[发明专利]一种复合抛光液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合抛光液及其制备方法，按重量百分数计，该复合抛光液由以下组分组成：二氧化硅溶胶20～40％、改性纳米金刚石0.1～5％、表面活性剂0.5～10％、分散剂0.5～1％，余量为pH调节剂和水；所述改性纳米金刚石由纳米金刚石粉末采用氟化剂进行氟化改性处理而得。本发明通过氟化改性的纳米金刚石与二氧化硅溶胶复配，同时添加表面活性剂和分散剂制成复合抛光液，改性纳米金刚石与二氧化硅溶胶扩散层中的反离子结合，从而均匀且稳定地存在于扩散层中，有利于避免改性纳米金刚石聚集，提高体系稳定性的同时，显著提高该复合抛光液的硬度，从而提高抛光效率和抛光精度，并且抛光表面不易被划伤。

技术领域

本发明属于抛光技术领域，具体涉及一种复合抛光液及其制备方法。

背景技术

抛光处理在国民工业生产活动中是很重要的一种表面处理方法，常规的抛光液是将不同粒径的颗粒放入基液制成抛光剂，广泛用于金相抛光、高级相机的镜头抛光、高级人工晶体的表面抛光以及天然宝石抛光等。

随着高技术的飞快发展，要求晶体的表面有更高的光洁度。这就要求抛光剂中的颗粒越来越细，分布越来越窄，纳米微粒为实现这个目标提供了理论基础。目前抛光液所使用的磨料主要有金刚石粉体、二氧化硅、氧化铝、氧化铈等微纳米颗粒，这些单一磨料制备的抛光液主要存在磨料硬度不够、微纳米粉体分散困难、磨料比较锐利容易划伤被抛光材料的表面、加工效率低、加工精度不够等缺点。纳米金刚石粉体由于具有高硬度、表面基团可修饰、纳米级尺寸、优异的机械化学性能等优点，因此，由纳米金刚石粉体磨料制备的抛光液具有高的抛光效率，可降低抛光表面材料的分量，减少材料的损耗，超细尺寸的纳米金刚石能确保抛光表面粗糙度达到最小值，并且纳米金刚石具有一定的离子交换和吸附活性，表现出很强的自清洁能力，这样可减少纳米金刚石表面的离子和分子产物的活动性，即确保表面的纯净。但是，金刚石粉体材料由于硬度过大，即使是纳米级的金刚石粉体也很容易造成抛光材料表面的划伤，目前仅作为粗抛使用。二氧化硅溶胶的硬度低，粒径大小一般在10～200nm，粒径分布较窄，不易划伤抛光表面，但其最大缺点就是抛光效率低下，同时在抛光过程中容易受热凝胶，影响抛光液整体的分散稳定性，使得二氧化硅溶胶易在抛光表面胶化、风干，不利于抛光表面的后续清洗。氧化铝粉体可以制成粒径大小从10～1000nm范围内的抛光液，并且硬度适中，但氧化铝磨料在制备过程中需要经过1000℃以上的高温烧结，使得氧化铝颗粒易团聚，团聚的氧化铝颗粒易划伤抛光表面。

纳米金刚石颗粒具有很高的比表面能，处于一种热力学不稳定状态，容易发生聚集而产生絮凝和沉降，颗粒粒径越小，越容易聚集，因此，用于抛光的纳米金刚石颗粒粒径通常较大，一般为100～200nm，使得纳米金刚石与抛光表面接触的面积大，易划伤抛光表面。因此，目前采用金刚石磨料时，由于磨料粒径大，抛光精度都较低。

综上，急需提供一种抛光效率高，且不易划伤抛光表面的抛光液，而单一磨料则无法满足该需求。目前尚未有将二氧化硅溶胶与纳米金刚石粉体结合起来的复合抛光液，纳米金刚石在二氧化硅溶胶中的悬浮稳定性以及与二氧化硅溶胶的相容性是制备复合抛光液的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合抛光液及其制备方法，该复合抛光液由二氧化硅溶胶和改性纳米金刚石复配而成，在保证高抛光效率的同时，还不易划伤抛光表面。

本发明采用的技术方案如下：

一种复合抛光液，按重量百分数计，复合抛光液由以下组分组成：二氧化硅溶胶20～40％、改性纳米金刚石0.1～5％、表面活性剂0.5～10％、分散剂0.5～1％，余量为pH调节剂和水；所述改性纳米金刚石由纳米金刚石粉末采用氟化剂进行氟化改性处理而得。

本发明通过氟化处理使纳米金刚石粉末的表面覆盖氟原子，氟原子的电负性最强，有7个价电子，形成C-F键后，6个多余的价电子则形成三个稳定的“孤电子对”，当相邻改性纳米金刚石相互靠近时，氟原子的“孤电子对”会以静电排斥力将二者分开，因此改性纳米金刚石不易聚集。