[发明专利]一种氧化铝磨料粉体的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝磨料粉体的表面改性方法。

背景技术

氧化铝凭借其高硬度、稳定性好等优点而在精密加工制造等工业应用中有突出表现,是目前广泛采用的抛光磨料，随着现代技术的发展，在树脂抛光磨料生产中，尤其是对高精度研磨、镜面抛光加工，细粒度磨具的应用领域也更加的广泛，同时超细粉体的性能必须具有良好的分散稳定性及与其它物料混合使用时具有良好的相容性。对于平均粒径10μm以内的超细颗粒，由于粒度小，表面能高，极易产生团聚现象；在加工时与水性悬浮剂或抛光剂的相溶性不理想，会发生磨料颗粒分散不均匀和易沉降，造成抛光划痕、凹坑等表面缺陷。因此，对超细粉体的表面改性，改善磨料颗粒在水性悬浮剂或抛光剂中的相容性和均匀分散稳定性，可有效提高研磨或抛光效果。

为了改善氧化铝磨料粉体在水性悬浮剂或抛光剂中的相容性和均匀分散稳定性，一般选用加入分散剂或接枝改性法。用分散剂改性方法主要通过加入分散剂改变磨料粉体粒子的表面电荷或在粒子表面产生空间位阻来达到分散的目的。刘阳桥[1]等人用PBTCA作为分散剂，证明PBTCA的羧基及膦酸基均参与氧化铝表面的化学吸附,从而提高了吸附强度，使悬浮液的稳定性趋好。李飞舟[2]等人研究了PAA-NH₄⁺、阿拉伯树胶、PAA-NH₄⁺阿拉伯树胶等3种分散剂对氧化铝悬浮液稳定性的影响。发现PAA-NH₄⁺阿拉伯树胶两种分散剂交互分散有利于提高悬浮液的稳定性，使氧化铝悬浮液的沉降相体积分数降低了3%左右,分散剂的添加量降低了26.7%。于晓琳[3]等人研究了D-山梨醇对聚丙烯酸(PAA)稳定的水基氧化铝悬浮液流变性能的影响。部分山梨醇吸附在Al₂O₃颗粒表面并与PAA以氢键形式结合,增大了颗粒间的空间位阻,提高了悬浮液的流变性和稳定性能。张浩[4]等人研究了聚丙烯酸–聚氧化乙烯[PAA–PEO]梳型共聚物和PAA类分散剂对氧化铝悬浮液的流变性能的影响。发现PAA–PEO分散剂在pH2.0～12.0的范围内能使Al₂O₃浆料稳定，在剪切速率为102.4s^–1时，30%(体积分数)的氧化铝悬浮液的粘度保持在8～12mPa·s之间，解决了在弱酸条件下PAA对Al₂O₃粉体不能分散的问题。

化学接枝改性是利用粉体粒子的表面基团与某有机化合物产生化学键合，通过有机枝链化合物在介质中的可溶性,增强超细粒子在介质中的分散。R．K．Singhd等[5]认为在硬度较高的粒子表面包覆一层较软的物质可以减少抛光划痕和凹坑等缺陷；Yano等[6]制备了一种含无机/树脂复合粒子的抛光液，在化学机械抛光（CMP）实际应用中，明显的改善抛光后工件表面的划痕等微观缺陷；Suratwala等[7]人通过在石英玻璃抛光中添加粗大尺寸的磨粒，研究表面划痕的分布规律与特征。结果表明：划痕的产生以及划痕的尺寸在很大程度上依赖于磨粒粒径大小；Yoshida等[8]采用Pechini法制备出纯CeTi₂O₆并将它作为TEOS-SiO₂介质的化学机械抛光磨料，研究它比纯CeO₂磨料有更高的抛光速率，其抛光速率的提高来源于CeTi₂O₆中Ce的化学活性提高和因CeTi₂O₆有较小的密度导致其有效抛光粒子的数量增加；史丽萍等^[9]研究了表面处理Al₂O₃增强PEFE摩擦能力和在浆料中的分散均匀性；武汉理工大学余家国等^[10]用有机硅、有机氟表面活性剂，乙醇、丙醇作试剂，处理SiC微粉填料以增加其耐磨性。

[1]刘阳桥,高濂.PBTCA稳定Al₂O₃悬浮液及沉积物分形特性的研究[J].无机材料学报,2000,5:855-861.

[2]李飞舟.两种分散剂交互作用Al₂O₃悬浮液稳定性的研究[J].新技术新工艺,2009,9:83-87.

[3]于晓琳，肖春霞，郭露村.D-山梨醇对聚丙烯酸-水基氧化铝悬浮液流变性能的影响[J].无机材料学报,2011,5：545-549.