CN111334254A - 金属精细抛光凹凸棒石粉及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属精细抛光凹凸棒石粉及其制备方法和应用。更具体地，本发明提供一种金属精细抛光凹凸棒石粉，其由经过表面改性的棒状粉体组成，所述棒状粉体具有的原子数比结构式为(Mg,Al,Fe)_1.98‑2.05(Si,Al)_{3.98‑ 4.05}O_9.98‑10.05(OH)_3.9‑4.1·(3.9‑4.1)H₂O、棒长在0.3‑2μm的范围内并且棒长/直径比在15‑40的范围内。本发明不仅提供了硬度适中(在2‑2.5的范围内)、金属精细抛光效果好、效率高且环保清洁的抛光材料，而且其制备过程简单、原料来源广泛且成本低廉。

Description

金属精细抛光凹凸棒石粉及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于金属表面处理领域，具体涉及一种金属精细抛光凹凸棒石粉及其制备方法和应用。

背景技术

抛光粉和抛光液是金属表面精细处理常用的关键材料。抛光粉是金属抛光工艺中常用的材料，其作用是通过抛光粉体与被抛光物品之间的吸附和磨削，降低被加工表面的粗糙度，提高光泽度并消除污渍，主要用于金属工件的细研磨抛光。抛光粉通常由α-刚玉、石英、氧化铈、氧化镧、氧化锆、碳化硅、氮化硅等组分组成，它们的莫氏硬度(Moh'shardness)大都在7以上，属于高硬度磨料，因而在精细抛光中易产生硬擦痕。

例如，专利申请CN200710300043A和CN103952083A分别公开了以硬质高岭土生产抛光粉的方法，但都涉及高岭土的高温煅烧，这样的煅烧产物都含有莫来石晶相，硬度通常大于7，使得在精细抛光中都易于产生硬擦痕。同时，尽管石墨、滑石、叶蜡石等莫氏硬度低于2的矿物粉末无需煅烧即可用作金属表面精细抛光，但由于硬度过低，导致存在抛光时间长、效率不高等不足。

另外，现有的微纳米抛光材料由于其中的抛光粉体为近似球形粒子，因而还存在如使得被抛光表面的擦痕多且抛光精度低的问题。

发明内容

针对现有抛光材料尤其是抛光粉存在的不足，本发明的一个目的是开发一种硬度适中、金属精细抛光效果好、效率高且环保清洁的抛光材料。

经过本发明发明人的深入研究，出乎意料地发现了由具有特定的组成化学结构式、莫氏硬度、棒长、棒长与直径的比值范围并且经过表面改性的棒状粉体组成的金属精细抛光凹凸棒石粉能够实现本发明的目的。

在一个方面，本发明提供一种金属精细抛光凹凸棒石粉，其特征在于，所述金属精细抛光凹凸棒石粉由经过表面改性的棒状粉体组成，所述棒状粉体具有的原子数比结构式为(Mg,Al,Fe)_1.98-2.05(Si,Al)_3.98-4.05O_9.98-10.05(OH)_3.9-4.1·(3.9-4.1)H₂O、棒长在0.3-2μm的范围内并且棒长/直径比在15-40的范围内。

在一个具体实施方案中，所述棒状粉体是结晶棒状粉体；优选地所述金属精细抛光凹凸棒石粉按质量计的组成为：54％-56％的SiO₂、14％-15％的MgO、7％-8％的Al₂O₃、1％-2％的Fe₂O₃和19％-21％的水；更优选地所述金属精细抛光凹凸棒石粉由天然凹凸棒石矿物的经过表面改性的棒状粉体组成。

在一个具体实施方案中，所述金属精细抛光凹凸棒石粉不含石英矿物成分。

在一个具体实施方案中，所述金属精细抛光凹凸棒石粉的莫氏硬度在2.0-2.5的范围内；优选地所述棒状粉体的棒长在1～2μm的范围内。

在一个具体实施方案中，所述表面改性利用选自以六偏磷酸钠、油胺、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠和三乙醇胺中的至少一种表面改性剂进行。

在另一个方面，本发明提供了一种制备上述金属精细抛光凹凸棒石粉的方法，所述方法包括：

将天然凹凸棒石矿物进行湿磨法加工，得到细碎粉料；将所得的细碎粉料与水和表面改性剂均匀混合后进行悬浮除杂旋流提纯和分级，得到棒长在0.3-2μm范围内并且棒长/直径比在15-40范围内的棒状粉体；

将所得的棒状粉体进行干燥和再分散，由此得到所需的金属精细抛光凹凸棒石粉。

在一个具体实施方案中，所述湿磨法加工通过搅拌磨在水介质中进行。

在另一方面，本发明提供了一种用于金属精细抛光的抛光液，所述抛光液包含与选自水、乙醇、柴油和润滑油中的至少一种均匀混合的上述金属精细抛光凹凸棒石粉；优选地基于所述抛光液的总质量，所述金属精细抛光凹凸棒石粉的含量为8.5％～11.5％。

在另一方面，本发明提供了上述金属精细抛光凹凸棒石粉用于对金属表面进行抛光处理的用途；优选地所述金属表面由选自碳钢、不锈钢、轴承钢、铜合金和镍合金中的至少一种形成。

在一个具体实施方案中，经过所述抛光处理后的金属表面的粗糙度小于6nm。

本发明提供了莫氏硬度在2.0-2.5范围内的金属精细抛光凹凸棒石粉，从而填补了中等硬度固体抛光材料的空白。

本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉的原料来源丰富，制备工艺简单，并且适用于宽范围的金属表面精细抛光，可显著提高金属制品的光泽。

在本发明提供的金属精细抛光凹凸棒石粉或用于金属精细抛光的凹凸棒石抛光粉中，粉体呈棒状，形态规则，硬度适中，非常适用于降低金属表面的粗糙度，提高光泽度，抛光效果明显(抛光后金属的表面粗糙度小于6nm)。

本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉的莫氏硬度在2.0-2.5的范围内，相比于含有诸如硬质高岭土煅烧产物或石英等的硬颗粒的抛光粉，利用本发明的凹凸棒石粉的抛光过程中不会造成抛光金属表面的硬擦伤；同时相比于诸如石墨等的硬度过低(通常低于2)的抛光粉，利用本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉的抛光效率显著更高(通常在约10分钟内可使金属表面粗糙度降低90％以上)，尤其适用于高粗糙度(约50-100nm)的金属表面精细抛光。

此外，本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉不含有石英，并且具有中性pH(约为7)，因而即使以抛光液形式使用时，也不会产生化学腐蚀和抛蚀作用，其制备与使用过程是环境友好的。

具体实施方式

在针对金属表面处理或抛光领域中现有的抛光粉或抛光液存在的诸如硬擦痕多、抛光精度和效率低等、以及由于抛光粉中粉体呈现大致球形粒子导致的微擦痕等问题的研究中，对于现有的高硬度抛光材料如煅烧高岭土或高硬度微纳米抛光材料颗粒会使得被抛光表面产生过多硬擦痕或微擦痕的原因，经过深入的研究，本发明的发明人发现，除了这些抛光材料本身的硬度过高之外，造成这样的擦痕的原因至少还在于，在将这样的高硬度抛光材料用于表面精细抛光时，其抛光方式是以该抛光材料中的硬(球形)颗粒的线滑动切削抛光为主，因而会在被抛光表面上产生诸多擦痕。

鉴于此，经过更深入的考察，本发明的发明人进一步发现，当抛光材料的组分为棒状粉体矿物时，特别是将具有层-链结构和棒状形貌的凹凸棒石晶体的棒状粉体组成的抛光粉用于金属表面精细抛光时，由于棒状粉体矿物具有规则的形貌，能够对被抛光金属的微凸起进行研磨，同时棒状粉体矿物还通过不规则的旋转滑移而对金属表面进行精细抛光。这样的抛光作用方式不同于前述硬质抛光材料颗粒以点接触线运动的切削抛光机制，不仅有效地避免了硬颗粒点接触线运动对抛光面的硬划伤(导致擦痕)，而且抛光效率更高且精度更好的特点。进一步地，在利用由棒状粉体矿物组成的抛光材料进行金属表面精细抛光加工时，本发明的发明人还发现，要获得供硬度适中、金属精细抛光效果好、效率高且环保清洁的抛光材料，使用的棒状粉体矿物材料需要具有特定的化学组成、棒长以及棒长与直径比，并且这样的棒状粉体矿物材料还需要经过表面改性处理。

基于上述发现，本发明提供这样的金属精细抛光凹凸棒石粉，其由经过表面改性的棒状粉体组成。在本申请中，术语“金属精细抛光凹凸棒石粉”、“凹凸棒石金属精细抛光粉”、“金属精细抛光凹凸棒石抛光粉”和“本发明的抛光粉或抛光材料”可以互换使用。

本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉的莫氏硬度在2.0-2.5的范围内，由此不仅填补了中等硬度固体抛光材料的空白，而且这样的适中硬度使得可以减少或消除硬擦痕和微擦痕，同时还可以提高抛光效率。

在本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉中，其组分粉体的形貌呈棒状，并且该棒状粉体的组成为(Mg,Al,Fe)_1.98-2.05(Si,Al)_3.98-4.05O_9.98-10.05(OH)_3.9-4.1·(3.9-4.1)H₂O(原子数比)、棒长在0.3-2μm的范围内并且棒长/直径比在15-40的范围内。不受限于特定理论，该化学组成结构式中的(3.9-4.1)H₂O可以是位于孔道中的沸石水，而(OH)_3.9-4.1可以是占据凹凸棒石矿物晶格中确定配位位置的结构水，这些在矿物化中统称为水(H₂O)。本发明的发明人已发现，这样的棒状形态规则，硬度适中(在2-2.5的范围内)。而且，本发明的发明人出乎意料地发现，具有由这样的棒状粉体组成的金属精细抛光凹凸棒石粉在金属精细抛光应用中，才有可能充分利用该棒状粉体的规则的形态对被抛光金属的微凸起或凹凸不平处进行研磨，同时棒状粉体矿物还通过不规则的旋转滑移而对金属表面进行精细抛光，可以降低金属表面的粗糙度，提高光泽度，抛光效果明显，从而实现优异的金属精细抛光效果。该抛光粉优选不含莫氏硬度过高(例如大于2.5)的硬颗粒，抛光过程中不会造成抛光面硬擦伤，抛光效率高(在约10分钟内可使粗糙度降低90％以上，抛光后金属表面的粗糙度小于约6nm)，尤其适用于初始粗糙度在50-100nm或80-100nm的金属表面精细抛光。

本发明的发明人还发现，如果使用具有不同于上述原子数比组成或莫氏硬度的矿物，或者如果使用的抛光粉粉体的形貌不是棒状(例如为常规的球形粒子)，或者如果即使是棒状粉体，但其棒长不在上述特定的范围内(过大例如大于2μm或过小例如小于0.6μm)，或者如果即使是棒状粉体，但其棒长/直径比不在上述特定的范围内(过大例如高于40或过小例如低于15)，所获得的抛光材料都不能充分实现上述的精细抛光效果和效率。

此外，在本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉中使用的棒状粉体经过了表面改性。优选地，本发明中使用的表面改性剂可以为但不限于六偏磷酸钠、油胺、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠和三乙醇胺中的一种或多种。表面改性可以通过例如将表面改性剂与片状粉体充分混合的方式实现，也可以通过本领域熟知的其他方式实现。通过这样的表面改性，使得本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉可以进一步减少或消除金属精细抛光过程中对抛光表面产生的擦痕同时提高抛光效率。尽管在本发明中对于表面改性剂的用量没有特别要求，但优选地基于叶蛇纹石粉的总质量，使用0.01～0.1％的表面活性剂。

在本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉中使用的棒状粉体可以来源于加工处理后的凹凸棒石矿物或天然凹凸棒石，也可以来源于其它合适途径。优选地，所述棒状粉体是结晶棒状粉体；更优选地所述金属精细抛光凹凸棒石粉由天然凹凸棒石矿物的经过表面改性的棒状粉体组成。优选地金属精细抛光凹凸棒石粉按各元素的氧化物质量计的组成为：54％-56％的SiO₂、14％-15％的MgO、7％-8％的Al₂O₃、1％-2％的Fe₂O₃和19％-21％的水。优选地，在所使用的矿物原料中不含有高硬度矿物石英。如本文中使用的，表述“不含石英”是指在利用X射线粉晶衍射仪进行检测时没有检出石英的存在，而且在利用偏光显微镜进行检测时也没有检出石英的存在。

优选地，本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉的pH为中性(约为7)，因而不会产生化学腐蚀和抛蚀作用，且制备与使用过程环境友好。

如本文中使用的，术语“天然凹凸棒石”是指自然形成而非人工合成的凹凸棒石矿物。

如本文中使用的，表述“粉体形貌呈棒状”是指利用扫描电子显微镜观察的粉体形貌。

如本文中使用的，棒状粉体的“棒长”是指通过扫描电子显微镜测得的棒状粉体的最大长度或最大尺寸，通常也可以描述为平均棒长。类似地，棒状粉体的“直径”是指对应于测量棒长的粉体颗粒测得的棒状粉体的直径尺寸。相应地，棒状粉体的棒长/直径比是指所测得的各个棒状体的棒长与其直径比的平均值。

本发明提供了制备上述金属精细抛光凹凸棒石粉的方法，所述方法可以包括：筛选并使用原子数比组成符合

(Mg,Al,Fe)_1.98-2.05(Si,Al)_3.98-4.05O_9.98-10.05(OH)_3.9-4.1·(3.9-4.1)H₂O的天然凹凸棒石矿物(莫氏硬度在2.0-2.5的范围内)，并任选地在将其例如经由颚式破碎机进行粗碎后，经搅拌湿磨法(例如球磨机湿磨法)加工得到细碎粉料；将所得到的细碎粉料与水和表面改性剂均匀混合后进行旋流提纯和分级，得到棒长在0.3-2μm范围内且棒长/直径比在15-40范围内的棒状粉体；将所得的棒状粉体进行干燥(例如在烘箱中)和再分散(例如利用高速分散机)，由此得到所需的金属精细抛光凹凸棒石粉，其莫氏硬度在2.0-2.5的范围内。

本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉可以以抛光液的形式提供。通常，抛光液是通过微化学腐蚀降低金属工件表面粗糙度，尽管生产和使用过程可能存在环境污染隐患，但抛光液可以提高光泽度，属软抛光，并且通常不会在金属表面产生硬擦痕。本发明的抛光液通过将选自水、乙醇、柴油和润滑油中的至少一种与上述金属精细抛光凹凸棒石粉均匀混合而获得。优选地，基于抛光液的总质量，本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉的含量为8.5％～11.5％，或者该抛光液的固含量(质量含量)为8.5％～11.5％。

此外，本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉可以适用于金属表面的抛光，特别适用于以下金属材料的金属表面精细抛光：碳钢、不锈钢、轴承钢、铜合金、镍合金或其组合。在一个优选实施方案中，使用本发明的金属精细抛光凹凸棒石粉进行抛光处理的金属表面的初始粗糙度为约50-100nm或80-100nm，并且经抛光处理后的金属表面的粗糙度小于6nm。

要理解的是，对于在本文中所提及的数值范围来说，这些范围包括各个范围的端点值和在这些端点值之间的具体点值，并且这些具体点值之间可以彼此进一步组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

实施例

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。应当理解的是，此处所描述的实施例仅用于举例说明和解释本发明，但并不用于限制本发明的范围。

实施例1

(1)制备

选取并使用天然凹凸棒石矿物作为原料，在搅拌下经过球磨机湿磨法加工得到粉状物料。

将20kg所得的粉状物料与180kg水以及10g油胺在立式搅拌机中搅拌混合120min，得到水悬液。然后，利用GSDF50旋流器(工作压力为0.3MPa)对该水悬液进行旋流提纯和分级处理并在线测量粉体尺寸(BT-9300ST型激光粒度分布仪)，并收集棒长在1-2μm范围内且棒长/直径比在20-30范围内的棒状粉体的溢流液。将所得的溢流液进行干燥(HB881-8干燥箱，105℃干燥，直至恒重)并进行再分散(MGS高速分散机)，由此得到所需的金属精细抛光凹凸棒石粉。

利用硬度计(HXP-1000TM/LCD)测量原矿石莫氏硬度，作为结果，所得到的金属精细抛光叶蛇纹石粉的莫氏硬度为2.3。

通过硅酸盐岩石化学分析方法(GB/T14506.1-14506.28-93)来确定所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的化学组成。作为结果，确定了所得到的金属精细抛光凹凸棒石粉的原子数比组成结构式为(Mg,Al,Fe)_2.02(Si,Al)_3.98O_9.99(OH)_3.98·4.05H₂O利用扫描电子显微镜(s4800冷场发射扫描电子显微镜)观察所得金属精细抛光凹凸棒石粉的粉体形貌，并且测量其中的粉体的棒长和直径，并获得棒长/直径比。所得到的金属精细抛光凹凸棒石粉中的棒状粉体的棒长在0.8～2μm的范围内，并且棒长/直径比在20～30的范围内。

(2)应用

通过将以上制备的金属精细抛光凹凸棒石粉与去离子水混合，并经超声分散(EYG-600W超声分散仪，超声分散30min)，得到固含量为9质量％的抛光液。

将300ml所制得的抛光液通过循环水泵进料至抛光机(型号为Nano-MAX)，并设定抛光机的抛光压力为0.15GPa、抛光机转速为40r/min和抛光时间为10min。利用该抛光机对尺寸为2x2cm(表面面积为4cm²)且厚度为2mm的方形304不锈钢板试样(利用FPOPTO-OPTED粗糙度测量仪，试样的初始表面粗糙度为42nm)进行抛光(重复次数为5次)。抛光结束后，利用粗糙度测量仪再次测量试样的表面粗糙度。作为结果，该试样经抛光处理后的表面粗糙度为4.4nm(为三次测量的平均值)，经抛光后的试样表面上观察不到明显的硬擦痕。

实施例2

(1)制备

除了使用聚乙烯吡咯烷酮代替油胺之外，以与实施例1相同的过程制备得到金属精细抛光凹凸棒石粉，并对其进行与实施例1相同的检测分析。

作为结果，所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的原子数比组成结构式为(Mg,Al,Fe)_1.98(Si,Al)_4.02O_10.01(OH)_3.99·4.02H₂O，莫氏硬度为2.2；并且所得到的金属精细抛光凹凸棒石粉中的粉体的形貌呈棒状，其棒长在0.6～1.8μm的范围内并且棒长/直径比在24～36的范围内。

(2)应用

除了使用尺寸相同的45#钢板试样且其初始表面粗糙度为68nm之外，以与实施例1相同的程序制备所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的固含量为9质量％的抛光液并进行相似的抛光处理过程。作为结果，该试样在经10min的抛光处理后的表面粗糙度为5.2nm(三次测量的平均值)，并且经抛光后的试样表面上观察不到明显的硬擦痕。

实施例3

(1)制备

除了使用十二烷基苯磺酸钠代替油胺之外，以与实施例1相同的过程制备得到金属精细抛光凹凸棒石粉，并对其进行与实施例1相同的检测分析。

作为结果，所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的原子数比组成结构式为(Mg,Al,Fe)_2.01(Si,Al)_3.99O_10.01(OH)_3.99·3.99H₂O，莫氏硬度为2.4；并且所得到的金属精细抛光凹凸棒石粉中的粉体的形貌棒状，其棒长在0.5～1.7μm的范围内并且棒长/直径比在17-35的范围内。

(2)应用

除了使用尺寸相同的GH1015镍合金板试样且其初始表面粗糙度为54nm之外，以与实施例1相同的程序制备所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的固含量为10.5质量％的抛光液并进行相同的抛光处理过程。作为结果，该试样在经10min的抛光处理后的表面粗糙度为4.9nm(三次测量的平均值)，并且经抛光后的试样表面上观察不到明显的硬擦痕。

实施例4

(1)制备

除了使用六偏磷酸钠代替油胺之外，以与实施例1相同的过程制备得到金属精细抛光凹凸棒石粉，并对其进行与实施例1相同的检测分析。

作为结果，所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的原子数比组成结构式为(Mg,Al,Fe)_1.97(Si,Al)_4.03O_9.97(OH)_4.02·4.03H₂O，莫氏硬度为2.1；并且所得到的金属精细抛光凹凸棒石粉中的粉体的形貌呈棒状，其棒长在0.4～1.9μm的范围内并且棒长/直径比在17-38的范围内。

(2)应用

除了使用尺寸相同的G8Cr15轴承钢板试样且其初始表面粗糙度为48nm之外，以与实施例1相同的程序制备所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的固含量为10.5质量％的抛光液并进行相同的抛光处理过程。作为结果，该试样在经10min的抛光处理后的表面粗糙度为4.2nm(三次测量的平均值)，并且经抛光后的试样表面上观察不到明显的硬擦痕。

对比例1

(1)制备

除了使用煅烧高岭土代替天然凹凸棒石矿物之外，以与实施例1相同的过程制备得到抛光粉，并对所得的抛光粉的莫氏硬度、粉体形貌及尺寸进行检测分析。

作为结果，所得的抛光粉的莫氏硬度为7.6，并且其中的粉体形貌为大致球形，并且粉体粒子的尺寸在1～5μm的范围内。

(2)应用

以与实施例1相同的程序制备所得抛光粉的固含量为9质量％的抛光液并进行相同的抛光处理过程。作为结果，不锈钢板试样经10min抛光处理后的表面粗糙度为18nm(三次测量的平均值)，并且在经抛光后的试样表面上观察到非常多的硬擦痕。

对比例2

(1)制备

以与实施例1相同的过程制备得到金属精细抛光凹凸棒石粉，只是收集含有棒长在0.05-0.25μm范围内的棒状粉体的溢流液；并对其进行与实施例1相同的检测分析。

作为结果，所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的原子数比组成结构式为(Mg,Al,Fe)_2.01(Si,Al)_3.99O_9.99(OH)_3.99·4.01H₂O，莫氏硬度为2.3；并且所得到的金属精细抛光凹凸棒石粉中的粉体的形貌呈棒状，其棒长小于0.3μm并且棒长/直径比小于14。

(2)应用

以与实施例1相同的程序制备所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的固含量为9.3质量％的抛光液并进行相同的抛光处理过程。作为结果，不锈钢试样经10min抛光处理后的表面粗糙度为8.8nm(三次测量的平均值)，并且在经抛光后的试样表面上观察到较多的硬擦痕。

对比例3

(1)制备

以与实施例1相同的过程制备得到金属精细抛光凹凸棒石粉，只是收集含有棒长在2.5-5.0μm范围内的棒状粉体的溢流液；并对其进行与实施例1相同的检测分析。

作为结果，所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的原子数比组成结构式为(Mg,Al,Fe)_1.99(Si,Al)_4.02O_10.04(OH)_3.97·3.99H₂O，莫氏硬度为2.2；所得的金属精细抛光凹凸棒石粉中的粉体的形貌呈棒状；其棒长大于2μm并且棒长/直径比远小于15。

(2)应用

以与实施例1相同的程序制备所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的固含量为9质量％的抛光液并进行相同的抛光处理过程(其中抛光时间为30min)。作为结果，不锈钢试样经30min抛光处理后的表面粗糙度为11nm(三次测量的平均值)，并且在经抛光后的试样表面上仍可观察到较明显的残余擦痕。

对比例4

(1)制备

以与实施例1相同的过程制备得到金属精细抛光凹凸棒石粉，只是在制备过程未添加油胺，且只是收集底流；并对其进行与实施例1相同的检测分析。

作为结果，所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的原子数比组成结构式为(Mg,Al,Fe)_1.97(Si,Al)_4.02O_10.04(OH)_3.96·4.01H₂O，莫氏硬度为2.5；并且所得到的金属精细抛光凹凸棒石粉中的粉体的形貌棒状，其棒长在1.0～1.7μm的范围内，并且棒长/直径比在10～15的范围内。

(2)应用

以与实施例1相同的程序制备所得的金属精细抛光凹凸棒石粉的固含量为9质量％的抛光液并进行相同的抛光处理过程。作为结果，不锈钢试样经10min抛光处理后的表面粗糙度为16.8nm(三次测量的平均值)，并且经抛光后的试样表面仍有较多的明显擦痕。

由上述实施例1-4的结果可知，通过提供由具有特定的化学组成、棒长以及棒长/直径比并且经过表面改性的棒状粉体组成的金属精细抛光凹凸棒石粉，本发明获得了一种硬度适中、金属精细抛光效果好、效率高(能够在约10min的短时间内将诸如不锈钢等的金属表面粗糙度降低至小于6nm)且环保清洁的抛光材料。

同时，由对比例1-4的结果可以看出，当使用组成不满足本发明要求的特定组成的其他矿物材料、或者当抛光材料的粉体的棒长过大或过小，或者该棒状粉体的棒长与其直径之比不在所述特定的范围内，由这样的抛光材料制得的抛光粉或抛光液都不能充分实现本发明所预期的精细抛光效果和效率。

以上详细描述了本发明的优选实施方式。但是，本发明并不限于上述文施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种改变和变型，这些改变和变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属精细抛光凹凸棒石粉，其特征在于，所述金属精细抛光凹凸棒石粉由经过表面改性的棒状粉体组成，所述棒状粉体具有的原子数比结构式为(Mg,Al,Fe)_1.98-2.05(Si,Al)_3.98-4.05O_9.98-10.05(OH)_3.9-4.1·(3.9-4.1)H₂O、棒长在0.3-2μm的范围内并且棒长/直径比在15-40的范围内。

2.根据权利要求1所述的金属精细抛光凹凸棒石粉，其特征在于，所述棒状粉体是结晶棒状粉体；优选地所述金属精细抛光凹凸棒石粉按质量计的组成为：54％-56％的SiO₂、14％-15％的MgO、7％-8％的Al₂O₃、1％-2％的Fe₂O₃和19％-21％的水；更优选地所述金属精细抛光凹凸棒石粉由天然凹凸棒石矿物的经过表面改性的棒状粉体组成。

3.根据权利要求1所述的金属精细抛光凹凸棒石粉，其特征在于，所述金属精细抛光凹凸棒石粉不含石英矿物成分。

4.根据权利要求1所述的金属精细抛光凹凸棒石粉，其特征在于，所述金属精细抛光凹凸棒石粉的莫氏硬度在2-2.5的范围内；优选地所述棒状粉体的棒长在1～2μm的范围内。

5.根据权利要求1所述的金属精细抛光凹凸棒石粉，其特征在于，所述表面改性利用选自以六偏磷酸钠、油胺、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠和三乙醇胺中的至少一种表面改性剂进行。

6.一种制备根据权利要求1-5中任一项所述的金属精细抛光凹凸棒石粉的方法，所述方法包括：

将天然凹凸棒石矿物进行湿磨法加工，得到粉状物料；

将所得的粉状物料与水和表面改性剂均匀混合后进行旋流提纯和分级，得到棒长在0.3-2μmμm范围内并且棒长/直径比在15-40范围内的棒状粉体；

将所得的棒状粉体进行干燥和再分散，由此得到所需的金属精细抛光凹凸棒石粉。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述湿磨法加工通过搅拌磨在水介质中进行。

8.一种用于金属精细抛光的抛光液，其特征在于，所述抛光液包含与选自水、乙醇、柴油和润滑油中的至少一种均匀混合的根据权利要求1-5中任一项所述的金属精细抛光凹凸棒石粉；优选地基于所述抛光液的总质量，所述金属精细抛光凹凸棒石粉的含量为8.5％～11.5％。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的金属精细抛光凹凸棒石粉用于对金属表面进行抛光处理的用途；优选地所述金属表面由选自碳钢、不锈钢、轴承钢、铜合金和镍合金中的至少一种形成。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，经过所述抛光处理后的金属表面的粗糙度小于6nm。