CN109456732A - 一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法 - Google Patents

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王庆伟
陈秋玲
李彦涛
马秋花
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Abstract

本发明属于研磨材料制备领域，涉及一种磁性聚集磨料的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：将金刚石微粉分散在水和乙醇的混合溶液中，加入适量的分散剂，在金刚石微粉表面沉积生长Fe3O4包裹层，分离洗涤干燥得到金刚石磁性聚集磨料粉体。传统的磁流变抛光液中添加的金刚石等磨料与磁性颗粒属于物理混合，添加量小（5%~7%），且在流变过程中易偏析。本方法得到的磁性聚集磨料中金刚石与Fe3O4为化学包裹聚集结合，用于代替传统磁流变液中的磁性颗粒和磨料，解决了金刚石微粉偏析的问题，提高了金刚石磨料的固含量，明显提升磁流变抛光的效率，具有较好应用前景。

Description

一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法
技术领域
本发明属于研磨材料制备领域，具体涉及一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法。
背景技术
磁流变抛光做为抛光行业的新兴技术，特别是在非球面玻璃的高精度抛光等领域备受关注。由于航空航天高端精密仪器上的非球面镜头对表面光洁的要求特别高，使其难以加工，利用磁流变抛光液在交变磁场作用下形成软磨头这一特殊抛光形式很好地解决了这一技术难题。传统的磁流变抛光液中添加磨料以金刚石和氧化铈为主，也有用刚玉微粉的，无论哪种磨料，都是与磁性粉体形成简单的物理混合，磨料添加比例较少，仅占总固含量的5%~7%，而且在流变过程中，磨料在浆体结构中容易偏析。为了更好地满足磁流变抛光在工业中的应用，有必要开发一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于开发一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法，以提高磁流变抛光效率，降低成本，更好地工业化推广应用。该方法所得磁性聚集磨料是金刚石与四氧化三铁颗粒的化学包裹聚集结合，制备方法简单，结构比较稳定，而非传统磁流变液中磁性颗粒与磨料的物理混合，解决了金刚石微粉偏析的问题，可代替传统磁流变液中磁性材料和磨料，提高了磁流变液中的磨料含量，显著提高抛光效率。
本发明的一种磁性聚集磨料的制备方法包括以下步骤：
将金刚石微粉分散在水和乙醇的混合溶液中，加入适量的分散剂，在金刚石微粉表面沉积生长Fe3O4包裹层，分离洗涤干燥得到金刚石磁性聚集磨料粉体。
本发明所述所述制备金刚石微粉表面沉积生长Fe3O4包裹层的方法为水热法、化学沉淀法中的一种。
本发明所述的所述水和乙醇的混合比例为10:0~1:5之间的一种。
本发明所述反应体系中，pH值在7.0~12.5之间；体系反应温度在37℃~200℃之间。
本发明所述反应体系中控制D/Fe，按照1mol铁离子金刚石微粉加入质量在40Ct~400Ct之间。
本发明所述金刚石微粉磨料的粒度在0.05 μm~100 μm之间。
本发明所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵中的一种或两种，分散剂加入量质量分数为总固含量的0.05%~2%。
本发明所述干燥方法为真空干燥或惰性气氛保护干燥。
该方法的优点：
（1）制得磁性聚集磨料中磨料与四氧化三铁为化学结合。
（2）在满足磁流变抛光要求的条件下，提高了磁流变液中的磨料含量和抛光效率。
附图说明
图1．四氧化三铁与金刚石磁性磨料XRD图
图2．四氧化三铁与金刚石磁性磨料SEM图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1：
将粒度为0.25 μm金刚石微粉取0.2Ct分散在20mL无水乙醇和20mL水的混合液中，超声后，加入1mmol FeCl2•4H2O，搅拌后加入5mmol水合肼，调pH至7.5，滴加占固含量1‰的聚乙二醇6000，50°C水浴搅拌8h，分离清洗25°C真空干燥20h。
实施例2：
将粒度为1 μm金刚石微粉取0.2Ct分散在20mL无水乙醇和20mL水的混合液中，超声后，加入1mmol FeCl2•4H2O，搅拌后加入5mmol水合肼，调pH至8，滴加占固含量2‰的聚乙烯吡咯烷酮，60°C水热反应7h，分离清洗40°C真空干燥12h。
实施例3：
将粒度为5 μm微粉取0.4Ct分散在20mL无水乙醇和20mL水的混合液中，超声后，加入1mmol FeCl2•4H2O，搅拌后加入5mmol水合肼8，滴加占固含量5‰的聚乙二醇20000，70°C水热反应5h，分离清洗50°C真空干燥6h。
实施例4：
将粒度为20 μm金刚石微粉取0.6Ct分散在20mL无水乙醇和20mL水的混合液中，超声后，加入1mmol FeCl2•4H2O，搅拌后加入5mmol水合肼，调pH至8.5，滴加占固含量5‰的聚乙二醇20000，80°C水浴搅拌4h，分离清洗60°C真空干燥4h。
实施例5：
将粒度为40 μm金刚石微粉取0.8Ct分散在10mL无水乙醇和30mL水的混合液中，超声后，加入1mmol FeCl2•4H2O，搅拌后加入5mmol水合肼，调pH至9，滴加占固含量7‰的六偏磷酸钠，120°C水热反应3h，分离清洗70°C真空干燥3h。
实施例6：
将粒度为40 μm金刚石微粉取0.8Ct分散在15mL无水乙醇和25mL水的混合液中，超声后，加入1mmol FeCl2•4H2O，搅拌后加入5mmol水合肼，调pH至10，滴加占固含量5‰的聚丙烯酸铵，160°C水热反应2h，分离清洗70°C真空干燥3h。

Claims (8)

1.一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
将金刚石微粉分散在水和乙醇的混合溶液中，加入适量的分散剂，在金刚石微粉表面沉积生长Fe3O4包裹层，分离洗涤干燥得到金刚石磁性聚集磨料粉体。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法：其特征在于所述制备金刚石微粉表面沉积生长Fe3O4包裹层的方法为水热法、化学沉淀法中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法：其特征在于所述水和乙醇的混合比例为10:0~1:5之间的一种。
4.根据权利要求1所述的一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法：其特征在于反应体系中，pH值在7.0~12.5之间；反应温度在37℃~200℃之间；反应时间在3h~10h之间。
5.根据权利要求1所述的一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法：其特征在于所述反应体系中控制D/Fe，按照每mol铁离子加入金刚石微粉质量在40Ct~400Ct之间。
6.根据权利要求1所述的一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法：其特征在于所述金刚石微粉磨料的粒度在0.05 μm~100 μm之间。
7.根据权利要求1所述的一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法：其特征在于所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵中的一种或两种，分散剂加入质量分数为总固含量的0.05%~2%。
8.根据权利要求1所述的一种金刚石磁性聚集磨料的制备方法：其特征在于所述干燥方法为真空干燥或惰性气氛保护干燥。
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