[发明专利]水性金刚石研磨液及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于精密研磨、抛光加工领域，涉及一种用于研磨、抛光加工用的抛光液，特别是一种水性金刚石研磨液及其制备方法和用途。

背景技术

金刚石是目前已知自然界中最硬的物质，其相对硬度(莫氏硬度)为10，显微硬度(正方锥压入法)为98588MPa。金刚石绝对硬度是石英的1000倍，是刚玉的150倍。金刚石以其无以伦比的高硬度和优良的机械物理性能，成为加工各种坚硬材料的工具。金刚石微粉是最硬的一种超细磨料，已经广泛用于机械、航天、光学仪器、玻璃、陶瓷、电子、石油、地质、军工工业部门，是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃、人工晶体、集成电路等高硬材料的理想材料。高硬度的金刚石微粉外形为球形或椭球形，用于研磨抛光不会划伤被研磨体。金刚石微粉可以制成膏剂、气雾剂、膜状、油性或水性液体的抛光制品。金刚石膏剂、气雾剂由于易结巴沉淀、难分散且浪费较大等缺点，限制了其应用范围。油性研磨液与水性抛光液相比，成本和后处理相对较高，抛光效率较低。而水性研磨液具有环保、无腐蚀性、成本较低、抛光效率高等优点，在各个领域得到了愈来愈广泛的应用。但是金刚石微粉密度大，纳米级较小的颗粒容易团聚，微米级较大的颗粒易于沉淀，致使整个研磨液体系均匀性较差，影响抛光质量和效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足，提供一种适用于微米级及纳米级金刚石微粉的稳定均匀分散的水性金刚石研磨液及其制备方法和用途。

本发明的技术构思为，在水性金刚石研磨液中既利用有机溶剂，又利用去离子水作溶剂，使得悬浮剂和分散稳定剂能够协同作用于金刚石微粉，从而获得分散度良好、稳定且保存期延长的环保型水性金刚石研磨液。

本发明的技术方案如下：

水性金刚石研磨液，包括金刚石微粉，悬浮剂和分散稳定剂，以及溶剂，其特征在于：所述溶剂既包括有机溶剂，又包括去离子水。

所述有机溶剂与去离子水的质量配比为：1～9∶9～1。

所述去离子水的电导率为2-10μs/cm，优选为，电阻率≥18.2MΩ·cm的高纯水。

所述有机溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、甘油、聚乙二醇、乙二胺、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、石油醚、氯仿中的一种或几种的混合物。

所述金刚石微粉的粒径为10nm～100μm。

所述悬浮剂是皂化聚乙烯基醇、有机粘土、沉淀白炭黑、气相白炭黑、羟基丙基甲基纤维素、2-丙烯酰胺丙磺酸钠、膨润土及其衍生物、水溶性纤维素中的一种或几种的混合物。

所述分散稳定剂是六偏磷酸钠、聚磷酸钠、硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素、丙烯酸共聚物、高级醇磷酸脂二钠、水解聚丙烯酰胺、缩合烷基苯醚硫酸脂、氨基烷基丙烯酸酯共聚物、十八烷基二甲基甜菜碱、聚乙烯醇、聚乙烯基醚、EO加成物中的一种或几种的混合物。

研磨液中还可以包括pH值调节剂，研磨液的pH值调节范围为pH2～12，所述pH值调节剂是氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、乙醇胺、三乙醇胺、二羟乙基乙二胺、盐酸、硫酸、硝酸、硼酸、醋酸钠中的一种或几种的混合物。

研磨液中还可以包括防腐剂，所述防腐剂是苯甲酸钠、氯化钠、异噻唑啉酮、四氯间苯二甲腈、取代芳烃中的一种或几种的混合物。

其组分与质量百分比如下：金刚石微粉0.01-10％，悬浮剂0.1-10％，分散稳定剂0.5-15％，pH值调节剂0.0-1.0％，防腐剂0.0-1.0％，余量为溶剂。

水性金刚石研磨液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，将悬浮剂与去离子水混合成悬浮剂含量为1-30％质量比的悬浮剂溶液；将有机溶剂与金刚石微粉混合成金刚石微粉溶液；

步骤2，将悬浮剂溶液、配比所需的剩余去离子水、以及金刚石微粉溶液，搅拌混合成混合液；

步骤3，对混合液进行分散，得到分散均匀的混合液，分散方法可以采用机械搅拌、超声振荡、机械研磨和球磨中的一种或者是几种的配合；

步骤4，将分散稳定剂加入到分散均匀的混合液中，继续分散一定时间即得水性金刚石研磨液。

还包括步骤5，按需要调节水性金刚石研磨液的pH值，调节范围为pH2～12，并加入防腐剂。

水性金刚石研磨液的用途，其特征在于：用于光学仪器、玻璃、陶瓷、硬质合金、宝石、人工晶体、光纤、LED显示屏、集成电路、半导体或硬磁盘的抛光。

本发明的技术效果如下：