[发明专利]一种金属工件超精密抛光方法

说明书

本发明涉及一种金属工件超精密抛光方法，属于精密加工领域。一种金属工件超精密抛光方法，所述方法为：室温下，将工件置于抛光液中，并控制抛光液以一定的流速流经工件的待抛光面，持续处理至少5min，所述抛光液按质量百分比，由1~25%的磨料颗粒和75~99%的基液组成，所述磨料颗粒由I级磨粒、II级磨粒和III级磨粒组成，所述I级磨粒、II级磨粒和III级磨粒的质量比为1:0.5~2:0.5~5，各级磨粒平均粒径为0.5~50微米，且I级磨粒＞II级磨粒＞III级磨粒。本发明所述抛光液中的磨料颗粒包括三个等级的磨粒，其磨粒平均粒径不同，可以有效去除材料表面不同程度的凸起。

技术领域

本发明涉及一种金属工件超精密抛光方法，属于精密加工领域。

背景技术

随着电子、金属、材料领域的飞速发展，对器件及工件表面平坦化的要求越来越高，为了获得表面粗糙度可接受的工件，在工件制备的最后步骤中，需对其表面进行抛光处理。抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。是利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。

目前，常用的抛光方法包括化学抛光、机械抛光、电解抛光、超声波抛光、磁研磨抛光、化学机械抛光等，其中，一部分方式，如机械抛光、化学机械抛光由于其抛光方式的局限性仅适用于平面的平坦化抛光，而不适用于曲面工件的抛光。而其他可用于曲面的抛光方式也各有其问题。如磁研磨抛光，该抛光方法是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好，但是其需要交为复杂的磁场发生装置及控制系统，成本和能耗高。再如，电解抛光基本原理与化学抛光相同，即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。与化学抛光相比，可以消除阴极反应的影响，效果较好。但是电解液多为腐蚀性液体，易造成污染。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种金属工件超精密抛光方法，所述方法为剪切增稠抛光方法，所用抛光液包括剪切增稠流体基液和磨粒。该抛光液适用于各种表面形状工件的抛光，尤其适用于曲面工件进行表面抛光。该基液无腐蚀性，且具有非常好的剪切增稠特性，适用于金属、陶瓷工件的表面加工。

一种金属工件超精密抛光方法，所述方法为：室温下，将工件置于抛光液中，并控制抛光液以一定的流速流经工件的待抛光面，持续处理至少5min，所述抛光液按质量百分比，由1~25%的磨料颗粒和75~99%的基液组成，所述磨料颗粒由I级磨粒、II级磨粒和III级磨粒组成，所述I级磨粒、II级磨粒和III级磨粒的质量比为1:0.5~2:0.5~5，各级磨粒平均粒径为0.5~50微米，且I级磨粒＞II级磨粒＞III级磨粒，三种磨粒各自独立的选自金刚石颗粒、CBN颗粒、SiC颗粒，所述基液按下述方法制备所得， 包括下述工艺步骤：

（1）将SiO₂纳米粒子与硅烷偶联剂和乙二醇按质量比为100:1~2:5~10混合后进行球磨，球磨时间至少0.5h，球磨后进行干燥，得到预处理的SiO₂纳米粒子；

（2）将顺丁烯二酸酐按与水的质量比为15~50:100溶于水中，90～105℃，在过硫酸铵存在下使其与丙烯酸反应4~6 h，反应同时向反应液内滴加质量分数为30~40%NaOH溶液，反应完毕后调节溶液pH值为7~7.5，得共聚物溶液，其中，顺丁烯二酸酐与丙烯酸的摩尔比1:0.5~2，过硫酸铵与顺丁烯二酸酐的摩尔比为0.1~5:100；

（3）将步骤（1）所得预处理的SiO₂纳米粒子按0.5~5g:10mL溶于步骤（2）所得共聚物溶液中，超声分散，干燥；将干燥所得SiO₂纳米粒子按与介质溶剂的质量比为10:4~8分散于介质溶剂中，超声分散，得抛光液用基液。

本发明一个优选的技术方案为：室温下，将工件置于抛光液中，并控制抛光液以0.1~1.0m/s的流速流经工件的待抛光面，持续处理10~60min。