[发明专利]保持磁流变抛光液抛光效率的方法、稳定剂及其制备方法

说明书

本发明公开了保持磁流变抛光液抛光效率的方法、稳定剂及其制备方法，解决了现有的磁流变抛光液的抛光效率稳定性较差，无法满足长时间的使用要求的技术问题。本发明的稳定剂由磨粒、润湿剂、分散剂、抗氧化剂和水组成，各组分的质量百分比为：磨粒：12％‑30％，润湿剂：0.5％‑5％，分散剂：0.05％‑5％，抗氧化剂：0.2％‑3％，水：余量。本发明具有稳定剂加入后磁流变抛光液的抛光效率稳定，满足长时间使用等优点。

技术领域

本发明涉及磁流变抛光技术领域，具体涉及保持磁流变抛光液抛光效率的方法、稳定剂及其制备方法。

背景技术

随着现代光学技术的不断发展，大型光学装置、深空测绘装备以及各种光学扫描系统等对光学零件需求量不断上升，这些元件不仅数量多，结构复杂，对面型精度和表面粗糙度也提出了很高的要求。传统的光学研抛加工方法，去除量小，加工效率低，精度低，显然难以满足大型光学工程及现代光电系统对高精度学元件的批量化生产要求。

磁流变抛光在光学微纳制造方面是公认的革命性技术，能快速获得数十纳米以下的面形精度(PV)和1nm以下的表面粗糙度(Rq)。磁流变抛光液在抛光机床中循环流动，流经抛光轮时在磁场作用下形成“柔性磨头”，对光学元件表面进行材料去除。在抛光过程中维持“磨头”去除量的稳定可控，对于保持抛光过程的稳定性，实现确定性抛光，加工出高精度、低缺陷的光学元件具有非常重要的作用。

但是目前不论是美国QED公司生产的抛光液，还是其他研究机构研制的抛光液，在使用中都会出现抛光效率随着时间增加大幅下降的情况。如果不能稳定抛光效率，那么在长时间抛光过程中最终会给面形误差的收敛带来不良影响，难以发挥确定性抛光的优势。科研人员在研究中发现磁流变抛光液作为与加工相关的直接载体其稳定性与加工效果密切相关。在抛光过程中，一方面由于环境的湿度，温度以及抛光液与工件表面摩擦发热等原因，抛光液中水分挥发，粘度不断发生变化；另一方面，抛光粉在抛光过程中持续磨损消耗，不仅单个抛光粉的去除作用减弱，而且参与抛光的颗粒数量减少，降低了去除效率。

为了解决这些问题，文献提供了两类调节方式：一是通过添加水分，稳定水含量从而控制抛光液粘度。一般采用离线方式测定磁流变液的水分含量，再根据经验手动控制磁流变液的补水量来控制粘度。该方式耗时较长，且根据经验估算补水量，控制精度较差。而且仅仅依靠水分补充忽略了抛光液的损耗，对于长时间加工中去除效率的稳定作用有限。二是通过定时定量地补充过饱和磁流变抛光液弥补抛光粉的损耗。所谓过饱和抛光液即抛光粉含量过饱和的同类型磁流变抛光液。由于该方式添加的过饱和磁流变抛光液粘度大，累积添加量增大可能会导致系统内液体黏度增加，进而影响液体的流动性和流变性，因此暂无长时间效率稳定的实验数据，当前文献报道的连续加工稳定时间仅为12h。

鉴于现有大口径光学元件加工时间长，精度要求高，上述方法均不能得到效率稳定的磁流变抛光液，无法满足长时间使用要求。

因此，有必要开发一种新的能保持磁流变抛光液抛光效率的方法及外加剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的磁流变抛光液的抛光效率稳定性较差，无法满足长时间的使用要求。

本发明可通过下述技术方案实现：

一种磁流变抛光用性能稳定剂，由磨粒、润湿剂、分散剂、抗氧化剂和水组成，各组分的质量百分比为：

磨粒：12％-30％

润湿剂：0.5％-5％

分散剂：0.05％-5％

抗氧化剂：0.2％-3％

水：余量。

本发明通过简单的配方组合，得到了磁流变抛光液的性能稳定剂，该稳定剂配方简单，无需专门的PH值调节剂，且对磁流变抛光液的抛光效率的稳定性好。