[发明专利]一种光学玻璃延性域加工专用磨削液及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超精密加工及光学加工技术领域，具体涉一种光学玻璃延性域加工专用磨削液及制备方法

背景技术

光学玻璃具有特定的光学常数、高透明性、物理及化学上的高均匀性、光学常数的一致性、较高的机械强度和热稳定性、化学稳定性、隔热、低膨胀系数、低密度、耐腐蚀、耐磨损等特点，在航空航天、信息、微电子、纺织、仪器、化工、机械、军事等领域得到了广泛的应用。随着其应用范围越来越广以及科技的不断进步，对光学玻璃零件的表面质量、精度及形状有了越来越高的要求。

光学玻璃属于硬脆材料，可加工性差，主要通过磨削、研磨、抛光等方法进行加工。传统的磨削方法对光学玻璃的材料去除方式主要是以脆性去除为主，容易产生微裂纹，很难形成纳米级的光学表面。为获得高质量、低损伤的光学玻璃加工表面，20世纪80年代末，在对硬脆材料加工方法作了大量探索和尝试的基础上，出现了延性域磨削加工方法，即对材料进行切削时，材料以塑性变形的方式被去除，得到低粗糙度的光滑表面。对于脆性材料的延性域磨削，其磨削表面质量相似甚至优于研磨、抛光所获得的，这样就可以省去研磨、抛光工序，提高加工效率，节约加工成本，而且能很好地控制加工件的形状和精度。根据众多研究者的理论分析，为实现延性域磨削，磨削过程中需要磨粒的切削深度要小于脆-延性转化的临界切削深度，实现微米级甚至纳米级材料去除，这就给现有磨削设备提出了非常高的要求，普通加工设备条件下光学玻璃延性域磨削难以实现，导致加工成本较高。

从材料去除能量角度来讲，要实现光学玻璃的延性域材料去除，至少需要对材料施加能够破坏Si-O结合势能的能量，因此如果在磨削过程中能够弱化Si-O结合势能，将机械去除的能量降低，从而就可以降低由于材料脆性去除而产生的微裂纹，提高光学玻璃的加工质量。弱化Si-O的结合势能的最主要方法之一是化学改性法，即在磨削过程中通过磨削液成分对光学玻璃的化学作用，打破光学玻璃的微观网络结构，降低结合键的键能，从而实现对光学玻璃的延性域磨削。为实现这种动态平衡，磨削液成分对光学玻璃表面的化学改性作用起着至关重要的作用。但是现在市场上现有的传统磨削液主要用来降低磨削过程中的摩擦程度及切削温度，带走砂轮、工件和机床上的热量，帮助排屑，并去除附在工件、刀具和设备上的磨削残留物，防止机床、刀具、工件、夹具受空气、水分、酸等介质的腐蚀，即起到润滑、冷却、渗透、清洗以及防锈作用。目前还没有能够实现对光学玻璃表面进行改性，从而实现光学玻璃延性域磨削的专用磨削液，因此目前光学玻璃的延性域磨削技术受到设备技术水平的左右，实现起来难度很大，大多数还停留在实验室阶段，严重限制光学玻璃延性域磨削技术在工业各个领域的进一步应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种光学玻璃延性域加工专用磨削液。

本发明的第二个目的是提供一种光学玻璃延性域加工专用磨削液的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种光学玻璃延性域加工专用磨削液的制备方法，包括如下步骤：

（1）按质量百分比称取：

碳酸钠0.1%-10%、聚乙二醇0.5%-3%、三乙醇胺0.5%-3%、四硼酸钾0.5%-5%、钼酸钠0.5%-3%、苯骈三氮唑0.1%-2%、六次甲基四胺0.1%-1%，余量为水；

（2）在室温下，将碳酸钠加入水中，搅拌5-30分钟；

（3）将步骤（2）获得的液体加热至50-60℃，在持续搅拌下依次加入四硼酸钾，苯骈三氮唑，六次甲基四胺和钼酸钠，上述四个组份每个组份加入的间隔时间为5-30分钟，加入所述钼酸钠后再继续搅拌5-45分钟；

（4）将步骤（3）获得的液体加热至70-80℃，在持续搅拌下依次加入三乙醇胺和聚乙二醇，上述两个组份加入间隔时间为5-45分钟，加入所述聚乙二醇后再搅拌10-30分钟；所述聚乙二醇的平均分子量为570-630；

（5）在搅拌下将步骤（4）获得的液体冷却到室温，再继续搅拌5-30分钟，即获得一种光学玻璃延性域加工专用磨削液。

优选的是步骤（1）为：按质量百分比称取：碳酸钠1%-7%、聚乙二醇1%-2%、三乙醇胺0.5%-0.8%、四硼酸钾0.5%、钼酸钠0.5%-1%、苯骈三氮唑0.6%-1.5%、六次甲基四胺0.4%-0.6%，余量为水。

步骤（2）中搅拌时间较好的是8-12分钟。