用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液及其应用，该抛光液包括：0.01～40wt％的研磨颗粒；0～10wt％的氧化剂；0.1～10wt％的金属络合剂；0～5wt％的金属缓蚀剂；以及余量的水，其中，研磨颗粒选自单晶金刚石、聚晶金刚石、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、煅制二氧化硅和胶体二氧化硅中的至少一种，氧化剂选自高碘酸盐、碘酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐和过氧化氢中的至少一种，金属络合剂选自氨、氨基酸和有机酸中的至少一种，金属缓蚀剂选自含氮杂环衍生物、含硫杂环衍生物和同时含有氮、硫的杂环衍生物中的至少一种。使用该抛光液得到的轴承钢具有低的表面粗糙度和低的缺陷数量的功能特性，因此使得该轴承钢可以应用于精密器件中。

【技术实现步骤摘要】
用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液及其应用
本专利技术属于材料
，具体而言，本专利技术涉及一种用于加工超光滑轴承钢表 面的抛光液及其应用。
技术介绍
由于轴承钢（如GCrl5轴承钢）具有优良的机械性能，并且较易生产，因此被广泛 应用于机械制造领域。轴承钢的表面质量对工程零部件的功能特性具有至关重要的影响， 如摩擦系数和耐磨性。近年来,工业界对使用轴承钢作为原材料的精密器件的需求逐渐增 力口。为了实现满意的器件功能特性，要求轴承钢具有低的表面粗糙度和低的缺陷数量。但 是目前的技术手段很难实现具有纳米级表面粗糙度的超光滑轴承钢表面。化学机械抛光技 术通过抛光液的化学反应和机械研磨的协同作用，能够实现超光滑无损伤表面。因此，可以 采用化学机械抛光技术来实现超光滑轴承钢表面。抛光液是整个化学机械抛光技术的关键 技术之一，因此，研制能够实现超光滑轴承钢表面的抛光液至关重要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的 一个目的在于提出一种用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液及其应用，该抛光液能够有效 地实现高的轴承钢材料去除速率，并且在轴承钢表面形成一层致密的钝化膜，防止在抛光 过程中出现过腐蚀，从而使得轴承钢具有低的表面粗糙度和低的缺陷数量的功能特性。 在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液， 包括： 0? 01?40wt%的研磨颗粒； 0?IOwt %的氧化剂； 0? 1?IOwt %的金属络合剂； 0?5wt %的金属缓蚀剂；以及 余量的水， 其中， 所述研磨颗粒为选自单晶金刚石、聚晶金刚石、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、 二氧化铈、煅制二氧化硅和胶体二氧化硅中的至少一种， 所述氧化剂为选自高碘酸盐、碘酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐和过氧化氢中的至少一 种， 所述金属络合剂选自氨、氨基酸和有机酸中的至少一种， 所述金属缓蚀剂为选自含氮杂环衍生物、含硫杂环衍生物和同时含有氮、硫的杂 环衍生物中的至少一种。 根据本专利技术实施例的用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液通过化学反应和机械 研磨的协同作用，能够有效地实现高的轴承钢材料去除速率，并且在轴承钢表面形成一层 致密的钝化膜，防止在抛光过程中出现过腐蚀，从而获得超光滑轴承钢表面，同时通过添加 金属络合剂，可以使得金属络合剂与轴承钢表面形成的氧化物或金属离子进行反应形成可 溶性络合物，进而提高材料去除率，减少金属氧化物颗粒造成的缺陷，从而使得轴承钢具有 低的表面粗糙度和低的缺陷数量的功能特性，因此该轴承钢可以应用于精密器件中，如轴 承滚珠，轴承圆柱滚子和密封试验中的超精密接触表面。 另外，根据本专利技术上述实施例的用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液还可以具有 如下附加的技术特征： 在本专利技术的一些实施例中，所述金属络合剂为氨基酸，优选氨基乙酸。由此，可以 进一步提1?轴承钢材料去除率。 在本专利技术的一些实施例中，所述金属缓蚀剂选自1，2, 4-三唑、苯并三氮唑、4-甲 基-IH-苯并三氮唑、5-甲基-IH-苯并三氮唑、5, 6-二甲基-IH-苯并三氮唑、咪唑、2-巯基 噻唑啉、2-巯基苯骈噻唑、2-氨基苯并咪唑、2-巯基苯并咪唑和2-甲基苯并咪唑中的至少 一种。由此，可以在轴承钢表面形成一层钝化膜，防止在抛光中出现过腐蚀，从而显著提高 轴承钢表面质量。 在本专利技术的一些实施例中，所述用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液包括： 0? 01?40wt %的所述胶体二氧化硅；0?IOwt %的所述过氧化氢；0? 1?IOwt %的所述氨 基乙酸；0?5wt%的所述苯并三氮唑；以及余量的水。由此，可以显著提高轴承钢材料去除 速率，获得超光滑轴承钢表面。 在本专利技术的一些实施例中，所述用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液包括：1? 20wt%的所述胶体二氧化娃；0?5wt%的所述过氧化氢；0. 1?5wt%的氨基乙酸；0? lwt%的所述苯并三氮唑；以及余量的水。由此，可以进一步提高轴承钢材料去除速率，获得 超光滑轴承钢表面。 在本专利技术的一些实施例中，所述用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液包括：4? 12wt %的所述胶体二氧化硅；0. 01?Iwt %的所述过氧化氢；0. 75wt %的所述氨基乙酸； 0.006?0. 12wt%的所述苯并三氮唑；以及余量的水。由此，可以进一步提高轴承钢材料去 除速率，获得超光滑轴承钢表面。 在本专利技术的一些实施例中，所述抛光液的pH为2.0?8.0,优选3.0?5.0。由此， 既可以保证该抛光液具有较高的轴承钢材料去除速率，又可以保证较低的轴承钢表面粗糙 度。 在本专利技术的一些实施例中，所述抛光液的pH调节剂为选自硝酸、硫酸、盐酸、磷 酸、醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的至少一 种，优选硝酸和氢氧化钾中的至少一种。 在本专利技术的一些实施例中，所述胶体二氧化硅的粒径为10?200nm。由此，可以进 一步保证该抛光液具有较高的轴承钢材料去除速率和较低的表面粗糙度。 在本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了一种对轴承钢表面进行抛光的方法，该方 法采用上述所述的抛光液对所述轴承钢表面进行抛光。由此，可以获得超光滑轴承钢表面。 【附图说明】 图1是根据本专利技术一个实施例的对轴承钢表面进行抛光的方法技术示意图； 图2是抛光前轴承钢表面形貌图； 图3是采用本专利技术一个实施例的抛光液1对轴承钢表面进行抛光后的轴承钢表面 形貌图； 图4是采用本专利技术一个实施例的抛光液2对轴承钢表面进行抛光后的轴承钢表面 形貌图。 【具体实施方式】 下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。 在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语中心、纵向、横向、长度、宽度、 厚度、上、下、前、后、左、右、坚直、水平、顶、底 内、外、顺时 针、逆时针、轴向、径向、周向等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或 位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。 在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液。 根据本专利技术的实施例，该抛光液包括：〇. 01?40wt %的研磨颗粒；0?IOwt %的氧化剂； 0. 1?IOwt %的金属络合剂；0?5wt %的金属缓蚀剂；以及余量的水,根据本专利技术的具体 实施例，研磨颗粒可以为选自单晶金刚石、聚晶金刚石、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化铈、 二氧化钛、煅制二氧化硅和胶体二氧化硅中的至少一种，氧化剂可以为选自高碘酸盐、碘酸 盐、高氯酸盐、过硫酸盐和过氧化氢中的至少一种，金属络合剂选自氨、氨基酸和有机酸中 的至少一种，金属缓蚀剂为选自含氮杂环衍生物、含硫杂环衍生物和同时含有氮、硫的杂环 衍生物中的至少一种。 专利技术人发现，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液，其特征在于，包括：0.01～40wt％的研磨颗粒；0～10wt％的氧化剂；0.1～10wt％的金属络合剂；0～5wt％的金属缓蚀剂；以及余量的水，其中，所述研磨颗粒为选自单晶金刚石、聚晶金刚石、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、煅制二氧化硅和胶体二氧化硅中的至少一种，所述氧化剂为选自高碘酸盐、碘酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐和过氧化氢中的至少一种，所述金属络合剂选自氨、氨基酸和有机酸中的至少一种，所述金属缓蚀剂为选自含氮杂环衍生物、含硫杂环衍生物和同时含有氮、硫的杂环衍生物中的至少一种。

【技术特征摘要】
1. 一种用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液，其特征在于，包括： 0· 01?40wt %的研磨颗粒； 0?10wt%的氧化剂； 0· 1?10wt%的金属络合剂； 0?5wt %的金属缓蚀剂；以及 余量的水， 其中， 所述研磨颗粒为选自单晶金刚石、聚晶金刚石、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧 化铈、煅制二氧化硅和胶体二氧化硅中的至少一种， 所述氧化剂为选自高碘酸盐、碘酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐和过氧化氢中的至少一种， 所述金属络合剂选自氨、氨基酸和有机酸中的至少一种， 所述金属缓蚀剂为选自含氮杂环衍生物、含硫杂环衍生物和同时含有氮、硫的杂环衍 生物中的至少一种。2. 根据权利要求1所述的用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液，其特征在于，所述金 属络合剂为氨基酸，优选氨基乙酸。3. 根据权利要求2所述的用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液，其特征在于，所述金 属缓蚀剂为选自1，2, 4-三唑、苯并三氮唑、4-甲基-1H-苯并三氮唑、5-甲基-1H-苯并三 氮唑、5, 6-二甲基-1H-苯并三氮唑、咪唑、2-巯基噻唑啉、2-巯基苯骈噻唑、2-氨基苯并咪 唑、2-巯基苯并咪唑和2-甲基苯并咪唑中的至少一种。4. 根据权利要求3所述的用于加工超光滑轴承钢表面的抛光液，其特征在于，包括： 0. 01?40wt %的所述胶体二氧化硅； 0?10wt%的所述过氧化氢； 0· ...

【专利技术属性】
技术研发人员：江亮，雒建斌，何永勇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11