CN113388366A - 一种研磨液组合物及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种研磨液组合物及其生产工艺，涉及研磨液制备技术领域，包括如下质量比成分：去离子水200‑250份、金刚石磨粒22‑26份、铜粉18‑22份、碳化硅粒14‑17份、极压润滑剂6‑16份、防锈剂5‑15份、乳化剂1‑3份、二氧化钵粉末15‑25份、亚硝酸钠2‑4份、苯甲酸钠1‑2份、甘油1‑2份、白刚玉粉15‑20份、硬脂酸8‑10份、悬浮剂0.5‑2份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.4‑0.7份；本发明以金刚石磨粒、铜粉、碳化硅粒、二氧化钵粉末和白刚玉粉作为磨料，并严格控制粒径，配合极压润滑剂、甘油、硬脂酸以及乳化剂的作用，润滑性能远高于同类产品，提高表面加工精度。

Description

一种研磨液组合物及其生产工艺
技术领域
本发明涉及研磨液制备技术领域，尤其涉及一种研磨液组合物及其生产工艺。
背景技术
随着经济技术的发展，作为经济发展支柱产业的材料行业得到了前所未有的高速发展，新型材料不断得到应用，新型加工工艺也在不断出现和发展，也对与之相配合的加工工具与技术不断提出新的要求，抛光研磨技术作为新精密加工技术应运而生。常用的抛光研磨精密加工技术方法包括固结磨料加工与游离磨料加工，该工艺中较为常见的加工工艺为化学机械抛光，而化学机械抛光的实质是：通过将加工液对半导体片表面的化学作用以及磨料颗粒对半导体片表面的机械作用相结合，进而实现光滑、粗糙度合适且无损伤表面的加工方法；
研磨液是抛光研磨技术中的重要组成部分，在加工过程中，具有磨削去除作用，研磨液的组成包括：固相磨料和液相介质，其中液相介质一般包含：去离子水或油(由使用性决定)、分散剂、改性剂、表面活性剂等，其在半导体行业，尤其IC集成电路用硅板等脆硬材料加工领域具有广泛的应用，现有的研磨液一般采用简单的研磨沙，对精度、粒度的要求过低，研磨效果不够好，而且不具备清洗、防锈、抗氧化性等作用，因此，本发明提出一种研磨液组合物及其生产工艺以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种研磨液组合物及其生产工艺，该研磨液组合物及其生产工艺以金刚石磨粒、铜粉、碳化硅粒、二氧化钵粉末和白刚玉粉作为磨料，并严格控制金刚石磨粒和碳化硅粒的粒径，配合极压润滑剂、甘油、硬脂酸以及乳化剂的作用，经验证，润滑性能远高于同类产品，明显降低刀具，砂轮成本，提高表面加工精度。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种研磨液组合物，包括如下质量比成分：去离子水200-250份、金刚石磨粒22-26份、铜粉18-22份、碳化硅粒14-17份、极压润滑剂6-16份、防锈剂5-15份、乳化剂1-3份、二氧化钵粉末15-25份、亚硝酸钠2-4份、苯甲酸钠1-2份、甘油1-2份、白刚玉粉15-20份、硬脂酸8-10份、悬浮剂0.5-2份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.4-0.7份。
进一步改进在于：包括如下质量比成分：去离子水220份、金刚石磨粒25份、铜粉20份、碳化硅粒15份、极压润滑剂10份、防锈剂10份、乳化剂2份、二氧化钵粉末20份、亚硝酸钠3份、苯甲酸钠1份、甘油1份、白刚玉粉18份、硬脂酸9份、悬浮剂1份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.6份。
进一步改进在于：所述白刚玉粉为W3-W1白刚玉，所述金刚石磨粒为粒径30-40μm的颗粒，所述碳化硅粒为粒径16-20μm的颗粒。
进一步改进在于：所述悬浮剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇-400、三聚磷酸钠中的一种，所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯、一乙醇胺硼酸酯、一乙醇胺硼酸铵盐中的一种，所述乳化剂为硬脂酰乳酸钠。
一种研磨液组合物的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛，去除其中的杂质和大口径颗粒，留下粒径30-40μm的金刚石磨粒、粒径16-20μm的碳化硅粒；
步骤二：将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到去离子水中，并一起投入至混合机中搅拌，然后导入超声波分散器内进行分散处理，将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和去离子水混合成混合料；
步骤三：将二氧化钵粉末和白刚玉粉倒入混合料，在常温下搅拌，然后启动超声波分散器进行分散处理，得到混合液；
步骤四：向混合液中添加亚硝酸钠，在常温下进行搅拌混合，然后加入苯甲酸钠和甘油，再次搅拌，得到混合试剂，在此过程中，通入氮气隔绝空气；
步骤五：向混合试剂中加入极压润滑剂、防锈剂、乳化剂，继续进行混合搅拌，搅拌后保温静置，接着加入硬脂酸和悬浮剂，搅拌静置，得到半成品；
步骤六：向半成品中加入载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂进行搅拌，然后利用超声波发生器对半成品进行分散，使内部原料均质化，得到成品；
步骤七：将成品装入密封真空罐内储存。
进一步改进在于：所述步骤二中，在常温下搅拌15-20min，超声波分散处理5-8min，并控制超声波分散器内压强为1.15-1.18MPa。
进一步改进在于：所述步骤三中，在常温下搅拌20-30min，超声波分散处理7-12min，并控制超声波分散器内压强为1.18-1.2MPa。
进一步改进在于：所述步骤四中，向混合液中添加亚硝酸钠，在常温下以350r/min的搅拌速度进行搅拌混合30min，加入苯甲酸钠和甘油，以500r/min的搅拌速度搅拌45min，同时控制搅拌温度为40-50℃。
进一步改进在于：所述步骤五中，向混合试剂中加入极压润滑剂、防锈剂、乳化剂，以1200-2000r/min的速度进行混合搅拌20-40min，搅拌后40℃保温静置1.5h，接着加入硬脂酸和悬浮剂，以1500-1800r/min的速度搅拌20-40min，然后常温静置2h，得到半成品。
进一步改进在于：所述步骤六中，向半成品中加入载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂,以800-1200r/min的速度搅拌45-90min，然后超声波分散处理3-5min，并控制超声波发生器内压强为1.12-1.15MPa。
本发明的有益效果为：
1、本发明以金刚石磨粒、铜粉、碳化硅粒、二氧化钵粉末和白刚玉粉作为磨料，并严格控制金刚石磨粒和碳化硅粒的粒径，配合极压润滑剂、甘油、硬脂酸以及乳化剂的作用，经验证，润滑性能远高于同类产品，明显降低刀具，砂轮成本，提高表面加工精度。
2、本发明通过防锈剂和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂的添加，具有优良的防锈性能，经验证，防锈时间三个月以上，抗菌性极强，经验证，可以保持一年以上不发臭、变质。
3、本发明在制备的过程中，通过氮气防护，避免氧化，使得制成的研磨液组合物质量更好。
4、本发明经验证，具有良好的沉屑性，提供切削屑及切削细分的快速沉降，维持系统清洁及容易清洗排除污染物，浮油很快在切削液的液面上完全分离。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
根据图1所示，本实施例提出了一种研磨液组合物，包括如下质量比成分：去离子水200份、金刚石磨粒22份、铜粉18份、碳化硅粒14份、极压润滑剂6份、防锈剂5份、乳化剂1份、二氧化钵粉末15份、亚硝酸钠2份、苯甲酸钠1份、甘油1份、白刚玉粉15份、硬脂酸8份、悬浮剂0.5份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.4份。
所述白刚玉粉为W3-W1白刚玉，所述金刚石磨粒为粒径30-40μm的颗粒，所述碳化硅粒为粒径16-20μm的颗粒。
所述悬浮剂为羧甲基纤维素钠，所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯，所述乳化剂为硬脂酰乳酸钠。
一种研磨液组合物的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛，去除其中的杂质和大口径颗粒，留下粒径30-40μm的金刚石磨粒、粒径16-20μm的碳化硅粒；
步骤二：将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到去离子水中，并一起投入至混合机中搅拌20min，然后导入超声波分散器内进行分散处理8min，并控制超声波分散器内压强为1.18MPa，将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和去离子水混合成混合料；
步骤三：将二氧化钵粉末和白刚玉粉倒入混合料，在常温下搅拌30min，然后启动超声波分散器进行分散处理12min，并控制超声波分散器内压强为1.2MPa，得到混合液；
步骤四：向混合液中添加亚硝酸钠，在常温下以350r/min的搅拌速度进行搅拌混合30min，然后加入苯甲酸钠和甘油，以500r/min的搅拌速度搅拌45min，同时控制搅拌温度为45℃，得到混合试剂，在此过程中，通入氮气隔绝空气；
步骤五：向混合试剂中加入极压润滑剂、防锈剂、乳化剂，以1500r/min的速度进行混合搅拌30min，搅拌后40℃保温静置1.5h，接着加入硬脂酸和悬浮剂，以1600r/min的速度搅拌30min，然后常温静置2h，得到半成品；
步骤六：向半成品中加入载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂，以1000r/min的速度搅拌55min，然后利用超声波发生器对半成品进行分散处理4min，并控制超声波发生器内压强为1.15MPa，使内部原料均质化，得到成品；
步骤七：将成品装入密封真空罐内储存。
实施例二
根据图1所示，本实施例提出了一种研磨液组合物，包括如下质量比成分：去离子水220份、金刚石磨粒25份、铜粉20份、碳化硅粒15份、极压润滑剂10份、防锈剂10份、乳化剂2份、二氧化钵粉末20份、亚硝酸钠3份、苯甲酸钠1份、甘油1份、白刚玉粉18份、硬脂酸9份、悬浮剂1份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.6份。
所述白刚玉粉为W3-W1白刚玉，所述金刚石磨粒为粒径30-40μm的颗粒，所述碳化硅粒为粒径16-20μm的颗粒。
所述悬浮剂为聚乙二醇-400，所述防锈剂为一乙醇胺硼酸酯，所述乳化剂为硬脂酰乳酸钠。
一种研磨液组合物的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛，去除其中的杂质和大口径颗粒，留下粒径30-40μm的金刚石磨粒、粒径16-20μm的碳化硅粒；
步骤二：将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到去离子水中，并一起投入至混合机中搅拌20min，然后导入超声波分散器内进行分散处理8min，并控制超声波分散器内压强为1.18MPa，将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和去离子水混合成混合料；
步骤三：将二氧化钵粉末和白刚玉粉倒入混合料，在常温下搅拌30min，然后启动超声波分散器进行分散处理12min，并控制超声波分散器内压强为1.2MPa，得到混合液；
步骤四：向混合液中添加亚硝酸钠，在常温下以350r/min的搅拌速度进行搅拌混合30min，然后加入苯甲酸钠和甘油，以500r/min的搅拌速度搅拌45min，同时控制搅拌温度为45℃，得到混合试剂，在此过程中，通入氮气隔绝空气；
步骤五：向混合试剂中加入极压润滑剂、防锈剂、乳化剂，以1500r/min的速度进行混合搅拌30min，搅拌后40℃保温静置1.5h，接着加入硬脂酸和悬浮剂，以1600r/min的速度搅拌30min，然后常温静置2h，得到半成品；
步骤六：向半成品中加入载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂，以1000r/min的速度搅拌55min，然后利用超声波发生器对半成品进行分散处理4min，并控制超声波发生器内压强为1.15MPa，使内部原料均质化，得到成品；
步骤七：将成品装入密封真空罐内储存。
实施例三
根据图1所示，本实施例提出了一种研磨液组合物，包括如下质量比成分：去离子水250份、金刚石磨粒26份、铜粉22份、碳化硅粒17份、极压润滑剂16份、防锈剂15份、乳化剂3份、二氧化钵粉末25份、亚硝酸钠4份、苯甲酸钠2份、甘油2份、白刚玉粉20份、硬脂酸10份、悬浮剂2份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.7份。
所述白刚玉粉为W3-W1白刚玉，所述金刚石磨粒为粒径30-40μm的颗粒，所述碳化硅粒为粒径16-20μm的颗粒。
所述悬浮剂为三聚磷酸钠，所述防锈剂为一乙醇胺硼酸铵盐，所述乳化剂为硬脂酰乳酸钠。
一种研磨液组合物的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛，去除其中的杂质和大口径颗粒，留下粒径30-40μm的金刚石磨粒、粒径16-20μm的碳化硅粒；
步骤二：将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到去离子水中，并一起投入至混合机中搅拌20min，然后导入超声波分散器内进行分散处理8min，并控制超声波分散器内压强为1.18MPa，将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和去离子水混合成混合料；
步骤三：将二氧化钵粉末和白刚玉粉倒入混合料，在常温下搅拌30min，然后启动超声波分散器进行分散处理12min，并控制超声波分散器内压强为1.2MPa，得到混合液；
步骤四：向混合液中添加亚硝酸钠，在常温下以350r/min的搅拌速度进行搅拌混合30min，然后加入苯甲酸钠和甘油，以500r/min的搅拌速度搅拌45min，同时控制搅拌温度为45℃，得到混合试剂，在此过程中，通入氮气隔绝空气；
步骤五：向混合试剂中加入极压润滑剂、防锈剂、乳化剂，以1500r/min的速度进行混合搅拌30min，搅拌后40℃保温静置1.5h，接着加入硬脂酸和悬浮剂，以1600r/min的速度搅拌30min，然后常温静置2h，得到半成品；
步骤六：向半成品中加入载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂，以1000r/min的速度搅拌55min，然后利用超声波发生器对半成品进行分散处理4min，并控制超声波发生器内压强为1.15MPa，使内部原料均质化，得到成品；
步骤七：将成品装入密封真空罐内储存。
根据实施例一、实施例二和实施例三可以得出，本发明通过如下质量比成份：去离子水200-250份、金刚石磨粒22-26份、铜粉18-22份、碳化硅粒14-17份、极压润滑剂6-16份、防锈剂5-15份、乳化剂1-3份、二氧化钵粉末15-25份、亚硝酸钠2-4份、苯甲酸钠1-2份、甘油1-2份、白刚玉粉15-20份、硬脂酸8-10份、悬浮剂0.5-2份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.4-0.7份，制备出的研磨液组合物润滑性能远高于同类产品，明显降低刀具，砂轮成本，提高表面加工精度。
验证例：以石英片作为目标，利用本发明进行研磨，在连续使用不同时间后，石英片研磨后的的磨削量：
研磨量/时间 10h 20h 30h
实施例一 1.32μm 1.33μm 1.32μm
实施例二 1.33μm 1.35μm 1.34μm
实施例三 1.35μm 1.33μm 1.33μm
普通研磨液 1.28μm 1.23μm 1.19μm
本发明以金刚石磨粒、铜粉、碳化硅粒、二氧化钵粉末和白刚玉粉作为磨料，并严格控制金刚石磨粒和碳化硅粒的粒径，配合极压润滑剂、甘油、硬脂酸以及乳化剂的作用，经验证，润滑性能远高于同类产品，明显降低刀具，砂轮成本，提高表面加工精度，且本发明通过防锈剂和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂的添加，具有优良的防锈性能，经验证，防锈时间三个月以上，抗菌性极强，经验证，可以保持一年以上不发臭、变质，同时，本发明在制备的过程中，通过氮气防护，避免氧化，使得制成的研磨液组合物质量更好，另外，本发明经验证，具有良好的沉屑性，提供切削屑及切削细分的快速沉降，维持系统清洁及容易清洗排除污染物，浮油很快在切削液的液面上完全分离。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种研磨液组合物，其特征在于，包括如下质量比成分：去离子水200-250份、金刚石磨粒22-26份、铜粉18-22份、碳化硅粒14-17份、极压润滑剂6-16份、防锈剂5-15份、乳化剂1-3份、二氧化钵粉末15-25份、亚硝酸钠2-4份、苯甲酸钠1-2份、甘油1-2份、白刚玉粉15-20份、硬脂酸8-10份、悬浮剂0.5-2份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.4-0.7份。
2.根据权利要求1所述的一种研磨液组合物，其特征在于：包括如下质量比成分：去离子水220份、金刚石磨粒25份、铜粉20份、碳化硅粒15份、极压润滑剂10份、防锈剂10份、乳化剂2份、二氧化钵粉末20份、亚硝酸钠3份、苯甲酸钠1份、甘油1份、白刚玉粉18份、硬脂酸9份、悬浮剂1份和载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂0.6份。
3.根据权利要求1所述的一种研磨液组合物，其特征在于：所述白刚玉粉为W3-W1白刚玉，所述金刚石磨粒为粒径30-40μm的颗粒，所述碳化硅粒为粒径16-20μm的颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种研磨液组合物，其特征在于：所述悬浮剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇-400、三聚磷酸钠中的一种，所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯、一乙醇胺硼酸酯、一乙醇胺硼酸铵盐中的一种，所述乳化剂为硬脂酰乳酸钠。
5.一种研磨液组合物的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛，去除其中的杂质和大口径颗粒，留下粒径30-40μm的金刚石磨粒、粒径16-20μm的碳化硅粒；
步骤二：将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到去离子水中，并一起投入至混合机中搅拌，然后导入超声波分散器内进行分散处理，将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和去离子水混合成混合料；
步骤三：将二氧化钵粉末和白刚玉粉倒入混合料，在常温下搅拌，然后启动超声波分散器进行分散处理，得到混合液；
步骤四：向混合液中添加亚硝酸钠，在常温下进行搅拌混合，然后加入苯甲酸钠和甘油，再次搅拌，得到混合试剂，在此过程中，通入氮气隔绝空气；
步骤五：向混合试剂中加入极压润滑剂、防锈剂、乳化剂，继续进行混合搅拌，搅拌后保温静置，接着加入硬脂酸和悬浮剂，搅拌静置，得到半成品；
步骤六：向半成品中加入载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂进行搅拌，然后利用超声波发生器对半成品进行分散，使内部原料均质化，得到成品；
步骤七：将成品装入密封真空罐内储存。
6.根据权利要求5所述的一种研磨液组合物的生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，在常温下搅拌15-20min，超声波分散处理5-8min，并控制超声波分散器内压强为1.15-1.18MPa。
7.根据权利要求5所述的一种研磨液组合物的生产工艺，其特征在于：所述步骤三中，在常温下搅拌20-30min，超声波分散处理7-12min，并控制超声波分散器内压强为1.18-1.2MPa。
8.根据权利要求5所述的一种研磨液组合物的生产工艺，其特征在于：所述步骤四中，向混合液中添加亚硝酸钠，在常温下以350r/min的搅拌速度进行搅拌混合30min，加入苯甲酸钠和甘油，以500r/min的搅拌速度搅拌45min，同时控制搅拌温度为40-50℃。
9.根据权利要求5所述的一种研磨液组合物的生产工艺，其特征在于：所述步骤五中，向混合试剂中加入极压润滑剂、防锈剂、乳化剂，以1200-2000r/min的速度进行混合搅拌20-40min，搅拌后40℃保温静置1.5h，接着加入硬脂酸和悬浮剂，以1500-1800r/min的速度搅拌20-40min，然后常温静置2h，得到半成品。
10.根据权利要求5所述的一种研磨液组合物的生产工艺，其特征在于：所述步骤六中，向半成品中加入载银羟基磷酸锆纳米抗菌剂,以800-1200r/min的速度搅拌45-90min，然后超声波分散处理3-5min，并控制超声波发生器内压强为1.12-1.15MPa。
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