[发明专利]一种离子液体与微纳固体协同强化磨削液及制备方法

说明书

本发明涉及一种离子液体与微纳固体协同强化磨削液及制备方法，可用作半导体、金属材料的磨削液。磨削液主要成分为二硫化钼颗粒、碳纳米管、离子液体、分散剂、水，其质量百分比为（0.5~3%）:（0.5~3%）:（0.2~0.5%）:（0.3~2%）:（98.5~91.5%）。本发明中，二硫化钼颗粒、碳纳米管，二者协同强化砂轮磨削时多种尺度磨粒的润滑性能；二硫化钼颗粒、碳纳米管、离子液体，三者相互堆叠协同强化磨削液的冷却性能和润滑性能；离子液体、碳纳米管二者互相产生堆叠、静电作用；离子液体、分散剂协同强化磨削液中二硫化钼颗粒，碳纳米管的分散稳定性能。其成分环保，制备步骤简单，分散性能稳定，润滑、冷却性能优秀，能有效改善磨削加工润滑与冷却。

技术领域

本发明涉及一种离子液体与微纳固体协同强化磨削液及制备方法，可用作半导体、金属材料的磨削液，其成分环保制备简单，分散性能稳定，润滑、冷却性能优秀，能有效的改善磨削加工质量。

背景技术

磨削加工过程中，砂轮和材料之间既发生切削又发生刻划和划擦，产生大量的磨削热，磨削区温度可达400～1000℃左右，在这样的高温下，材料会发生变形和烧伤，砂轮也会严重磨损，磨削质量下降。在通常情况下磨削加工都会使用磨削液，将大量的磨削热带走，降低磨削区的温度。据相关文献报道：有效地使用磨削液可提高切削速度30%，降低温度到100～150℃，减少切削力l0%～30%，延长砂轮使用寿命4～5倍。

磨削液种类非常多，通常可分为两大类型：水溶性磨削液和油溶性磨削液，水溶性磨削液又可分为：乳化液、半合成、全合成。其中油溶性磨削液主要成分多为矿物油。水溶性磨削液中的乳化液含油量50%左右，半合成含油量5-40%，全合成不含油，主要由水基化合物和水组成；水溶性磨削液其具有很好的冷却效果，且配制方便、成本低廉、不易污染。

离子液体就是完全由离子组成的液体，它一般由有机阳离子和无机阴离子所组成。早在1914年就发现了第一个离子液体硝基乙胺，但其后此领域的研究进展缓慢，直到1992年，合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([EMIM]BF4)后，离子液体的研究才得以迅速发展，随后开发出了一系列的离子液体体系。最初的离子液体主要用于电化学研究，近年来离子液体作为绿色溶剂在有机高分子、润滑领域受到重视。

碳纳米管作为一种重要的一维纳米材料，由于其独特的电学、光学以及机械性质，从发现之初便引起了人们广泛的研究兴趣。由于碳纳米管之间强烈的范德华作用力以及很弱的溶解性，使碳纳米管很难溶解到水及其它有机溶剂中，这大大限制了其在液相中的应用。为了解决这个问题，不同类型的化合物，例如表面活性剂、聚合物以及作为绿色溶剂的离子液体等均被用来分散碳纳米管。将离子液体分子中引入长链烷基从而使其具有表面活性用于分散碳纳米管能够更好的分散碳纳米管。

固体润滑剂的应用已经具有很长的历史，石墨、二硫化钼、铅盐、金属粉末和其他固体物质都较好地在工业中得到了应用，聚四氟乙烯粉末作为润滑添加剂已成功地应用于润滑脂和润滑油中，二硫化钼的应用历史更是可以追溯到17世纪。固体润滑剂的使用形式可以是单质，也可因各种不同的使用目的而进行多元组合，形成自润滑复合材料。主要应用在机械传动、机械加工、航空及电子工业等特殊领域中混合纳米粒子作为添加剂加入润滑油，能提高润滑油的减摩抗磨性能。如A12O3-SiO2-MgO混合纳米添加剂具有良好的分散稳定性、减摩抗磨性和自修复性。Al2O3/SiO2 混合纳米颗粒在基础油中质量分数为5%时，可以显著提高基础油的减摩抗磨性能。学者的研究证明了混合纳米粒子作为润滑油添加剂可以提高润滑油的减摩抗磨性能。

发明内容