CN111234706A

CN111234706A - 一种水基研磨组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN111234706A
Application number: CN202010223898.4A
Authority: CN
Inventors: 陈玮; 苗长庆; 周航月; 李文博
Original assignee: Xinxiang University
Current assignee: Xinxiang University
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明公开了一种水基研磨组合物，包括：磨料颗粒、分散剂、增稠剂、水和缓冲体系。本发明的水基研磨组合物，通过添加缓冲体系，使得在研磨过程中研磨体系的化学环境酸碱度相对稳定，保障了稳定的研磨抛光效果和不同抛光效果的再现性。

Description

一种水基研磨组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及表面处理领域，尤其涉及一种水基研磨组合物及其制备方法。

背景技术

超精密加工是现代尖端产业重要的生产技术，其不仅要求高精度、高质量，而且要求低成本和高的再现性。而超精密研磨抛光由于具有独特的加工原理和对加工设备、环境因素要求高等特点，可以实现纳米级的加工，已成为超精密加工技术中的一个重要部分。

目前，用磨粒去除材料的去除单位已达到纳米甚至是亚纳米数量级，研磨质量的均匀和稳定是显得特别重要，而在现有技术中，往往越是要求研磨质量精细的产品越是容易出现研磨质量不能重复，研磨件上出现局部研磨效果不好、研磨质量不均匀的问题。

发明内容

人们对于研磨件的研磨质量不能重复以及研磨件的局部研磨效果不好的问题采取了很多措施，比如，采用相同的研磨材料、相同的工艺条件等，但仍不能取得满意的效果。发明人经研究发现：研磨工艺中使用的工具和设备通常为铁基材料，在研磨过程中或多或少会有微量的铁元素进入研磨料中，此种微量的铁元素细小且具有活性，很容易在空气和水基研磨体系中成为氢氧化铁。随着氢氧化铁的产生，水基研磨体系中的pH值会产生变化，并且这种变化会因铁的损失量的不同而不同，是研磨过程中不可控制的因素，由此导致的水基研磨体系中pH值的变化也不可控制，从而无法控制研磨体系对于研磨产品的腐蚀，不能保证最终的抛光效果稳定，研磨抛光效果的再现性差、局部研磨效果不好、研磨质量不均匀。

因此，本发明就提供一种在研磨过程中，能保持水基研磨体系中pH值相对稳定的水基研磨组合物，使得在研磨过程中研磨体系对研磨产品的腐蚀相对均匀，从而保证稳定的研磨抛光效果和良好的再现性。

本发明的技术方案如下：

一种水基研磨组合物，包括：磨料颗粒、分散剂、增稠剂、水和缓冲体系。

在本发明的水基研磨组合物中加入了缓冲体系，缓冲体系可以缓冲在研磨过程中研磨料中由于氢氧化铁的产生导致的研磨体系中pH值的不可控变化，将研磨体系的酸碱度控制在所需要的稳定的范围内，这样在研磨在过程中，研磨体系中产品研磨的化学环境相对稳定，一方面可以保证不同批次之间研磨的产品光滑度的一致性和再现性；另一方面，对于同一产品的不同部位也不会产生由于不同酸碱度的不同腐蚀而产生的不光滑。这尤其是在超精密研磨抛光时极为重要。

优选地，所述水基研磨组合物中还包含质量百分比为0.1％～5％的螯合剂。更优选所述螯合剂为EDTA或EGTA。由于在研磨过程，研磨工具或设备上的铁、镍等元素会或多或少地进入研磨体系中，此种微量的铁或镍细小且具有活性，很容易在空气和水基研磨体系中成为氢氧化铁或是氢氧化镍，这些氢氧化物成为杂质不均匀在粘附在正在研磨的工件表面局部，在进一步研磨过程中会造成工件上粘附氢氧化物的部位研磨不充分，从而造成工件表面不能研磨光滑，这在对光学玻璃及电子产品的研磨效果影响尤为突出。在水基研磨组合物中加入了螯合剂，使得研磨过程中产生的少量铁、镍等金属离子能及时与之螯合，形成易溶于水的螯合物并及时溶入水基研磨料中而不会在研磨工件表面粘附；另一方面，研磨后的产品在进行清洗时，这些易溶于水的铁、镍螯合物也能够及时地进入到清洗液中而不残留在产品表面，从而保证研磨后的产品表面清洗的更加光洁。使用EDTA或EGTA为螯合剂，对铁、镍的螯合效果最好，当然其它能螯合铁和镍的螯合剂也可以使用。

优选地，所述缓冲体系的含量为所述研磨组合物总质量的0.1％～5.0％。

优选地，所述缓冲体系为柠檬酸-柠檬酸钠缓冲体系、乙酸-乙酸钠缓冲体系、邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠缓冲体系、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲体系、甘氨酸-盐酸缓冲体系、邻苯二甲酸-盐酸缓冲体系或MES缓冲体系。水基研磨组合物中添加的上述缓冲体系的缓冲范围均为酸性范围，可以将研磨体系的化学环境在酸性范围稳定，酸性的化学环境有利于对金属材质的产品进行研磨和抛光。将缓冲体系的含量调整为研磨组合物总质量的0.1％～5.0％，可以保证在研磨组合物使用过程中保持有效稳定的缓冲效果，尤其是在对金属产品进行研磨时，低于0.1％的量，会因过多的金属微粒而导致缓冲效果不好。

优选地，所述缓冲体系为磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲体系、Bis-Tris(二(2-羟乙基)三亚氨基(羟甲基)甲烷)缓冲体系、HEPES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)缓冲体系、PIPES(哌嗪-1,4-二乙磺酸)缓冲体系、MOPS(3-(N-玛琳代)丙磺酸)缓冲体系、Tricine(三(羟甲基)甲基甘氨酸)缓冲体系或三乙醇胺缓冲体系。Bis-Tris缓冲体系、HEPES缓冲体系、PIPES缓冲体系、MOPS缓冲体系、Tricine缓冲体系或三乙醇胺缓冲体系的缓冲范围为较中性的范围，可以将研磨体系的化学环境在较为中性的范围稳定，中性的化学环境有利于对晶体进行研磨和抛光，这种近中性的化学环境对晶体的化学破坏最小。

优选地，所述缓冲体系为碳酸钠-碳酸氢钠缓冲体系、磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲体系或氯化钾-氢氧化钠缓冲体系。上述缓冲体系的缓冲范围均为碱性范围，可以将研磨体系的化学环境在碱性范围稳定，碱性的化学环境有利于对陶瓷和玻璃材质的产品进行研磨和抛光，这种碱性的研磨抛光环境不会对陶瓷和玻璃的表面造成伤害。

优选地，所述磨料颗粒为氧化铝、刚玉、碳化硅、金刚石、氮化硼、碳化硼、氧化硅中的一种或多种的人造粉体；所述研磨料颗粒的质量为所述水基研磨组合物总质量的10％～75％；所述磨料颗粒的D50为1～70μm且D90<200μm，所述磨料颗粒的一次粒径为10～500nm。天然磨料，如天然石榴石，其晶粒较大，且质地不均匀，用其对材料进行研磨抛光时，易对材料基体造成损害。本发明中采用人造磨料，由于人造磨料可以通过控制其生长过程得到一次晶体为纳米级的颗粒且质地均匀，虽然其团聚颗粒较大，但其只会将材料表面粗糙部分去除，而不会对材料的基体造成损害。本发明中使用一次粒径为10～500nm的磨料颗粒，这种磨料颗粒在研磨过程中逐渐破碎为纳米级的一次颗粒，细小的颗粒对待研磨产品的表面不易产生划痕，更容易形成光滑的抛光效果，尤其是可以用于塑料等较软的材料的研磨，且能保证光滑的抛光效果。因此，本发明的水基研磨组合物可以用于不锈钢、陶瓷、玻璃、塑料等多种材料的研磨，适用范围广泛。尤其是对一些表面是多种材料的复合的产品尤其适用。

优选地，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、油酸钠或聚丙烯酸钠，所述分散剂占所述水基研磨组合物总质量的0.2％～2％；所述增稠剂为羧甲基纤维素、丙二醇藻蛋白酸酯、甲基纤维素、淀粉磷酸钠、羧甲基纤维素钠、藻蛋白酸钠、酪蛋白、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、膨润土或纳米氧化硅，所述增稠剂占所述水基研磨组合物总质量的0.2～5％。

分散剂使磨料颗粒均匀分散于研磨体系中，不至于多个颗粒团聚成更大的颗粒而沉淀，从而保证体系稳定，保证抛光过程更加均匀稳定。使用增稠剂的目的是使体系保持一定的粘度，使磨料颗粒不易沉降。

本发明还提供了上述水基研磨组合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将所述增稠剂均匀分散于去离子水中；

步骤二：加入所述分散剂混匀；

步骤三：加入所述缓冲体系混匀；

步骤四：加入所述螯合剂混匀；

步骤五：加入所述磨料颗粒，搅拌均匀。

使用以上顺序配制水基研磨组合物，可以使得各组分混合得更加均匀，成品量加稳定不分层，在使用过程中性能稳定。

本发明的有益效果为：

本发明的水基研磨组合物，通过添加缓冲体系，使得在研磨过程中研磨体系的化学环境酸碱度相对稳定可控，在研磨过程中研磨体系对研磨产品的腐蚀相对均匀，从而保障了良好且稳定的研磨抛光效果和抛光效果的再现性。

附图说明

图1为实施例1中研磨组合物研磨示意图。

图2为图1中的自转盘和公转盘转动示意图。

图中：1、公转研磨盘；2、自转盘；3、压块；4、自转轴；5、待研磨工件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细说明。

实施例1

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂羧甲基纤维素均匀分散于去离子水中，加入分散剂聚丙烯酸钠混匀；加入PH值为6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造氧化铝粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：羧甲基纤维素0.2％，聚丙烯酸钠0.5％，pH值为6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液0.1％，EDTA 5％；人造氧化铝粉体的一次粒径为50nm，D50为1μm，D90为3微米，含量为60％。

2、研磨效果评价：

1)研磨效果评价方法：

研磨件预处理：

本实施例以304不锈钢为标准工件，首先以高光泽度镜面不锈钢为基础材料，采用240#砂轮将其表面研磨成为粗糙表面，然后将其冲压成为5个直径为5cm的圆片，测定其研磨前的表面粗糙度和光泽度，光泽度测试采用天津其立科技有限公司MN-60型光泽度测试仪测定，表面粗糙度采用北京时代科技有限公司AR-220型粗糙度测试仪测定表面粗糙度，测得研磨件研磨前的表面指标，测定结果见表1。

2)研磨处理与测试：

研磨使用设备为抛光机:UNIPOL-802，使用RODEL生产的聚氨酯材料抛光垫，工作原理如图1，所用研磨设备包括公转研磨盘1、自转盘2和自转轴4，所述自转盘2垂直安装在所述自转轴4的下端部，所述公转研磨盘1和所述自转盘2均水平设置，所述自转盘2上加载有压块3，所述自转轴4可带动加载着压块3的自转盘2绕自转轴4转动，待研磨工件5固定于所述自转盘2的下端面上。所述公转研磨盘1在电机的带动下可绕所述工件5旋转。

在进行研磨时，在所述公转盘1和所述工件5之间均匀涂上本实施例中制备的水基研磨组合物，开动上述研磨设备进行研磨，研磨压力：63.2g/cm²，研磨时间为30分钟，公转盘1的转速为120rpm，自转盘的转速为180rpm。研磨后，进行表面洗涤和干燥，然后测定其表面光泽度及粗糙度。

分5次分别对5个不锈钢圆片进行研磨。用和1)中相同的方法测试研磨后的不锈钢圆片的表面粗糙度和表面光泽度的测试，结果见表1。

实施例2

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂丙二醇藻蛋白酸酯均匀分散于去离子水中，加入分散剂油酸钠混匀；加入pH值为4.6的乙酸-乙酸钠缓冲体系缓冲液混匀；加入人造刚玉粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：丙二醇藻蛋白酸酯0.5％，油酸钠0.3％，pH值为4.6的乙酸-乙酸钠缓冲体系缓冲液5.0％；人造刚玉粉体的一次粒径为20nm，D50为70μm，D90为200微米，含量为10％。

实施例3

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂甲基纤维素均匀分散于去离子水中，加入分散剂聚丙烯酸钠混匀；加入pH值为3.0的邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造碳化硅粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：甲基纤维素5.0％，聚丙烯酸钠1.0％，PH值为3.0的邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠缓冲体系缓冲液4.0％；EDTA5％；人造碳化硅粉体的一次粒径为500nm，D50为70μm，D90为150微米，含量为30％。

实施例4

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂淀粉磷酸钠均匀分散于去离子水中，加入分散剂十二烷基苯磺酸钠混匀；加入pH值为5.0的柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造金刚石粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：淀粉磷酸钠1.0％，十二烷基苯磺酸钠2.0％,pH值为5.0的柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲体系缓冲液3.0％；EGTA 0.1％；人造金刚石粉体的一次粒径为200nm，D50为5.0μm，D90为200微米，含量为50％。

实施例5

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂羧甲基纤维素钠均匀分散于去离子水中，加入分散剂十二烷基苯磺酸钠混匀；加pH值为4.0的甘氨酸-盐酸缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造氮化硼粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：羧甲基纤维素钠0.8％，十二烷基苯磺酸钠1.5％，pH值为4.0的甘氨酸-盐酸缓冲体系缓冲液1.0％；EGTA5.0％；人造氮化硼粉体的一次粒径为300nm，D50为20μm，D90为150微米，含量为75％。

实施例6

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂藻蛋白酸钠均匀分散于去离子水中，加入分散剂油酸钠混匀；加入PH值为3.5的邻苯二甲酸-盐酸缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造碳化硼粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：藻蛋白酸钠4.5％，油酸钠0.2％，pH值为3.5的邻苯二甲酸-盐酸体系缓冲液2.0％；EDTA 2％；人造碳化硼粉体的一次粒径为400nm，D50为50μm，D90为175微米，含量为70％。

实施例7

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂酪蛋白均匀分散于去离子水中，加入分散剂聚丙烯酸钠混匀；加入PH值为6.0的MES缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造氧化硅粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：酪蛋白3.5％，聚丙烯酸钠1.5％，pH值为6.0的MES缓冲体系缓冲液0.2％；EDTA 3％；人造氧化硅粉体的一次粒径为50nm，D50为30μm，D90为170微米，含量为20％。

对比例1

采用和实施例2相同的方法制备研磨组合物，所不同之处仅在于，所述研磨组合物中不加pH值为4.6的乙酸-乙酸钠缓冲体系缓冲液。

实施例2至实施例7、对比例1的研磨效果评价：

采用和实施例1相同的方法进行研磨件预处理，并各制作5个直径为5cm的不锈钢圆片，采用和实施例1相同的方法测得其表面粗糙度和光泽度，结果见表1。

采用各实例所制备的水基研磨组合物，按实施1的设备和方法分别对上述各实例中5个直径为5cm的圆片进行研磨，并测试研磨后的不锈钢圆片的表面粗糙度和表面光泽度的测试，并计算研磨后测试值的标准差，结果见表1。

标准差

实施例8

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂聚丙烯酸钠均匀分散于去离子水中，加入分散剂油酸钠混匀；加入pH值为7.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造氧化铝粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：聚丙烯酸钠0.8％，油酸钠2.0％，pH值为7.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲体系缓冲液0.5％；EDTA 4％；人造氧化铝粉体的一次粒径为100nm，D50为40μm，D90为200微米，含量为10％。

实施例9

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂聚氧乙烯均匀分散于去离子水中，加入分散剂聚丙烯酸钠混匀；加入pH值为7.2的Bis-Tris缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造氧化铝粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：聚氧乙烯3.0％，聚丙烯酸钠1.0％，pH值为7.2的Bis-Tris缓冲体系缓冲液1.5％；EGTA 0.1％；人造氧化铝粉体的一次粒径为15nm，D50为70μm，D90为195微米，含量为75％。

实施例10

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂聚乙烯吡咯烷酮均匀分散于去离子水中，加入分散剂十二烷基苯磺酸钠混匀；加入pH值为7.5的HEPES缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造刚玉粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：聚乙烯吡咯烷酮0.2％，十二烷基苯磺酸钠0.5％，pH值为7.5的HEPES缓冲体系缓冲液2.5％；EGTA 0.5％；人造刚玉粉体的一次粒径为15nm，D50为30μm，D90为185微米，含量为70％。

实施例11

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂膨润土均匀分散于去离子水中，加入分散剂十二烷基苯磺酸钠混匀；加入pH值为7.0的PIPES缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造碳化硅粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：膨润土4.5％，十二烷基苯磺酸钠0.2％，pH值为7.0的PIPES缓冲体系缓冲液3.5％；EGTA 1.5％；人造碳化硅粉体的一次粒径为10nm，D50为20μm，D90为170微米，含量为45％。

实施例12

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂纳米氧化硅均匀分散于去离子水中，加入分散剂油酸钠混匀；加pH值为7.5的MOPS缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造金刚石粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：纳米氧化硅5.0％，油酸钠0.3％，pH值为7.5的MOPS缓冲体系缓冲液4.5％；EDTA 0.1％；人造金刚石粉体的一次粒径为100nm，D50为10μm，D90为155微米，含量为50％。

实施例13

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂羧甲基纤维素均匀分散于去离子水中，加入分散剂聚丙烯酸钠混匀；加入pH值为7.5的Tricine缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造氮化硼粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：羧甲基纤维素4.0％，聚丙烯酸钠1.8％，pH值为7.5的Tricine缓冲体系缓冲液0.1％；EDTA 5％；人造氮化硼粉体的一次粒径为200nm，D50为5μm，D90为160微米，含量为20％。

实施例14

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂淀粉磷酸钠均匀分散于去离子水中，加入分散剂油酸钠混匀；加入PH值为8.0的三乙醇胺缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造氧化硅粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：淀粉磷酸钠3.0％，油酸钠2.0％，PH值为8.0的三乙醇胺缓冲体系缓冲液0.2％；EGTA 5％；人造氧化硅粉体的一次粒径为500nm，D50为1.0μm，D90为165微米，含量为30％。

对比例2

采用和实施例8相同的方法制备研磨组合物，所不同之处仅在于，本对比例所述研磨组合物中不加PH值为7.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲体系缓冲液。

实施例8至实施例14、对比例2的研磨效果评价：

1)研磨件预处理

将光学玻璃切割成为直径2英寸的薄片，经1000#金刚石进行预研磨，得到光学玻璃薄片研磨件，每个实施例制作5个相同的光学玻璃薄片研磨工件，并测试其表面粗糙度为研磨件研磨前的表面指标，结果见表1。

2)研磨处理与测试：

使用和实施例1相同的研磨设备和抛光垫对1)所制备的光学玻璃薄片研磨件进行研磨，分别在所述公转盘1和所述光学玻璃薄片之间均匀涂上各实施例中制备的水基研磨组合物，开动上述研磨设备进行研磨，研磨压力：63.2g/cm²，研磨时间为60分钟，公转盘1的转速为80rpm，自转盘的转速为120rpm。研磨后，进行表面洗涤和干燥，然后测定其表面粗糙度。(由于光学玻璃透光率较高，反射率较低，其光泽度测试不准确，只测试其表面粗糙度。)

测试结果见表1。

实施例15

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂羧甲基纤维素钠均匀分散于去离子水中，加入分散剂十二烷基苯磺酸钠混匀；加入pH值为10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造氧化铝粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：羧甲基纤维素钠0.2％，十二烷基苯磺酸钠0.2％，pH值为10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲体系缓冲液1.0％；EGTA 5％；人造氧化铝粉体的一次粒径为500nm，D50为1μm，D90为200微米，含量为10％。

实施例16

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂丙二醇藻蛋白酸酯均匀分散于去离子水中，加入分散剂聚丙烯酸钠混匀；加入pH值为11.5的磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EGTA混匀；加入人造刚玉粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：丙二醇藻蛋白酸酯5.0％，聚丙烯酸钠1.2％，pH值为11.5的磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲体系缓冲液2.0％；EGTA 0.1％；人造刚玉粉体的一次粒径为200nm，D50为40μm，D90为195微米，含量为75％。

实施例17

1、研磨组合物的制备：

将增稠剂羧甲基纤维素钠均匀分散于去离子水中，加入分散剂油酸钠混匀；加入pH值为12.0的氯化钾-氢氧化钠缓冲体系缓冲液混匀；加入螯合剂EDTA混匀；加入人造金刚石粉体，搅拌均匀，制成浆体，即为水基研磨组合物。

其中，以研磨组合物的总质量为基准，各物质的质量百分含量为：羧甲基纤维素钠3.0％，油酸钠2.0％，pH值为12.0的氯化钾-氢氧化钠缓冲体系缓冲液5.0％；EDTA 0.1％；人造金刚石粉体的一次粒径为200nm，D50为70μm，D90为170微米，含量为50％。

对比例3

采用和实施例15相同的方法制备研磨组合物，所不同之处仅在于，所碠研磨组合物中不加pH值为10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲体系缓冲液。

实施例15至实施例17、对比例3的研磨效果评价：

1)研磨件预处理

将直径为3cm，厚度为5mm的氧化铝含量为99％的氧化铝陶瓷，采用1000号金刚石进行预研磨。每个实施例制作5个氧化铝陶瓷圆片研磨件，测试其表面粗糙度为研磨件研磨前的表面指标，结果见表1。

2)研磨处理与测试：

使用和实施例1相同的研磨设备和抛光垫对1)所制备的氧化铝陶瓷圆片研磨件进行研磨，分别在所述公转盘1和所述氧化铝陶瓷圆片研磨件之间均匀涂上各实施例中制备的水基研磨组合物，开动上述研磨设备进行研磨，研磨压力：63.2g/cm²，研磨时间为60分钟，公转盘1的转速为120rpm，自转盘的转速为150rpm。研磨后，进行表面洗涤和干燥，然后测定其表面粗糙度。测试结果见表1。

由以上结果可知，本发明的水基研磨组合物中，由于添加了具有缓冲作用的缓冲体系，将研磨过程中的研磨体系中的微环境控制在相对稳定的酸碱度范围内，避免了由于氢氧化铁的不定量产生而导致的在研磨过程的粘附和抛光效果的不稳定，使得在不同研磨工件上取得了相对一致的研磨效果；并且，添加了缓冲体系的的水基研磨组合物研磨出的工件粗糙度更小，光泽度更高。

通过各测试结果的标准差的对比可知，添加了具有缓冲作用的缓冲体系，其标准差相对较小，说明抛光过程更加稳定，获得的表面一致性较好，抛光效果的再现性强。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。比如，对于各缓冲体系，上述实施方式中仅给出了个别pH值的缓冲液，本领域技术人员可以根据待研磨材料的特点选用其它pH值的缓冲液来达到稳定研磨体系酸碱度的需要，这都属于本发明的同一个发明构思，是本发明的技术方案之一。再如，对于磨料颗粒的使用，以上仅给出了各磨料颗粒人造粉体单独使用的例子，而本技术领域技术人员知道，磨料颗粒起到了磨料的作用，如果两种或多种磨料颗粒使用，同样也可以达到相同的效果，解决相同的技术问题，在上不再赘述。

此外，以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种水基研磨组合物，包括：磨料颗粒、分散剂、增稠剂和水，其特征在于，所述水基研磨组合物中还包括缓冲体系。

2.如权利要求1所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述水基研磨组合物中还包含质量百分比为0.1％～5％的螯合剂。

3.如权利要求2所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述螯合剂为EDTA或EGTA。

4.如权利要求2所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述缓冲体系的含量为所述研磨组合物总质量的0.1％～5.0％。

5.如权利要求4所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述缓冲体系为柠檬酸-柠檬酸钠缓冲体系、乙酸-乙酸钠缓冲体系、邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠缓冲体系、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲体系、甘氨酸-盐酸缓冲体系、邻苯二甲酸-盐酸缓冲体系或MES缓冲体系。

6.如权利要求4所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述缓冲体系为磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲体系、Bis-Tris缓冲体系、HEPES缓冲体系、PIPES缓冲体系、MOPS缓冲体系、Tricine缓冲体系或三乙醇胺缓冲体系。

7.如权利要求4所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述缓冲体系为碳酸钠-碳酸氢钠缓冲体系、磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲体系或氯化钾-氢氧化钠缓冲体系。

8.如权利要求2所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述磨料颗粒为氧化铝、刚玉、碳化硅、金刚石、氮化硼、碳化硼和氧化硅中的一种或多种的人造粉体；所述磨料颗粒的质量为所述水基研磨组合物总质量的10％～75％；所述磨料颗粒的D50为1～70μm且D90<200μm，所述磨料颗粒的一次粒径为10～500nm。

9.如权利要求2所述的水基研磨组合物，其特征在于，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、油酸钠或聚丙烯酸钠，所述分散剂占所述水基研磨组合物总质量的0.2％～2％；

所述增稠剂为羧甲基纤维素、丙二醇藻蛋白酸酯、甲基纤维素、淀粉磷酸钠、羧甲基纤维素钠、藻蛋白酸钠、酪蛋白、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、膨润土或纳米氧化硅，所述增稠剂占所述水基研磨组合物总质量的0.2％～5％。

10.如权利要求2至9之一所述的水基研磨组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将所述增稠剂均匀分散于去离子水中；

步骤二：加入所述分散剂混匀；

步骤三：加入所述缓冲体系混匀；

步骤四：加入所述螯合剂混匀；

步骤五：加入所述磨料颗粒，搅拌均匀。