CN105647394A - 一种水性金刚石抛光液及其制备方法 - Google Patents

一种水性金刚石抛光液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种水性金刚石抛光液及其制备方法，涉及研磨和抛光技术领域，其水性金刚石抛光液，是由下列重量百分比的原料制备而成：金刚石微粉0.1－10、润湿剂1－10、分散剂0.1－10、悬浮剂0.5－10、防腐剂0.1－0.5、消泡剂0.1－0.5、pH调节剂0.1－5、去离子水54－98；其制备步骤如下：⑴、初混一；⑵、初混二；⑶、复混一；⑷、复混二；⑸、复混三；具有切削速率高、被加工产品的表面粗糙度低等特点，适用于硬质合金、宝石、陶瓷、光学玻璃和不锈钢等材料的抛光加工。

Description

一种水性金刚石抛光液及其制备方法
技术领域
本发明涉及研磨和抛光技术领域，特别是一种水性金刚石抛光液及其制备方法。
背景技术
金刚石是目前已知自然界中最硬的物质，以其无与伦比的高硬度和优良的机械物理性能，成为各种坚硬材料的加工工具。金刚石微粉作为最硬的一种超细磨料，已经被广泛用于机械、石油、陶瓷、航天、电子、光学仪器、军工工业等领域，是研磨抛光硬质合金、宝石、陶瓷、光学玻璃等高硬材料的理想原料。高硬度的金刚石微粉为球形或椭球形，用于研磨抛光不会划伤被研磨体，可以制成研磨膏、气雾剂、抛光液等抛光产品。其中水基金刚石抛光液具有环保、无腐蚀性、成本低、抛光效率高、易清洗等特点，在各领域得到越来越多的应用。因金刚石微粉的比重大，在水中很容易沉降，会导致在加工过程中金刚石颗粒的不均匀，影响抛光质量和抛光效率。
中国专利(专利申请号为201310297761.3)公开的“水性金刚石抛光液及其制备方法”，由下列重量分数的组分组成：金刚石微粉：0.01％－10％；分散剂：0.2％－6％；悬浮剂：0.1％－3％；pH调节剂：0.1％－5％；杀菌剂：0.1％－0.5％；消泡剂：0.1％－0.5％；悬浮助剂：2％－50％；去离子水：40％－80％。
另一中国专利(专利申请号为200510030024.2)公开的“水基金刚石抛光液及其制备方法”，由下列重量份数的组分组成：特制的金刚石微粉：0.001－10、分散剂：0.02－4份、悬浮剂：0.01－5份、悬浮助剂：0.01－1份、PH调节剂：0.1－1.5份、防腐剂：0.1－0.5份、去离子水：60－99份。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切削速率高、被加工产品的表面粗糙度低的水性金刚石抛光液，并提供其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是发明一种水性金刚石抛光液，是由下列重量百分比的原料制备而成：
金刚石微粉0.1－10润湿剂1－10分散剂0.1－10
悬浮剂0.5－10防腐剂0.1－0.5消泡剂0.1－0.5
pH调节剂0.1－5去离子水54－98；
所述的分散剂为多元醇、乙二胺、三乙醇胺中的一种或多种的混合物，当为二种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例；
所述的悬浮剂为聚乙烯吡咯烷酮；
所述的消泡剂为有机硅消泡剂。
所述金刚石(可为单晶，也可为多晶)微粉的粒径为0.5－20μm。
所述润湿剂为乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、丁基萘磺酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或几种的混合物，当为二种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠、丙酸钙、双乙酸钠、乳酸钠、对羟基苯甲酸丙酯、异噻唑啉酮、乳酸链球菌素、过氧化氢中的一种或几种的混合物，当为二种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
所述pH调节剂为氢氧化钠、氨水、乙醇胺、三乙醇胺、盐酸、硝酸、磷酸中的一种。
与此同时，还提供一种水性金刚石抛光液的制备方法，其制备步骤如下：
⑴、初混一：将金刚石微粉与润湿剂、去离子水总重量的8－15％混合，混合时间0.5－1h，得初混液一，备用；
⑵、初混二：将分散剂和剩余的去离子水混合，混合时间0.5－1h，得初混液二，备用；
⑶、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌0.5－1h，得复混液一，备用；
⑷、复混二：向复混液一中加入悬浮剂，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为0.5－1h，备用；
⑸、复混三：向复混液二中加入防腐剂和消泡剂，搅拌均匀。并用pH调节剂调节pH值为5－10，即得水性金刚石抛光液。
所述初混一和/或初混二步骤中的混合方法为机械搅拌、超声振荡、机械球磨中的一种或几种的配合。
所述复混二步骤中的分散方法为机械搅拌、超声振荡、机械球磨中的一种或几种的配合。
本发明的水性金刚石抛光液及其制备方法，工艺比较简单，设备投资少，解决了金刚石在水中易沉降的问题，获得了在水中稳定悬浮的金刚石抛光液，其切削速率较市售同类产品提高18％以上，用于加工产品后的表面粗糙度降低8％以上。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。
实施例一：
本实施例的制备过程如下：
⑴、备料：分别称取粒径为5μm(单晶)金刚石微粉1克、十二烷基硫酸钠(润湿剂)1克、多元醇(分散剂)5克、聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)8克、苯甲酸钠(防腐剂)0.5克、有机硅消泡剂(消泡剂)0.5克、三乙醇胺(pH调节剂)2克、去离子水82克，合计100克，备用；
⑵、初混一：将金刚石微粉与十二烷基硫酸钠(润湿剂)、10克去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液一，备用；
⑶、初混二：将多元醇(分散剂)和剩余的去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液二，备用；
⑷、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌1h，得复混液一，备用；
⑸、复混二：向复混液一中加入聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)，超声振荡，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为1h，备用；
⑹、复混三：向复混液二中加入苯甲酸钠(防腐剂)和有机硅消泡剂(消泡剂)，搅拌均匀，并用三乙醇胺(pH调节剂)调节pH值为8，即得金刚石含量为1％(重量百分比)的水性金刚石抛光液。
实施例二：
本实施例的制备过程如下：
⑴、备料：分别称取粒径为5μm(单晶)金刚石微粉2克、十二烷基硫酸钠(润湿剂)1克、多元醇(分散剂)5克、聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)8克、苯甲酸钠(防腐剂)0.5克、有机硅消泡剂(消泡剂)0.5克、三乙醇胺(pH调节剂)2克、去离子水81克，合计100克，备用；
⑵、初混一：将金刚石微粉与十二烷基硫酸钠(润湿剂)、10克去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液一，备用；
⑶、初混二：将多元醇(分散剂)和剩余的去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液二，备用；
⑷、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌1h，得复混液一，备用；
⑸、复混二：向复混液一中加入聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)，超声振荡，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为1h，备用；
⑹、复混三：向复混液二中加入苯甲酸钠(防腐剂)和有机硅消泡剂(消泡剂)，搅拌均匀，并用三乙醇胺(pH调节剂)调节pH值为8，即得金刚石含量为2％(重量百分比)的水性金刚石抛光液。
实施例三：
本实施例的制备过程如下：
⑴、备料：分别称取粒径为5μm(单晶)金刚石微粉5克、十二烷基硫酸钠(润湿剂)1克、多元醇(分散剂)5克、聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)8克、苯甲酸钠(防腐剂)0.5克、有机硅消泡剂(消泡剂)0.5克、三乙醇胺(pH调节剂)2克、去离子水78克，合计100克，备用；
⑵、初混一：将金刚石微粉与十二烷基硫酸钠(润湿剂)、10克去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液一，备用；
⑶、初混二：将多元醇(分散剂)和剩余的去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液二，备用；
⑷、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌1h，得复混液一，备用；
⑸、复混二：向复混液一中加入聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)，超声振荡，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为1h，备用；
⑹、复混三：向复混液二中加入苯甲酸钠(防腐剂)和有机硅消泡剂(消泡剂)，搅拌均匀，并用三乙醇胺(pH调节剂)调节pH值为8，即得金刚石含量为5％(重量百分比)的水性金刚石抛光液。
实施例四：
本实施例的制备过程如下：
⑴、备料：分别称取粒径为5μm(多晶)金刚石微粉0.5克、十二烷基硫酸钠(润湿剂)1克、多元醇(分散剂)5克、聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)8克、苯甲酸钠(防腐剂)0.5克、有机硅消泡剂(消泡剂)0.5克、三乙醇胺(pH调节剂)2克、去离子水82.5克，合计100克，备用；
⑵、初混一：将金刚石微粉与十二烷基硫酸钠(润湿剂)、10克去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液一，备用；
⑶、初混二：将多元醇(分散剂)和剩余的去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液二，备用；
⑷、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌1h，得复混液一，备用；
⑸、复混二：向复混液一中加入聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)，超声振荡，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为1h，备用；
⑹、复混三：向复混液二中加入苯甲酸钠(防腐剂)和有机硅消泡剂(消泡剂)，搅拌均匀，并用三乙醇胺(pH调节剂)调节pH值为8，即得金刚石含量为0.5％(重量百分比)的水性金刚石抛光液。
实施例五：
本实施例的制备过程如下：
⑴、备料：分别称取粒径为5μm(多晶)金刚石微粉1克、十二烷基硫酸钠(润湿剂)1克、多元醇(分散剂)5克、聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)8克、苯甲酸钠(防腐剂)0.5克、有机硅消泡剂(消泡剂)0.5克、三乙醇胺(pH调节剂)2克、去离子水82克，合计100克，备用；
⑵、初混一：将金刚石微粉与十二烷基硫酸钠(润湿剂)、10克去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液一，备用；
⑶、初混二：将多元醇(分散剂)和剩余的去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液二，备用；
⑷、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌1h，得复混液一，备用；
⑸、复混二：向复混液一中加入聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)，超声振荡，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为1h，备用；
⑹、复混三：向复混液二中加入苯甲酸钠(防腐剂)和有机硅消泡剂(消泡剂)，搅拌均匀，并用三乙醇胺(pH调节剂)调节pH值为8，即得金刚石含量为1％(重量百分比)的水性金刚石抛光液。
实施例六：
本实施例的制备过程如下：
⑴、备料：分别称取粒径为5μm(多晶)金刚石微粉2克、十二烷基硫酸钠(润湿剂)1克、多元醇(分散剂)5克、聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)8克、苯甲酸钠(防腐剂)0.5克、有机硅消泡剂(消泡剂)0.5克、三乙醇胺(pH调节剂)2克、去离子水81克，合计100克，备用；
⑵、初混一：将金刚石微粉与十二烷基硫酸钠(润湿剂)、10克去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液一，备用；
⑶、初混二：将多元醇(分散剂)和剩余的去离子水混合，机械搅拌，混合时间0.5h，得初混液二，备用；
⑷、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌1h，得复混液一，备用；
⑸、复混二：向复混液一中加入聚乙烯吡咯烷酮(悬浮剂)，超声振荡，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为1h，备用；
⑹、复混三：向复混液二中加入苯甲酸钠(防腐剂)和有机硅消泡剂(消泡剂)，搅拌均匀，并用三乙醇胺(pH调节剂)调节pH值为8，即得金刚石含量为2％(重量百分比)的水性金刚石抛光液。
下面的表1是各实施例的水性金刚石抛光液抛光不同工件后的表面粗糙度和去除速率。
表1各实施例抛光不同工件后的表面粗糙度和去除速率
从上表数据可以看出，本发明的各个实施例的去除速率和表面粗糙度均优于市售的同类产品。
本发明的具体实施方案对本发明进行了详细的描述，然而，对于本领域的技术人员而言，显然可以在不脱离本发明实质的情况下对其进行多种变化和修改，所有此类变化和修改的技术方案应认为均落入本申请的权利要求的范围之内。
本发明的水性金刚石抛光液，适用于硬质合金、宝石、陶瓷、光学玻璃和不锈钢等材料的抛光加工。

Claims (8)

1.一种水性金刚石抛光液，其特征在于，是由下列重量百分比的原料制备而成：
金刚石微粉0.1－10润湿剂1－10分散剂0.1－10
悬浮剂0.5－10防腐剂0.1－0.5消泡剂0.1－0.5
pH调节剂0.1－5去离子水54－98；
所述的分散剂为多元醇、乙二胺、三乙醇胺中的一种或多种的混合物，当为二种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例；
所述的悬浮剂为聚乙烯吡咯烷酮；
所述的消泡剂为有机硅消泡剂。
2.根据权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：所述金刚石微粉的粒径为0.5－20μm。
3.根据权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：所述润湿剂为乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、丁基萘磺酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或几种的混合物，当为二种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
4.根据权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠、丙酸钙、双乙酸钠、乳酸钠、对羟基苯甲酸丙酯、异噻唑啉酮、乳酸链球菌素、过氧化氢中的一种或几种的混合物，当为二种以上时，各组分的配比为等重量份或其它比例。
5.根据权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：所述pH调节剂为氢氧化钠、氨水、乙醇胺、三乙醇胺、盐酸、硝酸、磷酸中的一种。
6.根据权利要求1－5中任一项所述水性金刚石抛光液的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
⑴、初混一：将金刚石微粉与润湿剂、去离子水总重量的8－15％混合，混合时间0.5－1h，得初混液一，备用；
⑵、初混二：将分散剂和剩余的去离子水混合，混合时间0.5－1h，得初混液二，备用；
⑶、复混一：在机械搅拌下，将初混液一加入到初混液二中，强力搅拌0.5－1h，得复混液一，备用；
⑷、复混二：向复混液一中加入悬浮剂，分散成悬浮性稳定的复混液二，分散时间为0.5－1h，备用；
⑸、复混三：向复混液二中加入防腐剂和消泡剂，搅拌均匀，并用pH调节剂调节pH值为5－10，即得水性金刚石抛光液。
7.根据权利要求6所述水性金刚石抛光液的制备方法，其特征在于：所述初混一和/或初混二步骤中的混合方法为机械搅拌、超声振荡、机械球磨中的一种或几种的配合。
8.根据权利要求6所述水性金刚石抛光液的制备方法，其特征在于：所述复混二步骤中的分散方法为机械搅拌、超声振荡、机械球磨中的一种或几种的配合。
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