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