CN107663422B

CN107663422B - 一种陶瓷抛光研磨液

Info

Publication number: CN107663422B
Application number: CN201610612943.9A
Authority: CN
Inventors: 周群飞; 饶桥兵; 彭万春
Original assignee: Lens Technology Co Ltd
Current assignee: Lens Technology Co Ltd
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: CN107663422A

Abstract

本发明提供一种陶瓷抛光研磨液，所述陶瓷抛光研磨液包括白矿油50#、花生油和直径为1～10微米的钻石微粉，且所述白矿油50#与花生油的体积比为0.8～5:1。本发明提供的陶瓷抛光研磨液用于陶瓷抛光后，陶瓷产品的表面粗糙度能稳定在5nm以内。且发明提供的陶瓷抛光研磨液闪点高、燃点高、无色、无味，对陶瓷的磨削效率高，抛光效果好，环保，成本低且能够有效地避免对工作人员所造成的身体伤害，所得陶瓷产品表面光亮度和平整度较好。

Description

一种陶瓷抛光研磨液

技术领域

本发明涉及陶瓷表面处理技术领域，具体涉及一种陶瓷抛光研磨液。

背景技术

作为抛光加工不可或缺的原料，研磨液在抛光过程中一直扮演着非常重要的角色；其中，抛光加工所采用的介质主要包括固态介质和液态介质。如金属抛光介质多为固态和液态物质，玻璃抛光介质以水性抛光物质为主。而陶瓷表面抛光行业还处于空白期或开发初期，陶瓷抛光并未完全普及。陶瓷抛光具有外观光泽暗淡、表面粗糙、抛光时间长，加工成本高和不环保等摆在行业领域的现实问题。

钻石微粉的出现填补了陶瓷抛光行业的空白，钻石微粉是一种具有高硬度及良好机械物理性能的超细磨料，其外形为球形或椭球形，用于研磨抛光时不会划伤被研磨体，因此目前已应用于不同的加工抛光领域，特别是对超精密表面抛光加工。钻石微粉可以作为陶瓷等坚硬物质的抛光材料，通常制成气雾剂、油性或水性液体等抛光制品，气雾剂由于易结巴沉淀、难分散且浪费较大等缺点，限制了其应用范围。目前研究较多的是油性研磨液和水性研磨液，而油性研磨液相对水性研磨液润滑性能好，磨削速度快，速率稳定并具有降温冷却作用，而水性研磨液在研磨过程中容易导致工件出现大划痕，悬浮稳定性较差，因此，油性研磨液的应用相对广泛。

申请人在先申请的专利CN201310698466.9中公开了一种蓝宝石、陶瓷的圆孔抛光工艺，包括如下步骤：(1)将蓝宝石或陶瓷工件装夹到抛光机底座上；(2)将钻石膏作为抛光剂填充在所述工件需抛光的孔位内壁；(3)开启抛光机驱动所述工件以孔位的工艺轴心为转轴作转速25rpm-50rpm的自转，同时驱动所述工件上下浮动，所述抛光机的抛光铜棒移动至与工件的孔位内壁接触并作3000rpm-6000rpm的自转对工件孔位实现摩擦抛光。其中，所述钻石膏由黄油、钻石微粉、煤油、花生油按体积比7.5：1000：2：1配置而成。且由该专利的实施例数据表格可见，其抛光粗糙度为10～20nm左右。

另外，申请人的在先申请的专利CN201410442629.1中公开了一种加工蓝宝石专用钻石研磨液和研磨膏及它们的制备方法；钻石研磨液是将钻石微粉超声分散在煤油和花生油混合液中制得，制得的钻石研磨液进一步搅拌分散在黄油中得到钻石研磨膏。从该专利的实施例数据同样可见，其抛光粗糙度值同样处在较高水平。即使是使用W3钻石微粉，在性能最好的实施例6和实施例7中所得蓝宝石抛光的粗糙度Ra值的最大值也是12.199和5.170，该抛光粗糙度数据仍然不够理想，无法满足日益严格的用户需求。且该方案中煤油:花生油:钻石微粉为15mL～30mL:20mL～35mL:0.9g～1.1g，其中所用的钻石微粉的用量颇高，达到了研磨液用量的1.5～3wt％。

但上述油性研磨液用于抛光陶瓷工件时存在钻石粉末抛光效率低，无法达到理想去除量及表面粗糙度要求，具有腐蚀性，臭味严重，而且对环境污染特别大等一系列缺点。

此外，清华大学的专利CN201210560797.1中提供一种油性金刚石研磨液及其制备方法，该研磨液含有以下组分：金刚石微粉、表面活性剂、分散剂、pH值调节剂、润湿剂和油，各组分的重量配比(wt.)为：金刚石微粉：0.001％-10％；表面活性剂：0.001％-20％；分散剂：0-20％；pH值调节剂：0-10％；润湿剂：0-10％；其余为油，所述油具体可以为矿物油、合成油或基础油。主要应用于碳化硅晶片、LED蓝宝石衬底片、陶瓷、光纤、模具及半导体化合物晶片等表面的研磨抛光。在其具体实施例中公开使用该研磨液(研磨液中多晶金刚石微粉的粒径为3微米)抛光LED蓝宝石衬底片时所得产品的粗糙度最低可以达到4.642～5.864nm。该专利中一方面是需要添加多种助剂，使得研磨液的配制复杂。更重要的是，该专利中使用粒径最小的3微米金刚石粉时，所得蓝宝石产品的粗糙度也只能达到4.642～5.864nm。

因此，本领域客户要求提供一种陶瓷抛光的粗糙度稳定在5nm以内的陶瓷产品时，本领域相应需要提供一种新的陶瓷抛光研磨液以达到该粗糙度要求。

发明内容

针对现有技术中的油性钻石研磨液存在的缺陷，本发明的目的是提供一种悬浮稳定性好、无色、无味，磨削效率高，环保，生产成本低，制作工序操作简单，使用门槛低的加工陶瓷抛光专用钻石研磨液。

因此，本发明提供一种陶瓷抛光研磨液，所述陶瓷抛光研磨液包括白矿油50#、花生油和直径为1～10微米的钻石微粉，且所述白矿油50#与花生油的体积比为0.8～5:1。

在一种具体的实施方式中，所述陶瓷抛光研磨液由白矿油50#、花生油和直径为1～10微米的钻石微粉组成。

在一种具体的实施方式中，所述白矿油50#与花生油的体积比为1～3:1，优选1.2～2.5：1。在一种具体的实施方式中，所述钻石微粉直径为3～5微米。

在一种具体的实施方式中，所述钻石微粉为所述陶瓷抛光研磨液总质量的0.001～1wt％，优选0.02～0.2wt％，更优选0.04～0.15wt％。

本发明中，例如使用10L白矿油(密度以0.855g/cm³计)和5L花生油(密度以0.92g/cm³计)时，加入一包50CT的钻石微粉即可，即钻石微粉的总质量为10g。计算可知钻石微粉占所述陶瓷抛光研磨液总质量为0.076wt％。

发明人同样试图将本发明所述陶瓷抛光研磨液加黄油制备成抛光膏用于陶瓷抛光，但抛光效果并不理想。

本发明中使用的白矿油50#即50号白矿油可以通过商购获取，且任意厂家生产的合格白矿油50#均可用于本发明中，本发明对此并无限制。

本发明的有益效果：

1)本发明中最先使用白矿油50#与花生油按一定比例进行调配混合，在加入一定粒径的钻石微粉后得到粘度合适的抛光研磨液，使用其对陶瓷进行抛光时能起到很好的抛光效果，所得陶瓷产品的粗糙度可以稳定地控制在5nm以内。

2)本发明中的陶瓷抛光研磨液的抛光效果可以稳定地100％使得陶瓷产品抛光后的粗糙度控制在Ra为5nm以内，且绝大部分陶瓷产品的粗糙度在2～3nm。具体地，使用W5钻石微粉即可达到该效果，而在使用更细的W3钻石微粉(平均粒径为3微米)时，所得陶瓷产品的粗糙度可以稳定地控制在4nm以内，且绝大部分陶瓷产品的粗糙度仅为1～2nm。

3)本发明中无需使用任何添加剂，也不需使用任何挥发性高、气味重、污染大、不环保的油品，而只需使用白矿油50#与花生油按一定配比混合，并在其中加入一定量的钻石微粉即得，所述抛光研磨液的配方简单，环保，对工人的身心健康有益。

4)本发明陶瓷抛光研磨液中所用的钻石微粉的用量少，只需陶瓷抛光研磨液重量的0.001～1wt％，甚至0.02～0.2wt％即可达到理想的抛光效果。

5)在发明陶瓷抛光研磨液中白矿油50#与花生油的体积比为1～3:1时，不仅使用W3钻石微粉完全可以确保所有的陶瓷抛光产品的表面粗糙度均在5nm以下，而且使用W5钻石微粉同样可以确保所有的陶瓷抛光产品的表面粗糙度均在5nm以下。

6)在发明提供的陶瓷抛光研磨液闪点高、燃点高、无色、无味，对陶瓷的磨削效率高，抛光效果好，环保，成本低且能够有效地避免对工作人员所造成的身体伤害，所得陶瓷产品表面光亮度和平整度较好，表面粗糙度可稳定在5nm以内。

具体实施方式

本发明以下述实施例具体说明，但本发明的保护范围并不仅限于下述实施例。表1中列出本发明各个实施例和对比例中的各项研磨液参数以及抛光结果。

表1

实施例1

本实施例中所述陶瓷抛光研磨液由10L白矿油50#、5L花生油和直径为3～10微米(具体使用W3、W5和W10三种钻石微粉)的钻石微粉10g组成。所述陶瓷抛光研磨液的制备方法为：

1)先将白矿油50#和花生油由装载的容器内分装到烧杯内待用，对洁净度要求比较高时可先用100-400目的过滤纱网进行过滤。

2)将钻石微粉倒入放置有白矿油50#和花生油的烧杯中，用搅拌器均匀搅拌。

3)在室温环境下继续均匀搅拌10-20分钟，即得到陶瓷抛光钻石研磨液。

使用上述陶瓷抛光研磨液对陶瓷产品进行抛光的过程包括：提供一套或多套陶瓷抛光需要的自动化设备，通过对研磨液进行加压喷射的方式将研磨液喷射到使用磨皮或毛发制成的盘或轮子上。盘或轮子使用自重或机械加压的方式与陶瓷直接接触，再通过电机或其它机械机构带动盘或轮子转动，从而带动研磨液不停地对陶瓷表面进行高速摩擦，达到抛光的效果。

从表1中对比例1、对比例2和对比例3可见，使用含煤油的陶瓷抛光研磨液作陶瓷研磨时，无论钻石微粉的用量多少，即使使用W3钻石微粉，所得陶瓷产品的粗糙度均大于5nm。说明该含煤油的陶瓷抛光研磨液配方无法满足客户要求。

由实施例1～6可知，使用本发明中由白矿油50#、花生油和直径为1～10微米的钻石微粉组成陶瓷抛光研磨液，且所述白矿油50#与花生油的体积比为0.8～5:1时，至少在使用W3或以下粒度的钻石微粉时，所得抛光研磨液用于抛光陶瓷产品时表面粗糙度可以稳定在5nm以下。而使用比W3更细小的多的钻石微粉会相应增加抛光研磨液的成本，因而我们一般采用W3至W5间的钻石微粉配置本发明所述的抛光研磨液。

由表1中对比例4和对比例5可知，仅使用白矿油50#而不加花生油，或花生油的用量过小时，均无法达到所希望的抛光效果。由对比例6可知，将花生油改为使用等量大豆油时，同样没有出现期望的抛光效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种陶瓷抛光研磨液，所述陶瓷抛光研磨液包括白矿油50#、花生油和直径为1～10微米的钻石微粉，且所述白矿油50#与花生油的体积比为0.8～5:1，所述钻石微粉为所述陶瓷抛光研磨液总质量的0.001～1wt％。

2.根据权利要求1所述陶瓷抛光研磨液，其特征在于，所述陶瓷抛光研磨液由白矿油50#、花生油和直径为1～10微米的钻石微粉组成。

3.根据权利要求1所述陶瓷抛光研磨液，其特征在于，所述白矿油50#与花生油的体积比为1～3:1。

4.根据权利要求3所述陶瓷抛光研磨液，其特征在于，所述白矿油50#与花生油的体积比为1.2～2.5：1。

5.根据权利要求1所述陶瓷抛光研磨液，其特征在于，所述钻石微粉直径为3～5微米。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述陶瓷抛光研磨液，其特征在于，所述钻石微粉为所述陶瓷抛光研磨液总质量的0.02～0.2wt％。

7.根据权利要求6所述陶瓷抛光研磨液，其特征在于，所述钻石微粉为所述陶瓷抛光研磨液总质量的0.04～0.15wt％。