[发明专利]用于低碳钢纳米压入试样的抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光液，尤其是一种用于低碳钢纳米压入试样抛光的抛光液。

背景技术

纳米压入技术是人类认识材料微观力学性能的重要手段，尤其是在薄膜技术、纳米材料、复合材料及半导体材料等领域得到广泛关注和应用。

为了促进纳米压入技术的规范应用，亟待建立和完善测试分析样品的制备标准，提高纳米压入测试分析的准确性、数据的有效性和可重复性。所研究的试样制备标准很高，要求低碳钢试样的表面粗糙度Ra<5nm，表面损伤层深度20～50nm，表面残余应力±80MPa以内。

目前国内外主要采用三氧化二铝、二氧化硅等为磨料的抛光液来对低碳钢纳米压入试样进行抛光，上述抛光液主要存在下述问题：以三氧化二铝、二氧化硅等为磨料的抛光液硬度比较单一，分散度高，抛光液抛光后，低碳钢试样抛光表面损伤层深，划伤严重，极大影响试样性能。抛光后表面粗糙度太高，难以达到要求，而且，抛光速率慢。

发明内容

为了克服现有的抛光液对低碳钢纳米压入试样进行抛光时抛光效率低、抛光质量差、对试样存在损害的不足，本发明提供一种抛光效率高、抛光质量好且对试样无损害的用于低碳钢纳米压入试样的抛光液。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于低碳钢纳米压入试样的抛光液，所述抛光液按体积百分比由下述组分组成：SiO₂浓度为20～35％的硅溶胶35～50％，胺碱0.07～1.1％，螯合剂0.07～0.35％，表面活性剂0.35～1.4％，氧化剂0.35～1.4％，立方氮化硼CBN浓度为0.1～0.2％的水溶液20～35％，助溶剂8～10％，以及去离子水10～20％。

进一步，所述胺碱是多羟多胺类有机碱。所述的有机碱是多羟多胺类有机碱，选择加入四甲氢氧化铵、羟乙基乙二胺、三乙醇胺、六羟乙基乙二胺或四羟乙基乙二胺。

所述的活性剂为O_s、Oπ系列活性剂或JFC型活性剂。

所述螯合剂是具有水溶性且不含金属离子的化合物，是具有13个螯合剂、可溶于水、不含金属离子的FA/O螯合剂。

所述抛光液的pH值为9～12，SiO₂的粒径范围为450～650nm，分散度在±5％之间。

所述氧化剂为碱性介质可溶的过氧化物，所述的氧化剂是碱性介质下可溶的过氧化物，选择加入过氧化氢、过氧焦磷酸之一。

所述立方氮化硼CBN的粒径范围为450-650nm。

所述助溶剂为白油和石蜡。

本发明的有益效果主要表现在：1、本发明以纳米级二氧化硅和立方氮化硼为混合磨料，分布均匀，可以解决试样的划伤问题；2、流动性好，无沉淀、抛光后产物粘度小，后续清洗简单；3、二氧化硅和立方氮化硼无毒、无污染、是理想的磨料；4、有机碱在抛光液中作为pH值调节剂，即当抛光液局部pH值发生变化时，可以迅速释放本身的羟基，使抛光液保持稳定的pH值，提高浆料的稳定性。另外，有机碱可以和金属离子形成环状结构，起到螯合剂的作用；5、氧化剂在抛光过程中可以将试样表面氧化成较软的氧化层，这样，在磨料的磨除作用下，能较容易的剥离下来，这样可以提高抛光速率，降低粗糙度。

具体实施方式

下面对本发明做具体的说明。

实施例1

一种用于低碳钢纳米压入试样的抛光液，所述抛光液按体积百分比由下述组分组成：SiO₂浓度为20％的硅溶胶35％，胺碱1.1％，螯合剂0.35％，表面活性剂1.4％，氧化剂1.4％，立方氮化硼CBN浓度为0.1％的水溶液35％，助溶剂10％，以及去离子水15.75％。

配置5000ml的抛光液。其中，加胺碱为有机碱：羟乙基乙二胺55ml，表面活性剂：70ml，螯合剂：FA/0：17.5ml，氧化剂：过氧化氢70ml。粒径为500nm、分散度在±5％之间、SiO₂浓度为20％的硅溶液1750ml。助溶剂：白油500ml，粒径为500nm、立方氮化硼CBN浓度为0.1％的水溶液1750ml，去离子水787.5ml。

首先将硅溶胶搅拌均匀；然后在连续搅拌的情况下加入上述量值的羟乙基乙二胺，表面活性剂，螯合剂，最后加入过氧化氢，搅拌均匀后放好备用；接着将CBN颗粒加入助溶剂中并搅拌均匀，然后与之前搅拌好的硅溶胶再混合并搅拌均匀，即可得到用于低碳钢纳米压入试样的抛光液。

抛光液pH值为12。

抛光后观测表面无划伤，粗糙度为4nm。

实施例2