[发明专利]SiCp/Al复合材料研抛液及其制备方法

说明书

本发明公开了SiCp/Al复合材料研抛液及其制备方法，属于特殊难加工材料精密超精密研抛领域。由于铝基碳化硅复合材料的特殊性，普通抛光液不能满足其精密加工而开发的专用研抛液。研抛液的组成为：粒径为0.5～2.5μm的金刚石微粉，40％机油、20％甲基硅油、8％氢氧化钠、5％油酸、5％斯盘、3％聚苯胺、0.5％水溶性有机硅氧化烷、0.5％氯化脂肪酸、18％去离子水。该研抛液加工后的铝基碳化硅工件表面质量均匀，基本无划痕，加工效率高，绿色无污染，减小亚表面损伤，摩擦系数小，加工表面质量稳定。

技术领域

本发明属于精密超精密研抛技术领域，主要针对SiCp/Al复合材料等类似超硬难加工材料研发的研抛液，该研抛液能有效去除流痕，抗粘附，提高研抛效率，使得SiCp/Al复合材料表面达到镜面要求。该研抛液可以广泛应用于航空、航天、汽车等精密仪器领域。

背景技术

SiCp/Al复合材料与传统的单一材料不同，是在相对较软的金属铝基体中加入了低密度、高强度、高弹性模量的SiC颗粒增强物，因此其耐磨损、热膨胀系数小、尺寸稳定等一系列优点，已成为铝合金，部分钛合金等的最佳替代材料，被誉为“第三代航空航天惯性器件材料”，但是，由于SiC颗粒增强相与Al合金基体截然不同的特性，其加工比单纯的金属或非金属难加工材料更为困难，已加工表面缺陷极为严重，且随着SiC颗粒增强相体积分数和颗粒尺寸的增大，工件更难以加工，严重制约其优良性能的发挥和广泛应用，目前国内主要针对的是SiC颗粒含量20％左右的低体积分数的复合材料，而对高体积分数的SiCp/Al复合材料的精密超精密加工缺乏研究，在研抛方面特别是研抛液方面更是空白，针对这一特点，我们在ELID磨削的基础上采用研抛液对其进行精密研抛，研磨时，不像传统的研磨，而是采用化学机械与研抛，在压力和化学加工液的辅助作用下，发生一系列化学反应等复杂现象，使得材料的去除率提高，减小和完全消除变质层，本发明的研抛液操作简单，效率高，有效减少表面缺陷，表面质量好，从而实现对加工样件的精密超精密加工。

发明内容

本发明的目的在于针对SiCp/Al中SiC的超硬特性，Al合金容易糊死并粘附在工件表面，普通加工方法加工不了，不能满足实际应用要求，目前研抛SiCp/Al难加工复合材料，多用普通的研磨膏加工表面，容易产生缺陷，有研抛纹路，且Al合金在表面难以去除，SiC颗粒脆性破碎缺陷缺陷对磨削表面完整性的破坏影响极大，难以达到镜面研抛效果。现提供一种SiCp/Al研抛液，在研抛过程中，容易研抛，不产生研抛纹路，使得SiCp/Al工件表面可以达到镜面研抛效果。使用时，只需将配置好的研抛液添加在研抛垫上，放置工件进行加工即可，操作方便，效率高，成本低，无污染。

本发明采用的技术方案为SiCp/Al复合材料研抛液，其特征在于：金刚石微粉，40％机油、20％硅油、8％氢氧化钠、5％油酸、5％斯盘、3％聚苯胺、0.5％水溶性有机硅氧化烷、0.5％氯化脂肪酸和18％去离子水。

金刚石微粉的粒径为0.5～2.5μm。

SiCp/Al复合材料研抛液的配备方法，具体步骤为：

①将粒径为0.5～2.5μm的金刚石微粉加入到加入甲基硅油中，金刚石微粉和甲基硅油的质量比为3：4，对甲基硅油加热至50℃左右，然后开启搅拌，得到搅拌混合均匀的金刚石微粉与甲基硅油混合液；

②在搅拌混合均匀的金刚石微粉与甲基硅油混合液中加入机油，加热至60～70℃，边搅拌边加入氢氧化钠水溶液，加热至100～110℃，并保温反应3-5h，停止加热，冷却至室温备用；

③在搅拌的条件下，在冷却至室温备用的混合液中再依次加入5％非离子表面活性剂斯盘、3％防腐剂聚苯胺、0.5％氯化脂肪酸、0.5％水溶性有机硅氧烷消泡剂，18％去离子水和5％油酸，继续搅拌，待溶液搅拌均匀后，停止搅拌，即得到SiCp/Al复合材料研抛液。

本发明所涉及的SiCp/Al研抛液与传统研抛液不同，主要优点在于：