一种水基磁流变抛光液及其配制方法技术

本发明专利技术属于光学精密加工制造技术领域，尤其涉及一种水基磁流变抛光液及其配制方法。本发明专利技术提供的水基磁流变抛光液包括：磁性颗粒77～88wt％；非磁性抛光粉0.01wt‰～8wt％；分散稳定剂0.2～0.5wt％；润湿剂0.5～1wt％；螯合剂0.1～0.4wt％；抗氧化剂0.01～0.02wt％；pH调节剂0.2～0.5wt％；溶剂为水；所述分散稳定剂为多聚磷酸盐和/或柠檬酸盐；所述润湿剂为多元醇；所述螯合剂为氨基羧酸类化合物和/或有机磷酸盐。本发明专利技术提供的水基磁流变抛光液具有良好的分散稳定性和粘度稳定性，零磁场粘度低，材料去除效率高。

A kind of water-based MRF polishing fluid and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种水基磁流变抛光液及其配制方法
本专利技术属于光学精密加工制造
，尤其涉及一种水基磁流变抛光液及其配制方法。
技术介绍
磁流变抛光技术是一种新兴的光学表面精密加工技术，这种加工技术综合了电磁学、化学、接触力学、流体力学的知识，是一种介于接触与非接触之间的一种加工方法，可对多种材料光学元件进行确定性加工。尤其是对玻璃和陶瓷等材料抛光应用最广。磁流变抛光液的制备技术是磁流变抛光实现的关键技术之一，性能优良的磁流变抛光液也是实现磁流变确定性抛光的必要条件。磁流变抛光技术体现了磁流变液在光学加工领域中创造性的应用，其中，磁流变抛光液在主要成份上与传统领域应用的磁流变液大体类似，但是在成份选择和具体使用要求上还是有着很大的差别。基于实际光学加工的需求，磁流变抛光液应具有以下性能特征：(1)良好的分散稳定性。这里要求一是磁流变抛光液在使用过程中不发生沉降，保证抛光期间液体成份的一致性，二是要求磁流变抛光液在经过静置后，通过简单的搅拌可以实现在再分散。(2)较低的零磁场粘度。这一点要求抛光液在无磁场作用情况的粘度越低越好，从而保证液体在循环系统中稳定的循环，同时实现在相同的抛光参数下获得更高的去除效率。(3)良好的流变特性。磁流变抛光材料的去除效率与抛光液在磁场下的发生流变后的剪切屈服应力成正比。因此，为了获得较高的材料去除效率，磁流变抛光液的配制要求具有较低零磁场粘度保证流动性的同时要具有较好的流变特性。(4)易清洗性。磁流变抛光液加入到循环系统当中进行抛光使用，抛光结束需要从循环系统中排出液体，然后对循环系统中的残存于循环管路中的液体进行清洗，确保循环系统的洁净，以使下次抛光加入的新抛光液不受影响。因此，磁流变抛光液的易清洗性也是非常重要的。(5)环保、无毒和配制工艺简单。磁流变抛光液包括水基磁流变抛光液和油基的磁流变抛光液两种，由于水基的磁流变抛光液相对于油基磁流变抛光液在抛光效率、环保和成份控制等方面的优势，水基磁流变抛光液更适合于光学加工使用。目前，国内外有一些研究单位对磁流变抛光液进行了研究，国外主要有QED公司和罗杰斯特对磁流变抛光液进行了深入的研究，其中QED公司申请的水基磁流变抛光液专利(US5804095)，其采用的化学成份简单，但是分散稳定性不够，而不能使抛光与所添加的磁性颗粒很好的结合光效率不高。另外提出了磁性颗粒和抛光粉颗粒的选择提高磁流变抛光后光学镜面的表面质量，但是没有给出液体的具体成份和配制方法。罗杰斯特大学申请的专利介绍了如何在羰基铁粉表面镀一层陶瓷膜层，提高磁流变抛光液的抗氧化、抗锈蚀的能力，并且镀膜后的羰基铁粉可以与性的基载液混合配制成磁流变抛光液同样的问题是没有介绍磁流变抛光液的具体配制方法，操作过程繁琐。国内关于磁流变抛光液的研究目前还处于起步阶段，其中公开号为CN101139504A的专利通过使用表面活性剂对羰基铁粉进行表面处理，并采用球磨的方式进行混合搅拌，得到磁流变液，然后添加抛光粉搅拌，配制出磁流变抛光液。这种方式获得磁流变抛光液工艺复杂，采用球磨方式破坏了羰基铁粉表面形貌和粒径分布，影响配制出磁流变抛光液性能。而且，采用直接将抛光粉加入到磁流变液中配制出磁流变抛光液，没有考虑到抛光粉与羰基铁粉的相互作用，配制的磁流变抛光液零磁场粘度较高。另一个专利公开号为CN101250380A的专利中，同样采用了球磨的方式对磁性颗粒和抛光粉组成的分散相与水基复配基载液(连续相)进行混合，同样存在专利公开号为CN101250380A中的问题。另外，在配方中采用的触变剂，零磁场粘度较大，而且长时间抛光使用的粘度稳定性不足。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种水基磁流变抛光液及其配制方法，本专利技术提供的水基磁流变抛光液具有良好的分散稳定性和粘度稳定性，零磁场粘度低，材料去除效率高。本专利技术提供了一种水基磁流变抛光液，包括：所述分散稳定剂为多聚磷酸盐和/或柠檬酸盐；所述润湿剂为多元醇；所述螯合剂为氨基羧酸类化合物和/或有机磷酸盐。优选的，所述磁性颗粒包括未改性羰基铁粉、磷化羰基铁粉、还原羰基铁粉和包覆羰基铁粉中的一种或多种；所述磁性颗粒的中值粒径D50为1～10μm。优选的，所述非磁性抛光粉包括金刚石粉、氧化铝粉和氧化铈粉中的一种或多种；所述非磁性抛光粉的中值粒径D50为20nm～3μm。优选的，所述多聚磷酸盐包括三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、聚磷酸铵、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或多种；所述柠檬酸盐包括柠檬酸钾、柠檬酸铵和柠檬酸钠中的一种或多种。优选的，所述多元醇包括丙二醇、丙三醇、丁二醇、山梨醇、聚甘油和聚丙二醇中的一种或多种。优选的，所述氨基羧酸类化合物包括乙二胺四乙酸盐和/或氮川三乙酸；所述有机磷酸盐包括氨基三亚甲基膦酸五钠和/或氨基三甲叉膦酸四钠。优选的，所述抗氧化剂包括亚硝酸钠和/或苯甲酸钠。优选的，所述pH调节剂包括氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、磷酸和盐酸中的一种或多种。本专利技术提供了一种上述技术方案所述水基磁流变抛光液的配制方法，包括以下步骤：将磁性颗粒、非磁性抛光粉、分散稳定剂、润湿剂、螯合剂、抗氧化剂和pH调节剂在水中混合，得到水基磁流变抛光液。优选的，所述混合的过程具体包括：a)将分散稳定剂、润湿剂、螯合剂、抗氧化剂、pH调节剂和水混合，得到复合基载液；将磁性颗粒和非磁性抛光粉混合，得到固体分散相；b)将所述复合基载液和固体分散相进行滚动搅拌，得到水基磁流变抛光液。与现有技术相比，本专利技术提供了一种水基磁流变抛光液及其配制方法。本专利技术提供的水基磁流变抛光液包括：磁性颗粒77～88wt％；非磁性抛光粉0.01wt‰～8wt％；分散稳定剂0.2～0.5wt％；润湿剂0.5～1wt％；螯合剂0.1～0.4wt％；抗氧化剂0.01～0.02wt％；pH调节剂0.2～0.5wt％；溶剂为水；所述分散稳定剂为多聚磷酸盐和/或柠檬酸盐；所述润湿剂为多元醇；所述螯合剂为氨基羧酸类化合物和/或有机磷酸盐。本专利技术通过对水基磁流变抛光液的成分配方进行优化设计，特别是不添加高分子的增稠剂或是触变剂，使水基磁流变抛光液的零磁场粘度显著降低，同时粘度稳定性更高，更适用于磁流变抛光使用和控制；通过考虑的非磁性抛光粉与磁性颗粒的作用，减少了抛光液中非磁性抛光粉的使用量，提高了非磁性抛光粉的利用效率，使抛光效率明显得到提高；通过添加特定的分散稳定剂，可以保证磁流变抛光液的分散稳定性及长期有效性；通过添加特定的润湿剂，可以降低磁流变抛光过程水分的损失，以及促进分散稳定剂在磁性颗粒表面的展开使分散剂更好的发挥作用；通过添加特定的螯合剂，可连接非磁性抛光粉与磁性颗粒使抛光粉缔合于磁性颗粒表面，提高抛光粉的利用率，不仅进一步提高的抛光效率，而且还节省了生产成本。而且，由于本专利技术提供的磁流变抛光液以水作为基载液，因此其还具有环保、易清洗的优点。另外，本专利技术的水基磁流变抛光液还具有极好的普适性，可根据抛光材料和抛光阶段的不同，对抛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水基磁流变抛光液，包括：/n

【技术特征摘要】
1.一种水基磁流变抛光液，包括：



所述分散稳定剂为多聚磷酸盐和/或柠檬酸盐；
所述润湿剂为多元醇；
所述螯合剂为氨基羧酸类化合物和/或有机磷酸盐。


2.根据权利要求1所述的水基磁流变抛光液，其特征在于，所述磁性颗粒包括未改性羰基铁粉、磷化羰基铁粉、还原羰基铁粉和包覆羰基铁粉中的一种或多种；
所述磁性颗粒的中值粒径D50为1～10μm。


3.根据权利要求1所述的水基磁流变抛光液，其特征在于，所述非磁性抛光粉包括金刚石粉、氧化铝粉和氧化铈粉中的一种或多种；
所述非磁性抛光粉的中值粒径D50为20nm～3μm。


4.根据权利要求1所述的水基磁流变抛光液，其特征在于，所述多聚磷酸盐包括三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、聚磷酸铵、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或多种；
所述柠檬酸盐包括柠檬酸钾、柠檬酸铵和柠檬酸钠中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的水基磁流变抛光液，其特征在于，所述多元醇包括丙二醇、丙三醇、丁二醇、山梨醇、聚甘油和聚丙二醇中的一种或多种。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，薛栋林，王孝坤，张学军，张峰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22