[发明专利]用于光学加工的水基磁流变抛光液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精密光学零件加工制造领域，具体涉及一种用于光学零件制造的水基磁流变抛光液及其制备方法。

背景技术

磁流变抛光技术是一种确定性先进光学制造技术，它利用磁流变液在高强度梯度磁场下的固液相瞬变特性，通过外磁场对磁流变抛光液的剪切屈服应力和局部形状影响，形成一个能够与被加工表面相吻合的“柔性抛光模”，从而实现对光学元件的确定性高精度定量修形和抛光，同时保证亚纳米级粗糙度的表面加工质量、微小的工件亚表面损伤和高的加工效率。要实现高精度、高效率的磁流变抛光，其关键技术之一是磁流变抛光液的制备技术。当前国内外对磁流变液的研究比较多，而对专门用于磁流变抛光的磁流变抛光液的研究则比较少。虽然磁流变抛光液跟磁流变液有一定的相关性，但是由于其具体应用不同，又具有一定的差别。满足光学零件制造的磁流变抛光液具有以下性能特点：1.凝聚稳定性和沉降稳定性好。磁流变抛光液在长时间存放时不发生凝聚抱团现象，这将直接导致磁流变抛光液的失效。相对来说，磁流变抛光液对沉降稳定性相对要求并不严格，只要磁流变液在长时间静置后只发生软沉降，在外部轻微扰动的情况下，磁流变液能够迅速恢复均匀分散的状态就能满足要求，因为抛光过程中磁流变液是循环运动的；2.流变性能好。光学零件的磁流变抛光是利用磁流变抛光液在磁场作用下表观粘度的提高而进行材料去除，因此，要求磁流变抛光液的剪切屈服应力大，以提高加工效率；3.零磁场粘度低。磁流变抛光液在无外加磁场时，应具有良好的流动性，以便抛光装置对其进行循环使用；4.环保性和廉价性好。

磁流变抛光液根据基载液的不同主要分为水基磁流变抛光液和非水基磁流变抛光液，与其它基载液相比：水成本低无污染，同时水还具有良好的冷却和洗涤润滑作用，并且可促进玻璃材料表面的水解，提高抛光效率。但是，利用水作为基载液存在以下问题：1.与磁敏微粒相容性差，磁敏微粒容易沉降和结团，使得磁流变抛光液凝聚稳定性和沉降稳定性变差；2.磁敏微粒容易氧化，导致剪切应力降低，流变性变差。要利用磁流变抛光液进行抛光需要解决以上问题。当前还没有商品化的用于光学加工的磁流变抛光液销售，在国外，美国QED公司申请了有关水基磁流变抛光液的专利(US 5804095)，其公开的是在水和磁性颗粒中添加丙三醇作为活性剂，Na₂CO₃作为防氧化剂，氧化铯作为抛光粉来配制水基磁流变抛光液。由于其采用的添加剂分子吸附能力不强，对液体颗粒的分散作用弱，配制的水基磁流变抛光液并不能很好的解决其凝聚稳定性和沉降稳定性较差的问题。国内磁流变抛光液的研究刚刚起步，专利号为ZL200410060854.5的专利公开了一种亲水性聚合物包裹的磁性粒子及其制备方法以及由其组成的水基磁流变液，它是在磁敏微粒表面包覆高分子基团，以提高其在水基中的稳定性。这种方法工艺繁杂，生产成本高，对于需要大量磁流变抛光液的光学零件抛光使用，价格将非常昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种稳定性好、流变性高、抗氧化性能好，制备工艺简单环保的用于光学加工的水基磁流变抛光液及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。

本发明用于光学加工的水基磁流变抛光液，其特征在于它由下述体积组分组成：

水基复配载液25％～75％和添加组分25％～75％，

其中，所述的添加组分为羰基铁粉、纳米铁粉和抛光粉，按下述体积百分比分配：

羰基铁粉：80％～90％，

纳米铁粉：4％～10％，

抛光粉：4％～10％，

所述的水基复配载液包括下述按体积百分比计的组分，

去离子水：85％～90％，

分散剂：3％～5％，

润湿剂：2％～5％，

和触变剂：3％～5％。

所述水基复配载液还可包括按体积百分比计的下述组分：pH值调节剂0.1％～0.5％、抗氧化剂0.1％～0.5％和消泡剂0.1％～0.5％；或所述水基复配载液还包括按体积百分比计0.1％～0.5％的pH值调节剂；或所述水基复配载液还包括按体积百分比计0.1％～0.5％的抗氧化剂；或所述水基复配载液还包括按体积百分比计0.1％～0.5％的消泡剂；或所述水基复配载液还包括按体积百分比计0.1％～0.5％的pH值调节剂和0.1％～0.5％的抗氧化剂；或所述水基复配载液还包括按体积百分比计0.1％～0.5％的pH值调节剂和0.1％～0.5％的消泡剂；或所述水基复配载液还包括按体积百分比计0.1％～0.5％的抗氧化剂和0.1％～0.5％的消泡剂。