TWI491718B - 水性金剛石拋光液及其配製方法 - Google Patents

Description

水性金剛石拋光液及其配製方法

本發明涉及一種研磨拋光加工用的拋光液，尤其涉及一種水性金剛石拋光液及其配製方法。

拋光液是拋光技術中的關鍵要素，其性能直接影響拋光後的表面品質。金剛石微粉廣泛應用於機械、電子、冶金、建築及國防等各個領域，是研磨拋光不銹鋼、硬質合金、玻璃、寶石、陶瓷、積體電路等高硬材料的理想磨料。金剛石微粉既可作散粒磨料使用，又可製成油性或水性的拋光液、研磨膏、研磨片、砂紙等使用。隨著精密加工的迅速發展，近年來金剛石拋光液發展很快。與研磨膏相比，由於拋光液能迅速帶走加工過程中所產生的熱量及研磨屑，因而更適宜於大規模工業化生產。與油性拋光液相比，水性金剛石拋光液由於環保低毒、無腐蝕性、後處理簡單等優勢應用更為廣泛。與矽溶膠等拋光液相比，金剛石拋光液的拋光效率能提高幾倍，表面粗糙度顯著降低，因而常用於拋光多種難加工的硬脆材料，例如多種晶體及硬碟磁頭、微晶玻璃等工件。然，因微米級金剛石微粉比重大而容易沉澱，致使拋光液體系的穩定性較差，影響了拋光效果，該等問題限制了金剛石拋光液的應用。

有鑒於此，本發明提供一種穩定性好的水性金剛石拋光液。

另外，本發明還提供一種上述水性金剛石拋光液的配製方法。

一種水性金剛石拋光液，由下列重量分數的組分組成：

金剛石微粉 0.01%-10%；

分散劑 0.2%-6%；

懸浮劑 0.1%-3%；

pH調節劑 0.1%-5%；

殺菌劑 0.1%-0.5%；

消泡劑 0.1%-0.5%；

懸浮助劑 2%-50%；

去離子水 40%-80%。

一種水性金剛石拋光液的配製方法，包括如下步驟：

將去離子水、分散劑、懸浮助劑、金剛石微粉混合後，分散成沉澱疏鬆的金剛石微粉溶液，該分散方法採用機械攪拌、超聲振盪及機械球磨中的一種或幾種的配合，分散時間為1-2小時；

將懸浮劑加入到所述金剛石微粉溶液中，繼續分散得到懸浮穩定的水性金剛石拋光液，該繼續分散的方法採用機械攪拌、超聲振盪及機械球磨中的一種或幾種的配合，分散時間為1-2小時；

加入殺菌劑、消泡劑和pH調節劑，調節水性金剛石拋光液的pH值為2-12。

本發明具有上述組成的水性金剛石拋光液穩定性好，拋光效率高。

無

無

本發明的水性金剛石拋光液，由下列重量分數（以下用“wt%”表示）的組分組成：

金剛石微粉 0.01%-10%；

分散劑 0.2%-6%；

懸浮劑 0.1%-3%；

pH調節劑 0.1%-5%；

殺菌劑 0.1%-0.5%；

消泡劑 0.1%-0.5%；

懸浮助劑 2%-50%；

去離子水 40%-80%。

所述金剛石微粉選用單晶或多晶金剛石微粉，金剛石微粉的粒徑範圍為0.5μm-100μm。

所述分散劑選用聚乙烯醇、聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、丙烯酸共聚物、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸衍生物、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的混合物。

所述懸浮劑選用羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥烷基纖維素、沉澱白炭黑、氣相白炭黑、膨潤土及其衍生物、有機黏土、矽酸鎂鋁、聚丙烯酸、丙烯酸共聚物中的一種或幾種的混合物。

所述pH值調節劑選用氨水、二乙醇胺、三乙醇胺、二羥乙基乙二胺、鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物；拋光液的pH值根據需要在2-12範圍內調節。

所述殺菌劑選用苯甲酸鈉、氯化鈉、胺類化合物、取代芳烴、異噻唑啉酮中的一種或幾種的混合物。

所述消泡劑選用有機矽化合物、聚醚、改性聚醚中的一種或幾種的混合物。

所述懸浮助劑選用甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、乙二胺中的一種或幾種的混合物。

上述水性金剛石拋光液的配製方法，包括如下步驟：

將去離子水、分散劑、懸浮助劑、金剛石微粉混合後，分散成沉澱疏鬆的金剛石微粉溶液。分散方法可以採用機械攪拌、超聲振盪、機械球磨中的一種或幾種的配合。分散時間以1-2小時為宜。

將懸浮劑加入到金剛石微粉溶液中，繼續分散得到懸浮穩定的水性金剛石拋光液。分散方法可以採用機械攪拌、超聲振盪、機械球磨中的一種或幾種的配合。分散時間以1-2小時為宜。

最後加入殺菌劑、消泡劑和pH調節劑，根據需要調節水性金剛石拋光液的pH值，調節範圍為2-12。

上述水性金剛石拋光液很少發生沉澱，穩定性好，拋光效率高。

下面結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。實施例1-3中的“wt%”表示重量百分數。

實施例1

取一燒杯，依次加入80wt%的去離子水、0.5wt%的聚乙烯醇、2wt%的聚乙二醇、2wt%的中位粒徑D50為6.065μm的單晶金剛石微粉，超聲振盪2小時，得到分散成沉澱疏鬆的金剛石微粉溶液。再加入1.5wt%的矽酸鎂鋁，繼續磁力攪拌1小時，最後加入0.2wt%苯甲酸鈉和0.2wt%二甲基矽油，用碳酸鈉調節pH值為9，補足餘量的去離子水即製得穩定懸浮的重量比為2wt%的金剛石拋光液。

用上述配製好的拋光液，在自動拋光機上拋光不銹鋼，拋光前工件表面粗糙度在3μm左右。拋光壓力為3.0kPa，轉速為150rpm，拋光液流量為5mL/min，拋光時間為5min，拋光後，不銹鋼的表面粗糙度變為0.6μm，拋光表面劃痕均勻，金相顯微鏡下觀察無明顯深劃痕和孔洞缺陷。

實施例2

取一燒杯，依次加入80wt%的去離子水、1wt%的六偏磷酸鈉、4wt%的乙二胺、2wt%的中位粒徑D50為3.516μm的單晶金剛石微粉，超聲振盪2小時，得到分散成沉澱疏鬆的金剛石微粉溶液。再加入1.5wt%的膨潤土，繼續磁力攪拌1小時，最後加入0.2wt%苯甲酸鈉和0.2wt%二甲基矽油，用磷酸調節pH值為8，補足餘量的去離子水即製得穩定懸浮的重量比為2wt%的金剛石拋光液。

用上述配製好的拋光液，在自動拋光機上拋光不銹鋼，拋光前工件表面粗糙度在2μm左右。拋光壓力為3.0kPa，轉速為150rpm，拋光液流量為5mL/min，拋光時間為5min，拋光後，不銹鋼的表面粗糙度變為0.3μm，拋光表面劃痕均勻，金相顯微鏡下觀察無明顯深劃痕和孔洞缺陷。

實施例3

取一燒杯，依次加入75wt%的去離子水、1wt%的聚丙烯醯胺、10wt%的乙醇、2wt%的中位粒徑D50為1.035μm的單晶金剛石微粉，超聲振盪2小時，得到分散成沉澱疏鬆的金剛石微粉溶液。再加入1.5wt%的聚丙烯酸，繼續磁力攪拌1小時，最後加入0.2wt%苯甲酸鈉和0.2wt%二甲基矽油，用三乙醇胺調節pH值為8，補足餘量的去離子水即製得穩定懸浮的重量比為2wt%的金剛石拋光液。

用上述配製好的拋光液，在自動拋光機上拋光不銹鋼，拋光前工件表面粗糙度在1-2μm左右。拋光壓力為3.0kPa，轉速為150rpm，拋光液流量為5mL/min，拋光時間為5min，拋光後，不銹鋼的表面粗糙度變為0.1μm，拋光表面劃痕均勻，金相顯微鏡下觀察無明顯深劃痕和孔洞缺陷。

無

無

Claims (10)

1. 一種水性金剛石拋光液，由下列重量分數的組分組成：
   金剛石微粉 0.01%-10%；
   分散劑 0.2%-6%；
   懸浮劑 0.1%-3%；
   pH調節劑 0.1%-5%；
   殺菌劑 0.1%-0.5%；
   消泡劑 0.1%-0.5%；
   懸浮助劑 2%-50%；
   去離子水 40%-80%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水性金剛石拋光液，其中該金剛石微粉的粒徑範圍為0.5μm-100μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之水性金剛石拋光液，其中該分散劑選用聚乙烯醇、聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、丙烯酸共聚物、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸衍生物、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的混合物。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之水性金剛石拋光液，其中所述懸浮劑選用羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥烷基纖維素、沉澱白炭黑、氣相白炭黑、膨潤土及其衍生物、有機黏土、丙烯酸共聚物中的一種或幾種的混合物。
5. 如申請專利範圍第1項所述之水性金剛石拋光液，其中所述懸浮劑為矽酸鎂鋁或聚丙烯酸。
6. 如申請專利範圍第1項所述之水性金剛石拋光液，其中該pH調節劑選用氨水、二乙醇胺、三乙醇胺、二羥乙基乙二胺、鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物；拋光液的pH值在2-12範圍內。
7. 如申請專利範圍第6項所述之水性金剛石拋光液，其中該消泡劑選用有機矽化合物、聚醚、改性聚醚中的一種或幾種的混合物。
8. 如申請專利範圍第1項所述之水性金剛石拋光液，其中所述懸浮助劑選用甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、乙二胺中的一種或幾種的混合物。
9. 一種水性金剛石拋光液的配製方法，包括如下步驟：
   將去離子水、分散劑、懸浮助劑、金剛石微粉混合後，分散成沉澱疏鬆的金剛石微粉溶液，該分散方法採用機械攪拌、超聲振盪及機械球磨中的一種或幾種的配合，分散時間為1-2小時；
   將懸浮劑加入到所述金剛石微粉溶液中，繼續分散得到懸浮穩定的水性金剛石拋光液，該繼續分散的方法採用機械攪拌、超聲振盪及機械球磨中的一種或幾種的配合，分散時間為1-2小時；
   加入殺菌劑、消泡劑和pH調節劑，調節水性金剛石拋光液的pH值為2-12。
10. 如申請專利範圍第9項所述之水性金剛石拋光液的配製方法，其中所述懸浮劑為矽酸鎂鋁或聚丙烯酸。