[发明专利]一种硅溶胶基磁流变金属抛光液及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及精密抛光技术领域，特别是涉及一种硅溶胶基磁流变金属抛光液及其制备方法和用途。本发明提供一种硅溶胶基磁流变金属抛光液，包括如下组分：硅溶胶、金属表面保护剂、分散剂、pH缓冲剂、磁性粒子保护剂、所述抛光液的pH值为9‑13。本发明针对如何使抛光液与磁性粒子相互配合，克服磁性粒子本身具有的易团聚、易板结和易被腐蚀等缺点，所提供的抛光液能够解决磁流变抛光过程中出现的磁流变液板结、寿命短，抛光后表面出现划伤、异色和难清洗等问题，具有优良的产业化前景。

技术领域

本发明涉及精密抛光技术领域，特别是涉及一种硅溶胶基磁流变金属抛光液及其制备方法和用途。

背景技术

当代社会在集成电路、半导体照明、光学器件等领域对材料表面的要求越来越高，表面平整度需要达到原子级别，化学机械抛光是最重要的表面平坦化工艺技术。近些年，手机、平板电脑等移动终端领域也大量使用化学机械抛光工艺。随着技术的进一步发展，越来越多曲面也要求达到原子级的表面粗糙度，如一些高精密光学元件，手机等消费类电子的外型也往弧形方向发展，常用的平面化学机械抛光工艺不能满足要求。

磁流变抛光技术在20世纪90年代初，由Kordonski及其合作者发明。该抛光技术的压力不是通过气缸加压实现，而是通过外磁场对磁流液的硬度和形状进行实时控制，生成一个压力区域，该区域类似于一个能够与被加工表面相吻合的“柔性抛光头磨头”。与传统的刚性抛光磨头不同，这是一个能拟合任何形状表面的柔性磨头，通过控制外磁场可以对它的形状和硬度实时调整，从而满足复杂形状表面的抛光要求。该工艺主要应用于光学元件的加工以及金属零部件的加工，在这些应用中，磁粉通常会采用铁粉，磨料采用氧化铈或氧化铝，加上表面活性剂形成抛光液。但这种抛光液抛出的表面质量无法满足手机严苛的表面质量要求。

磁流变抛光技术通过多年的开发，设备方面已有相对成熟的产品。针对弧面抛光的应用，工艺和耗材需要尽快开发，尤其是抛光液的开发。为此一些研究人员作出了尝试，在CN 100447913C中，程海斌等公开了一种稳定的水基磁流变液及其制备方法，由磁性粒子、载液和添加剂组成，所制备磁流变液具有较好的静置稳定性。在CN 101139504B中，刘卫国等公开了一种磁流变液及其制备方法，由磁性颗粒、水、添加剂、表面活性剂和抛光粉组成，可广泛用于光学玻璃表面抛光。

本发明创新性地采用硅溶胶作为磨料，结合磁流变抛光技术，针对弧面工件抛光的应用，开发出了一种硅溶胶基磁流变抛光用金属抛光液，该抛光液具有良好的悬浮性，可稳定的与多种磁性粒子相配合，在弧面工件的磁流变抛光中有广泛应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅溶胶基磁流变金属抛光液及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种硅溶胶基磁流变金属抛光液，按重量百分比计，包括如下组分：

所述抛光液的pH值为9-13。

在本发明一些实施方式中，硅溶胶为纳米级二氧化硅颗粒在水中的分散液，按重量百分比计，二氧化硅颗粒占抛光液总重量的含量为10-50％，优选的为30-40％。

在本发明一些实施方式中，硅溶胶中水占抛光液重量的49-89％，优选的为59-69％。

在本发明一些实施方式中，所述硅溶胶中二氧化硅颗粒的粒径为60-150nm，优选为80-130nm。

在本发明一些实施方式中，所述金属表面保护剂选自甘油、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种的组合。本发明中所使用的聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等均可以是各种市售的产品。

在本发明一些实施方式中，所述金属表面保护剂选自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种的组合。