CN106147614A - 硬质陶瓷抛光液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于蓝宝石抛光的硬质陶瓷抛光液，其特征在于：有效成份含有1)莫氏硬度大于7的硬质研磨剂；2)莫氏硬度小于7的软质研磨剂；3)含氮聚合物羧酸有机物缓冲剂以及4)表面活性剂，抛光液的pH值用PH调节剂调节至12.0-13.5。先将硬质研磨剂与软质研磨剂分散在水中，搅拌均匀，再依次加入缓冲剂、表面活性剂，得到悬浮液，最后调节悬浮液的pH值。该抛光液抛光效率高、抛光寿命长，抛光过程中不易出现板结、利于后续清洗。

Description

硬质陶瓷抛光液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于蓝宝石抛光的抛光液及其制备方法，特别涉及一种硬质陶瓷抛光液及其制备方法。

背景技术

当前市场上的蓝宝石精抛抛光液主要以硅溶胶做抛光摩擦剂。在碱性pH10-11件下，硅溶胶的水合氧化硅与蓝宝石表面形成硅酸铝，在机械力的帮助下将坚硬的蓝宝石进行切削、抛光。但现在市场上的硅溶胶类蓝宝石抛光液固含量高，即硅溶胶的含量较高，由于水合作用，在抛光工艺过程中容易板结，并容易在蓝宝石表面风干，不宜于后续的清洗工艺，且抛光效率低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种硬质陶瓷抛光液，目的是解决现有技术问题，提供一种抛光效率高、抛光寿命长，抛光过程中不易出现板结、利于后续清洗的高效镜面蓝宝石抛光液。

本发明的另一个目的是提供一种硬质陶瓷抛光液的制备方法。

本发明解决问题采用的技术方案是：

一种硬质陶瓷抛光液，有效成份含有1)莫氏硬度大于7的硬质研磨剂；2)莫氏硬度小于7的软质研磨剂；3)含氮羧酸有机聚合物缓冲剂以及4)表面活性剂，抛光液的pH值用PH调节剂调节至12.0-13.5。

所述硬质研磨剂、软质研磨剂、含氮聚合物羧酸有机物缓冲液、表面活性剂依次占抛光液总质量的10.0％～30.0％、1.0～10.0％、0.05％～5.0％、0.05％～3.0％。

所述硬质研磨剂选自粒径为30～1200nm的氧化铝、碳化硅、碳化硼中的一种或多种的混合；软质研磨剂包含硅溶胶，和/或氧化铝溶胶、氢氧化铈溶胶中的一种或两种的混合物；

优选的，硬质研磨剂为粒径为30～1200nm的氧化铝，软质研磨剂为硅溶胶。

所述氧化铝是α-氧化铝。

所述PH调节剂选自碱金属氢氧化物、有机胺、有机氢氧化铵中的一种或其多种的混合。

优选的，抛光液PH为12.5-13.0。

以上所述的硬质陶瓷抛光液用于对蓝宝石抛光。

所述的陶瓷抛光液的制备方法，先将硬质研磨剂与软质研磨剂分散在水中，搅拌均匀，再依次加入含氮羧酸有机聚合物缓冲剂、表面活性剂，得到悬浮液，最后将悬浮液的pH值用PH调节剂调整到12.0～13.5。

本发明中通过合适的pH值控制氧化物陶瓷表面的双电层性能，有效水合、软化坚硬的蓝宝石表面，通过硬质、软质研磨剂共同作用，实现高效、优质表面的蓝宝石的抛光。与纯硅溶胶抛光液容易在抛光温度条件下干燥凝结(俗称结晶)不同，氧化铝/硅溶胶复合抛光液风干后可以被再分散、再利用而不导致划伤的产生。同时与纯硅溶胶不同，主要研磨剂氧化铝不与蓝宝石表面化学结合，大大降低了后续清洗工艺的负担。本发明产品与传统蓝宝石抛光液不同，在水合催化剂的作用下，蓝宝石抛光切削率在pH 12.0～13.0范围内突然升高。少量硅溶胶的存在可以降低蓝宝石表面的粗糙度，改善蓝宝石表面光洁度。

本发明的有益效果：1.氧化铝、硅溶胶这两种硬质、软质研磨剂共同存在与抛光液中，其抛光液在抛光过程中可减少板结，且风干后可以被再分散、再利用而不导致划伤的产生，利于后续清洗。

2.抛光效率高。传统采用硅溶胶作为研磨剂的c相蓝宝石抛光液的切削率随pH增大而逐渐增大，但这种增大效果并非显著。本发明创造在pH 12.0～13.5范围内，通过水合催化剂的作用突然高升，其效率高达10μm/小时以上，同时延长抛光液的使用寿命。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明目的在于发明一种抛光效率高、抛光寿命长，抛光过程中不易出现板结、利于后续清洗的高效镜面蓝宝石抛光液,含有1)莫氏硬度大于7的硬质研磨剂；2)莫氏硬度小于7的软质研磨剂；3)含氮聚合物羧酸有机物缓冲剂以及4)表面活性剂，抛光液的pH值用PH调节剂调节至12.0-13.5。其抛光效率在pH12.0～13.5范围内，突然高升，其效率高达10μm/小时以上。

一、实施例1：

制备十份如下悬浮液：在720g水中，加入200克粒径约0.8微米的alpha氧化铝、60g硅溶胶，搅拌均匀，后依次加入15g聚乙醇胺乙酸乙酯、以及5g聚乙二醇十二烷基醚表面活性剂，搅拌均匀。最后用氢氧化钾将pH调到10，11，11.5，12.0，12.3，12.6，12.9，13，13.5，14.0供蓝宝石抛光使用。将所制样品在圣高单面抛光机上抛光。下压：7psi，下盘转速50RPM，抛光液流速：100ml/分钟，抛光垫为Rohm Haas的IC1000。抛光时间20分钟。2”A-面蓝宝石晶片用于抛光测试。该系列抛光液抛光速率分别为8、11、13、32、66、80、71、48、29、20纳米/分钟。抛光机以及抛光材料表面无沉积。

二、实施例2：

制备七份如下悬浮液：在700g水中，加入250克粒径约0.02、0.10、0.20、0.40、0.60、0.8、2.0微米的alpha氧化铝、50g硅溶胶、30g聚乙醇胺乙酸乙酯、以及20g PEO-PPO-PEO嵌段共聚物，搅拌均匀。最后用三乙醇胺以及氢氧化钾将pH调到12.5，供蓝宝石抛光使用。

将所制样品在圣高单面抛光机上抛光。下压：5psi，下盘转速50RPM，抛光液流速：100ml/分钟，Suba 1200抛光垫。抛光时间20分钟。2〞C-面蓝宝石晶片(表面粗糙度400微米)用于抛光测试。该系列抛光液抛光速率分别为26、107、123、189、222、171、126纳米/分钟，抛光机以及抛光产料表面无沉积。

从结果可以看出，样品1氧化铝粒径过小，其抛光速率较低。尽管氧化铝粒径过大时其抛光速率符合要求，但样品2至5抛光后其表面粗糙度小于2nm,而样品7的表面粗糙度大于2nm,达不到光学标准要求。

表1

三、实施例3：

制备三份如下悬浮液：在700g水中，加入50克，100克以及200克粒径约0.40微米的alpha氧化铝、50g硅溶胶、30g聚乙醇胺乙酸乙酯、以及20gPEO-PPO-PEO嵌段共聚物，搅拌均匀。最后用四丁基氢氧化铵将pH调到13.5，供蓝宝石抛光使用。

将所制样品在圣高单面抛光机上抛光。下压：5psi，下盘转速50RPM，抛光液流速：100ml/分钟,Suba 1200抛光垫。抛光时间30分钟。4”C-面蓝宝石晶片(表面粗糙度800微米)用于抛光测试。该系列抛光液抛光速率分别为107、123、129纳米/分钟。抛光机以及抛光产料表面无沉积。

比较例：

制备如下悬浮液：在740g水中，加入250克粒径约0.40微米的alpha氧化铝，最后用碱将pH调到12.5，供蓝宝石抛光使用。无搅拌情况下，抛光液很快沉淀，几天后严重板结，难于再次分散。

将所制样品在圣高单面抛光机上抛光。下压：5psi，下盘以及载盘转速100RPM，抛光液流速：100ml/分钟，Suba 1200抛光垫。抛光时间20分钟。4”C-面蓝宝石晶片(表面粗糙度400微米)用于抛光测试。该系列抛光液抛光速率分别为73纳米/分钟。蓝宝石表面粗糙，抛光机以及抛光垫上氧化铝沉积严重。

该比较例说明没有硅溶胶存在，氧化铝容易板结，无法批量生产，而硅溶胶的存在可以降低抛光蓝宝石表面的粗糙度。

Claims (9)

1.一种硬质陶瓷抛光液，其特征在于：有效成份含有1)莫氏硬度大于7的硬质研磨剂；2)莫氏硬度小于7的软质研磨剂；3)含氮聚合物羧酸有机物缓冲剂以及4)表面活性剂，抛光液的pH值用PH调节剂调节至12.0-13.5。

2.如权利要求1中所述的硬质陶瓷抛光液，其特征在于：所述硬质研磨剂、软质研磨剂、含氮聚合物羧酸有机物缓冲液、表面活性剂依次占抛光液总质量的10.0％～30.0％、1.0～10.0％、0.05％～5.0％、0.05％～3.0％。

3.如权利要求1或2所述的硬质陶瓷抛光液，其特征在于：所述硬质研磨剂选自粒径为30～1200nm的氧化铝、碳化硅、碳化硼中的一种或多种的混合；软质研磨剂包含硅溶胶，和/或氧化铝溶胶、氢氧化铈溶胶中的一种或两种的混合物。

4.如权利要求3中所述的硬质陶瓷抛光液，其特征在于：优选的，硬质研磨剂为粒径为30～1200nm的氧化铝，软质研磨剂为硅溶胶。

5.如权利要求4中所述的硬质陶瓷抛光液，其特征在于：所述氧化铝是α-氧化铝。

6.如权利要求1中所述的硬质陶瓷抛光液，其特征在于：所述PH调节剂选自碱金属氢氧化物、有机胺、有机氢氧化铵中的一种或其多种的混合。

7.如权利要求1中所述的硬质陶瓷抛光液，其特征在于：优选的，抛光液PH为12.5-13.0。

8.如权利要求1至7中任一所述的硬质陶瓷抛光液用于对蓝宝石抛光。

9.如权利要求1至8中任一所述的陶瓷抛光液的制备方法，其特征在于：先将硬质研磨剂与软质研磨剂分散在水中，搅拌均匀，再依次加入含氮羧酸有机聚合物缓冲剂、表面活性剂，得到悬浮液，最后将悬浮液的pH值用PH调节剂调整到12.0～13.5。