胺、四甲基氫氧化胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺、異丙醇胺、三異丙醇胺、羥乙基乙二胺、乙二胺和二乙胺等中的一種或兩種以上的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別。本實(shí)施例中，懸浮劑為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯酸、葡萄糖酸鹽、低分子量聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、明膠、椰子油酸乙醇酰胺和水溶性聚醚中的一種或兩種以上組成的混合物；所述分散穩(wěn)定劑為六偏磷酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇、聚馬來(lái)酸、 馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物、多元醇磷酸酯和聚氧乙烯基醇醚中的一種或兩種以上組成的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，均能增大磨料的分子間排斥力和靜電排斥力以及空間位阻作用，從而顯著增強(qiáng)了磨料粒子在體系中的懸浮性和分散穩(wěn)定性，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他懸浮劑和分散穩(wěn)定劑，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差(懸浮性和分散穩(wěn)定性)，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，潤(rùn)滑劑為油酸、妥爾油、太古油、己二酸、二聚酸、硼酸、磷酸三乙酯、 醇醚磷酸單酯乙醇胺鹽、聚乙二醇和丙三醇中的一種或兩種以上的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，均能與螯合劑配合有效形成對(duì)晶片材料和磨料粒子的保護(hù)， 減緩了磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，從而降低劃傷等缺陷，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他潤(rùn)滑劑， 并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，防銹劑為苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、癸二酸、烯基丁二酸、十二酸、正辛酸和異辛酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述防腐殺菌劑為氯化鈉、苯甲酸鈉、碳酸鈉、烏洛托品、肌氨酸鈉、三丹油和山梨酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)(特別是防銹性和防腐性)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他防銹劑和防腐殺菌劑，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，消泡劑有機(jī)硅類消泡劑，如乳化硅油；總量按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別。具體的成分實(shí)施例配置IOOOg水性研磨液取20g潤(rùn)滑劑(二聚酸)溶于30g pH值調(diào)節(jié)劑(三乙醇胺)和20g pH值調(diào)節(jié)劑 (羥乙基乙二胺)的混合液中，攪拌十分鐘后，加入去離子水622g，攪拌至全部溶解后，再依次加入180g潤(rùn)滑劑(磷酸三乙酯)、lg螯合劑(EDTA -2Na)、50g分散穩(wěn)定劑(氨基三甲叉膦酸)、50g分散穩(wěn)定劑(0P-10)、3g防銹劑(正辛酸)、2g防銹劑(苯并三氮唑)、20g防腐殺菌劑(三丹油)，攪拌至全部溶解后，再依次加入2g懸浮劑(明膠)，攪拌至透明、均勻即得水性研磨液。本實(shí)施例所得產(chǎn)品本發(fā)明制得的水性研磨液，與水按比例(1 1)稀釋后，與磨料 (如金剛石、碳化硅和氧化鋁等)混合使用，稀釋液與磨料按照重量比例(50 1)調(diào)配。稀釋液具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能和防銹性能，對(duì)各種規(guī)格的不同磨料如金剛石、碳化硅和氧化鋁等均具有良好的懸浮能力和分散能力，在48h內(nèi)，混合液顏色均一，無(wú)明顯沉淀。用此液在研磨機(jī)上對(duì)晶片進(jìn)行研磨，研磨后用水超聲清洗，晶片表面光潔度好，無(wú)明顯劃痕和腐蝕坑等缺陷，表面粗糙度可達(dá)到1.8微米以內(nèi)。實(shí)施例三本實(shí)施例的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，按重量份包括下列組分螯合劑5、pH值調(diào)節(jié)劑15、懸浮劑5、分散穩(wěn)定劑0. 5、潤(rùn)滑劑5、防銹劑5、消泡劑2和去離子水 62. 5。本實(shí)施例中，所述螯合劑為EDTA、EDTA 二鈉、聚天冬胺酸鈉鹽、聚環(huán)氧琥珀酸鈉鹽、乙二胺四甲叉磷酸鹽、檸檬酸鈉和羥基乙酸鹽等中的一種或兩種以上的混合物，總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別，特別是與潤(rùn)滑劑相配合，形成對(duì)晶片材料和磨料粒子的保護(hù)，減緩了磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，從而降低劃傷等缺陷；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他螯合劑并，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差(特別是對(duì)于磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，降低劃傷等缺陷方面)，但對(duì)于優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，pH值調(diào)節(jié)劑為三乙醇胺、二乙烯三胺、四甲基氫氧化胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺、異丙醇胺、三異丙醇胺、羥乙基乙二胺、乙二胺和二乙胺等中的一種或兩種以上的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別。本實(shí)施例中，懸浮劑為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯酸、葡萄糖酸鹽、低分子量聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、明膠、椰子油酸乙醇酰胺和水溶性聚醚中的一種或兩種以上組成的混合物；所述分散穩(wěn)定劑為六偏磷酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇、聚馬來(lái)酸、 馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物、多元醇磷酸酯和聚氧乙烯基醇醚中的一種或兩種以上組成的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，均能增大磨料的分子間排斥力和靜電排斥力以及空間位阻作用，從而顯著增強(qiáng)了磨料粒子在體系中的懸浮性和分散穩(wěn)定性，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他懸浮劑和分散穩(wěn)定劑，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差(懸浮性和分散穩(wěn)定性)，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，潤(rùn)滑劑為油酸、妥爾油、太古油、己二酸、二聚酸、硼酸、磷酸三乙酯、 醇醚磷酸單酯乙醇胺鹽、聚乙二醇和丙三醇中的一種或兩種以上的混合物；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，均能與螯合劑配合有效形成對(duì)晶片材料和磨料粒子的保護(hù)， 減緩了磨料粒子對(duì)晶片材料的直接接觸的機(jī)械作用力和進(jìn)一步的腐蝕作用，從而降低劃傷等缺陷，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他潤(rùn)滑劑， 并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，防銹劑為苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、癸二酸、烯基丁二酸、十二酸、正辛酸和異辛酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述防腐殺菌劑為氯化鈉、苯甲酸鈉、碳酸鈉、烏洛托品、肌氨酸鈉、三丹油和山梨酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑；總量均按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)(特別是防銹性和防腐性)并無(wú)明顯差別；當(dāng)然，按上述重量份也采用了其他防銹劑和防腐殺菌劑，并制成樣品，各項(xiàng)指標(biāo)均較上述成分差，但性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施例中，消泡劑有機(jī)硅類消泡劑，如乳化硅油；總量按上述重量份添加并分別制成樣品，所得產(chǎn)品各種試驗(yàn)參數(shù)并無(wú)明顯差別。具體的成分實(shí)施例配置IOOOg水性研磨液取20g潤(rùn)滑劑(妥爾油)、20g潤(rùn)滑劑(硼酸)、50g防銹劑(十二酸)，溶于120g PH值調(diào)節(jié)劑(異丙醇胺)、30g pH值調(diào)節(jié)劑(2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺)混合液中，攪拌十分鐘后，加入去離子水625g，攪拌至全部溶解后，再依次加入50g螯合劑(乙二胺四甲叉磷酸鹽)、3g分散穩(wěn)定劑(吐溫-80)、2g分散穩(wěn)定劑(羥基亞乙基二膦酸)、20g懸浮劑 (聚乙烯醇(分子量為1500))、15g懸浮劑(葡萄糖酸鈉)、15g懸浮劑(椰子油酸乙醇酰胺)，攪拌至全部溶解后，再依次加入IOg潤(rùn)滑劑(甘油)、20g消泡劑(乳化硅油)，攪拌至透明、均勻即得水性研磨液。本實(shí)施例所得產(chǎn)品本發(fā)明制得的水性研磨液，與水按比例(1 1)稀釋后，與磨料 (如金剛石、碳化硅和氧化鋁等)混合使用，稀釋液與磨料按照重量比例(50 1)調(diào)配。稀釋液具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能和防銹性能，對(duì)各種規(guī)格的不同磨料如金剛石、碳化硅和氧化鋁等均具有良好的懸浮能力和分散能力，在48h內(nèi)，混合液顏色均一，無(wú)明顯沉淀。用此液在研磨機(jī)上對(duì)晶片進(jìn)行研磨，研磨后用水超聲清洗，晶片表面光潔度好，無(wú)明顯劃痕和腐蝕坑等缺陷，表面粗糙度可達(dá)到2微米以內(nèi)。由此可見，本發(fā)明制得的切削液兌水稀釋后使用，能用水按比例(1 10 1 30)稀釋，稀釋液具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能、防銹性能及沉降性能，稀釋液的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過GB6144-85有關(guān)指標(biāo)。該切削液使用壽命長(zhǎng)，集中油池?fù)Q油周期為2. 5_3年以上，單機(jī)油池?fù)Q油周期為6-12個(gè)月，減少了排放，且廢液中不含亞硝酸鹽等有害物質(zhì)，對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有益；而對(duì)于以上技術(shù)效果，實(shí)施例一的配比以及工藝參數(shù)，使用效果最好，明顯優(yōu)于其它實(shí)施例，為最佳。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于按重量份包括下列組分螯合劑0. 1-5、PH值調(diào)節(jié)劑5-15、懸浮劑0. 2-5、分散穩(wěn)定劑0. 5_10、潤(rùn)滑劑5_20、防銹劑0. 5-5、防腐殺菌劑0-2、消泡劑0-2和補(bǔ)足100份總量余量的去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于按重量份包括下列組分螯合劑0. 5、pH值調(diào)節(jié)劑12、懸浮劑0. 2、分散穩(wěn)定劑2. 2、潤(rùn)滑劑13、防銹劑2、防腐殺菌劑0. 2、消泡劑0. 2和去離子水69. 7。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于所述螯合劑為EDTA、EDTA 二鈉、聚天冬胺酸鈉鹽、聚環(huán)氧琥珀酸鈉鹽、乙二胺四甲叉磷酸鹽、檸檬酸鈉和羥基乙酸鹽等中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于所述 PH值調(diào)節(jié)劑為三乙醇胺、二乙烯三胺、四甲基氫氧化胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺、異丙醇胺、三異丙醇胺、羥乙基乙二胺、乙二胺和二乙胺等中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于所述懸浮劑為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯酸、葡萄糖酸鹽、低分子量聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、明膠、椰子油酸乙醇酰胺和水溶性聚醚中的一種或兩種以上組成的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于所述潤(rùn)滑劑為油酸、妥爾油、太古油、己二酸、二聚酸、硼酸、磷酸三乙酯、醇醚磷酸單酯乙醇胺鹽、聚乙二醇和丙三醇中的一種或兩種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于所述分散穩(wěn)定劑為六偏磷酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、氨基三甲叉膦酸、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇、聚馬來(lái)酸、馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物、多元醇磷酸酯和聚氧乙烯基醇醚中的一種或兩種以上組成的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液，其特征在于所述防銹劑為苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、癸二酸、烯基丁二酸、十二酸、正辛酸和異辛酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述防腐殺菌劑為氯化鈉、苯甲酸鈉、碳酸鈉、烏洛托品、肌氨酸鈉、三丹油和山梨酸等中的一種或兩種以上的混合物；所述消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑。
9.一種權(quán)利要求1所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液的使用方法，其特征在于將研磨液與水按比例1 1 20稀釋后，與磨料混合使用，稀釋液與磨料按照重量比例50 500 1調(diào)配使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液的使用方法，其特征在于將研磨液與水按比例1 10稀釋后，與磨料混合使用，稀釋液與磨料按照重量比例 200 1調(diào)配使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于硬脆性材料超精研磨的水性研磨液及其使用方法，研磨液包括螯合劑0.1-5、pH值調(diào)節(jié)劑5-15、懸浮劑0.2-5、分散穩(wěn)定劑0.5-10、潤(rùn)滑劑5-20、防銹劑0.5-5、防腐殺菌劑0-2、消泡劑0-2和補(bǔ)足100份總量余量的去離子水；本發(fā)明在堿性條件下，有利于對(duì)各種規(guī)格磨料，具有良好的懸浮性和分散穩(wěn)定性，解決了各種不同硬脆性材料特別是高硬度材料的高精度研磨，不易產(chǎn)生劃痕和腐蝕坑等缺陷，且研磨速率高，后續(xù)清洗方便；與磨料混合配合使用，具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能和防銹性能，在48h內(nèi)，混合液顏色均一，無(wú)沉淀，在研磨機(jī)上對(duì)晶片進(jìn)行研磨，研磨后用水超聲清洗，晶片表面光潔度好，無(wú)劃痕和腐蝕坑等缺陷，表面粗糙度可達(dá)到2微米以內(nèi)。
文檔編號(hào)B24B37/04GK102311718SQ201110105589
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者張葵濤, 汪小龍 申請(qǐng)人:東莞市安美潤(rùn)滑科技有限公司