CN112961651A - 一种油石研磨液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及研磨液技术领域，具体公开了一种油石研磨液及其制备方法。其技术要点是：一种油石研磨液，包括如下重量份数的组分：碳化硅3‑10份、苯并三氮唑0.5‑1份、极压抗磨剂5‑10份、表面活性剂5‑12份、分散剂2‑10份、润湿剂2‑10份、粘度调节剂1‑10份、基体油800‑1000份。上述油石研磨液的制备步骤为：S1，将碳化硅、表面活性剂、基体油混合超声搅拌5‑10min后，添加分散剂、润湿剂并超声搅拌5‑10min；S2，继续添加苯并三氮唑、极压抗磨剂并继续超声搅拌5‑10min，添加粘度调节剂并继续超声搅拌3‑5min，即得。通过上述方法制得的油石研磨液具有良好的分散稳定性和较高的研磨性能。

Description

一种油石研磨液及其制备方法

技术领域

本申请涉及研磨液加工技术领域，更具体地说，它涉及一种油石研磨液及其制备方法。

背景技术

超精加工技术作为可以提供高精度的精加工技术，已广泛用于轴承沟道超精加工、高精密仪器和设备加工等领域。采用油石超精研磨代替对轴承内、外沟道的抛光，是提高轴承精度、降低噪音、提高光洁度、提高表面粗糙度等级、延长寿命的有效措施之一。

碳化硅作为一种传统磨料，具有优异的耐磨、耐腐蚀、热稳定、高硬度、抗氧化性、自锐性等性能，主要用于制作精细砂轮、油石、砂布、砂带等精加工磨具，与常见的氧化铝和石英砂相比，其研磨效率高，但价格却不及金刚石的十分之一。

针对上述中的相关技术，发明人认为目前市场上的研磨液已普遍用于研抛行业，但国内所研发的研磨液静置长时间会出现分水、沉淀等现象。

发明内容

为了提高研磨液的分散体系稳定性和抛光效果，本申请提供一种油石研磨液及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种油石研磨液，采用如下的技术方案：

一种油石研磨液，包括如下重量份数的组分：碳化硅3-10份、苯并三氮唑0.5-1份、极压抗磨剂5-10份、表面活性剂5-12份、分散剂2-10份、润湿剂2-10份、粘度调节剂1-10份、基体油800-1000份。

通过采用上述技术方案，碳化硅具有优异的耐磨性、耐腐蚀、热稳定、高硬度、抗氧化性、自锐性等性能，以碳化硅作为磨料制得的研磨液具有较高的研磨效率，润滑性能好，磨削速度快且速率稳定。本申请通过加入分散剂和粘度调节剂，并调控加入顺序，能够保证制得的研磨液具有良好的悬浮性，存放稳定不沉降。苯并三氮唑为一种防锈剂，添加到研磨液中，在抛光研磨过程中在切削金属表面形成一层致密保护膜，从而起到保护金属表面，防止金属发生锈蚀的作用。通过在研磨液中添加极压抗磨剂，能够与被切削金属表面起化学反应生成化学反应膜，起润滑作用，可防止金属表面在承受很高的负荷时，金属表面直接接触产生较大的热而导致抗磨剂形成的膜被损坏，极压抗磨剂能够防止金属表面擦伤。

进一步优选为，包括如下重量份数的组分：包括如下重量份数的组分：碳化硅5份、苯并三氮唑0.7份、极压抗磨剂7份、表面活性剂8份、分散剂5份、润湿剂5份、粘度调节剂4份、基体油880份。

通过采用上述技术方案，上述各组分为最优比例，制备得到的研磨液具有高分散稳定性，悬浮性好，且具有良好的抛光效率和润滑性能。

进一步优选为，所述碳化硅的粒径为0.1-10μm。

通过采用上述技术方案，将碳化硅的粒径控制在0.1-10μm，研磨液在使用过程中，部分研磨液能够渗透到油石的孔隙中，达到包裹悬浮金属屑的目的，防止金属屑堵住油石的孔隙而减缓油石的研磨作用，降低油石的使用寿命，同时将碳化硅的粒径控制在0.1-10μm 之间，研磨液能够具有最优的研磨性能，不会对金属表面产生划伤。

进一步优选为，所述油石研磨液的粘度为2-20mPa·s。

通过采用上述技术方案，油石研磨液的粘度由粘度调节剂进行控制，通过将研磨液的粘度控制在2-20mPa·s，能够保证研磨液具有良好的悬浮性，达到较长时间的贮存效果，亦使得研磨液在使用时，分散润滑性良好，从而充分发挥其辅助研磨作用。

进一步优选为，所述极压抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、环烷酸铅、偏硼酸钾中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，添加极压抗磨剂能够提高润滑脂的耐负荷能力，防止金属表面在高负荷条件下发生烧结、卡咬、刮伤，本申请优选上述极压抗磨剂，添加到研磨液中，使得研磨液具有良好的切削性能，如二烷基二硫代磷酸锌为同时含有磷、硫的化合物，既具有挤压性，由具有抗磨性。

进一步优选为，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、失水山梨醇单油酸酯中的一种或多种，所述分散剂为六偏磷酸钠、月桂醇、卵磷脂中的一种或多种，所述润湿剂为乙二胺四乙酸二钠，所述粘度调节剂为硬脂酸。

通过采用上述技术方案，在研磨液中加入表面活性剂能够防止金属屑吸附在金属表面，有利于金属屑的解吸和去除，此外表面活性剂能对研磨颗粒表明进行改性，从而改善抛光速率。

进一步优选为，所述基体油为白油、合成油、溶剂油中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，市面上的研磨液可分为水性和油性研磨液两种，水性研磨液在实际生产中存在研磨效率低、易造成划伤，而且在研磨过程中氮化硅颗粒容易聚集，造成磨料使用寿命偏短、工件表面粗糙度值偏大的缺陷，本申请采用基体油作为溶剂，具有研磨速率高，工件表面加工质量更好的优点。

第二方面，本申请提供一种油石研磨液的制备方法，采用如下的技术方案：

一种油石研磨液的制备方法，包括以下步骤：

S1，将碳化硅、表面活性剂、基体油混合超声搅拌5-10min后，添加分散剂、润湿剂并超声搅拌5-10min；

S2，继续添加苯并三氮唑、极压抗磨剂并继续超声搅拌5-10min，添加粘度调节剂并继续超声搅拌3-5min，即得。

通过采用上述技术方案，以氮化硅作为基础磨料，以基体油作为基本溶剂，同时使用分散剂和粘度调节剂，并控制两者的加入顺序，使得制备得到的研磨液具有良好的分散稳定性，具有较长的贮存期，且研磨时具有较高的研磨效率和研磨性能。本申请提供的研磨液制备方法操作简单、制备效率高，且制备过程中不设计高压、高温等条件，适合工业规模化生产。

进一步优选为，步骤S1和步骤S2中，所述超声搅拌的频率为40-60kHz，搅拌温度为15-35℃。

通过采用上述技术方案，采用40-60kHz的超声频率，能够使得各原料组分分散均匀和分散稳定，且上述各原料组分均可在一个搅拌釜中完成，无需转移原料组分，易操作且制备效率高。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

(1)本申请通过加入分散剂和粘度调节剂，并调控加入顺序，能够保证制得的研磨液具有良好的悬浮性，存放稳定不沉降；

(2)本申请制备得到到研磨液具有较强的磨削力及更高的研磨速率，研磨性能好，在研磨抛光过程中能有效避免对工件表面造成划伤；

(3)本申请提供的油石研磨液的制备方法，生产均在一个搅拌釜中进行，方法简单快捷，易于操作，且操作条件温和，可实现工业化生产，经济效益良好。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

实施例1

一种油石研磨液，各组分及其相应的重量如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

S1，将碳化硅、表面活性剂、基体油混合，35℃、40kHz频率下，超声搅拌10min后，添加分散剂、润湿剂并超声搅拌10min；

S2，继续添加苯并三氮唑、极压抗磨剂，35℃、40kHz频率下，继续超声搅拌10min，添加粘度调节剂并继续超声搅拌5min，即得油石研磨液，其粘度为2.2mPa·s。

本实施例中，氮化硅的粒径为0.1μm，所用极压抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌，所用表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所用分散剂为六偏磷酸钠，所使用润湿剂为乙二胺四乙酸二钠，所用粘度调节剂为硬脂酸，所用基体油为3#工业级白油。

实施例2-6

一种油石研磨液，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量如表1所示。

表1实施例1-6中各组分及其重量(kg)

实施例7

一种油石研磨液，与实施例1的不同之处在于，通过如下制备步骤获得：

S1，将碳化硅、表面活性剂、基体油混合，30℃、50kHz频率下，超声搅拌8min后，添加分散剂、润湿剂并超声搅拌10min；

S2，继续添加苯并三氮唑、极压抗磨剂，30℃、50kHz频率下，继续超声搅拌8min，添加粘度调节剂并继续超声搅拌4min，即得油石研磨液，其粘度为11.0mPa·s。

本实施例中，氮化硅的粒径为5μm，所用极压抗磨剂为重量比为1:1的二烷基二硫代磷酸锌和环烷酸铅的混合物，所用表面活性剂为重量比为1:1的脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠的混合物，所用分散剂为重量比为1:1.2的六偏磷酸钠和月桂醇的混合物，所用基体油为合成油，购自深圳市海瑞鑫润滑油科技有限公司；

实施例8

一种油石研磨液，与实施例1的不同之处在于，通过如下制备步骤获得：

S1，将碳化硅、表面活性剂、基体油混合，15℃、60kHz频率下，超声搅拌5min后，添加分散剂、润湿剂并超声搅拌10min；

S2，继续添加苯并三氮唑、极压抗磨剂，15℃、60kHz频率下，继续超声搅拌5min，添加粘度调节剂并继续超声搅拌3min，即得油石研磨液，其粘度为18.9mPa·s。

本实施例中，氮化硅的粒径为10μm，所用极压抗磨剂为重量比为1:1:1的二烷基二硫代磷酸锌、环烷酸铅和偏硼酸钾的混合物，所用表面活性剂为重量比为1:1:1的脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和失水山梨醇单油酸酯的混合物，所用分散剂为重量比为1:1.2:1 的六偏磷酸钠、月桂醇和卵磷脂的混合物，所用基体油为溶剂油，购自深圳市海瑞鑫润滑油科技有限公司。

对比例

对比例1

一种油石研磨液，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：

S1，将碳化硅、表面活性剂、基体油、分散剂、润湿剂混合，35℃、40kHz频率下，超声搅拌20min；

S2，继续添加苯并三氮唑、极压抗磨剂、粘度调节剂，35℃、40kHz频率下，继续超声搅拌 15min，即得油石研磨液，其粘度为22.4mPa·s

对比例2

一种油石研磨液，与实施例1的不同之处在于，未添加表面活性剂。

对比例3

一种油石研磨液，与实施例1的不同之处在于，未添加分散剂。

对比例4

一种油石研磨液，与实施例1的不同之处在于，未添加润湿剂。

性能检测试验

分别对对实施例1-8和对比例1-4制得的油石研磨液进行性能测试。

研磨抛光测试：台湾创技单面铜抛机，铜盘为创技铜盘，压力为80kg，转速PP头为20rpm，下盘为55rpm，抛光时间为15min，研磨液滴加方式为喷5s停5s，并通过冷却水冷却铜盘，可一定程度上减缓盘温的上升速率，加工对象：2寸蓝宝石衬底片，24片/盘，4轴即96片/run。抛光速率可通过铜抛后衬底片厚度变化来计算，即抛光速率＝铜抛前后的移除量/铜抛时间，其中，衬底的厚度变化可用千分表测量；盘温可通过铜盘机自带测温系统得到；表面粗糙度可用粗糙度仪进行测试，测试结果计入下列表2中。

由表2中测试数据可以看出，实施例1-8制备的油石研磨液悬浮性良好，分散较稳定，相对贮存时间较久。相较于对比例1-4，实施例1中的研磨液，其研磨抛光性优异，盘温较低，而对比例1-4中的盘温则远高于市场所要求的32℃，粗糙度也远高于实施例1中测试粗糙度，表明，其研磨抛光性较差。

表2性能测试结果

以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种油石研磨液，其特征在于，包括如下重量份数的组分：碳化硅3-10份、苯并三氮唑0.5-1份、极压抗磨剂5-10份、表面活性剂5-12份、分散剂2-10份、润湿剂2-10份、粘度调节剂1-10份、基体油800-1000份。

2.根据权利要求1所述的油石研磨液，其特征在于，包括如下重量份数的组分：碳化硅5份、苯并三氮唑0.7份、极压抗磨剂7份、表面活性剂8份、分散剂5份、润湿剂5份、粘度调节剂4份、基体油880份。

3.根据权利要求1所述的油石研磨液，其特征在于，所述碳化硅的粒径为0.1-10μm。

4.根据权利要求1所述的油石研磨液，其特征在于，所述油石研磨液的粘度为2-20mPa·s。

5.根据权利要求1所述的油石研磨液，其特征在于，所述极压抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、环烷酸铅、偏硼酸钾中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的油石研磨液，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、失水山梨醇单油酸酯中的一种或多种，所述分散剂为六偏磷酸钠、月桂醇、卵磷脂中的一种或多种，所述润湿剂为乙二胺四乙酸二钠，所述粘度调节剂为硬脂酸。

7.根据权利要求1所述的油石研磨液，其特征在于，所述基体油为白油、合成油、溶剂油中的一种或多种。

8.权利要求1-7任一所述的油石研磨液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将碳化硅、表面活性剂、基体油混合超声搅拌5-10min后，添加分散剂、润湿剂并超声搅拌5-10min；

S2，继续添加苯并三氮唑、极压抗磨剂并继续超声搅拌5-10min，添加粘度调节剂并继续超声搅拌3-5min，即得。

9.根据权利要求8所述的油石研磨液的制备方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中，所述超声搅拌的频率为40-60kHz，搅拌温度为15-35℃。