[发明专利]一种抗氧化的水基磁流变抛光液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗氧化的水基磁流变抛光液新配方，由下述体积组分组成：水基复合载液40％‑60％，微粉添加组分35％‑65％，抗氧化添加组分2％‑10％。其中，水基复合载液为去离子水、电解液、表面活性剂和润滑剂组成。微粉添加组分由羰基铁粉和抛光粉组成。抗氧化添加组分由微米锌粉和多孔活性碳粉组成。其配置方法为将去离子水、电解液和润滑剂超声分散混合均匀，接着加入表面活性剂和消泡剂充分溶解，得水基复合载液；再加入PH调节剂调节PH至9～11；将微粉添加组分和抗氧化添加组分与水基复合载液混合，在室温下置于超声搅拌器中搅拌1～2h，得抗氧化水基磁流变抛光液。本发明的抛光液稳定性好、流变性高、抗氧化性能强且制备工艺简单环保，成本低廉。

技术领域

本发明属于玻璃、蓝宝石基片等光学材料抛光加工领域，具体涉及一种抗氧化性强水基磁流变抛光液及其制备方法。

背景技术

手机、平板电脑及数码相机等产品的普及，促进了光学玻璃、蓝宝石基片在民用领域的广泛应用，市场对平面高精度的镜片需求越来越大。传统的抛光方法能对平面玻璃材料进行抛光，但其加工效率和精度难以满足市场的需求。因此迫切需要发展新型高效率、高精度的抛光技术。磁流变抛光技术(MRF)是近二十年发展起的一种新型光整加工技术，在光学加工中具有传统加工方法无法比拟的优点。它能够加工出超光滑表面，同时不会产生亚表面层损伤，是一种柔性可控的抛光方式。在高强度梯度磁场中，磁流变抛光液会变硬，形成具有粘塑性的Bingham介质，并形成缎带凸起，当介质从工件与运动盘形成的微小间隙流过时，磁流变硬化区与加工工件相互作用的区域会产生很强的剪切力，从而实现材料去除。

当前，磁流变抛光技术主要应用于科研、军事、光学制造领域，对磁流变抛光液追求的主要性能为长期稳定性，在一定时间内保持去除函数稳定。要实现磁流变抛光技术向民用领域过渡，其关键是要增加磁流变抛光的加工效率和降低磁流变抛光技术的使用成本。传统磁流变抛光采用轮式抛光法，抛光接触为点接触，具有可控性好、易于补偿、可达到极高的面型精度等优势，但加工效率低，使用成本高。目前，一种基于盘式抛光开发的磁流变大面积研抛方式，大大提高了磁流变抛光的去除效率，解决了传统轮式抛光点对点抛光效率低的问题。

盘式磁流变大面积研抛装置原理图如附图1所示，受盘式磁流变抛光方式结构布置的影响，抛光盘表面积大，加上水基磁流变液中的羰基铁粉为微米级的粒子，其表面积很大，使得磁流变液与空气接触面积更大，并且由于工件对磁流变液的搅动，极大加剧了磁流变抛光液中羰基铁粉与水、空气中的氧气之间的接触，极易发生氧化反应和电化学腐蚀，使得水基磁流变液的抗氧化性差。羰基铁粉氧化导致磁流变抛光液的剪切应力降低，流变性变差，磁流变抛光液的去除效率降低。当去除率降低到一定程度，磁流变抛光液将不能继续使用，需要配置新的液体。这就导致了盘式磁流变液的使用寿命比传统轮式磁流变抛光更短。因此，降低磁流变抛光技术的使用成本关键在于如何延长磁流变液的使用寿命，提高磁流变液的抗氧化性能，使其在有限的成本内创造更多的效益。

美国QED公司申请的水基磁流变抛光液专利(US 5804095),其采用的抗氧化剂是添加一定量的Na₂CO₃，使磁流变抛光液PH呈弱碱性，从而延缓羰基铁粉的氧化速率，但对于盘式水基磁流变抛光方式磁流变液抗氧化效果小。中国专利(CN 101250380A)采用的抗氧化剂是亚硝酸钠和苯甲酸钠。亚硝酸钠和苯甲酸钠是常用的防腐剂和防锈剂，但其只有在高比例添加下才有效果；其次，上述两种添加剂单配，或者复配都不能够提供碱性环境，对液体的防氧化性作用小。

发明内容