[发明专利]含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202011554452.6 申请日: 2020-12-24
公开(公告)号: CN112646496A 公开(公告)日: 2021-04-13
发明(设计)人: 戴一帆;林之凡;彭小强;胡皓;关朝亮;何康宁 申请(专利权)人: 中国人民解放军国防科技大学
主分类号: C09G1/02 分类号: C09G1/02
代理公司: 湖南兆弘专利事务所(普通合伙) 43008 代理人: 黄丽
地址: 410073 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 纳米 混合 抛光 流变 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液及其制备方法。该磁流变抛光液包括40%~70%的基载液、20%~50%的羰基铁粉、1%~15%的纳米混合抛光粉、1%~5%的表面活性剂和0.1%~3%的pH调节剂,纳米混合抛光粉由平均粒径为10nm~100nm的纳米二氧化硅粉和平均粒径为50nm~800nm的纳米金刚石粉组成,二者的体积比为5~9∶4~1,制备方法包括将羰基铁粉、纳米混合抛光粉、基载液混合,然后加入表面活性剂和pH调节剂即得。本发明的磁流变抛光液可实现磁流变抛光高去除效率和高表面质量的兼容,流变性能好,稳定性强,能够实现光学元件的磁流变高效超光滑加工。

技术领域

本发明涉及光学元件精密抛光技术领域,具体涉及一种含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液及其制备方法。

背景技术

磁流变抛光是一种确定性抛光技术,它利用磁流变抛光液在磁场中的流变性对光学元件进行抛光,具有加工精度高、收敛效率高、亚表面损伤小的特点。

磁流变抛光的材料去除效率与许多工艺参数相关,比如磁场强度、抛光液粘度、抛光液流速、抛光液中抛光粉的粒径等。工艺参数改变导致单颗抛光粉材料嵌入深度的变化是影响磁流变抛光材料去除效率的主要原因。更深的单颗抛光粉材料嵌入深度带来去除效率的增加,这也意味着抛光粉刻划后在光学元件表面留下更宽更深的痕迹,即较差的表面质量。目前,针对磁流变抛光高去除效率和高表面质量不能兼容的问题,主要有两种解决方案:一种是调节工艺参数,牺牲一定的材料去除效率,从而改善表面质量;另一种是在磁流变高效率抛光后增加另外的工艺,用以改善表面质量。但是,这些解决方案仍然未能真正实现磁流变抛光高去除效率和高表面质量的兼容。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种可实现磁流变抛光高去除效率和高表面质量的兼容、流变性能好、稳定性强,抗氧化性能好的含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液及其制备方法,特别是实现单晶硅、碳化硅、蓝宝石等硬脆材料的磁流变高效超光滑加工。

为解决上述技术问题,本发明采用以下技术手段。

一种含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液,包括以下体积分数的原料:40%~70%的基载液、20%~50%的羰基铁粉、1%~15%的纳米混合抛光粉、1%~5%的表面活性剂和0.1%~3%的pH调节剂,所述纳米混合抛光粉由纳米二氧化硅粉和纳米金刚石粉组成,所述纳米二氧化硅粉的平均粒径为10nm~100nm,所述纳米金刚石粉的平均粒径为50nm~800nm,所述纳米二氧化硅粉与所述纳米金刚石粉的体积比为5~9∶4~1。

上述的含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液,优选的,所述基载液为水与有机溶剂的组合,所述水的电阻率≥18MΩ·cm,所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、甘油和聚乙二醇中的一种或者多种,所述水与所述有机溶剂的体积比为1~9∶9~1。

上述的含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液,优选的,所述羰基铁粉的平均粒径为1μm~10μm,含Fe纯度≥97%,相对品质因素≥1.75,有效磁导率≥3。

上述的含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液,优选的,所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或者多种。

上述的含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液,优选的,所述pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、盐酸、硫酸、硝酸、硼酸、醋酸钠和碳酸钠中的一种或多种,所述含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液的pH值范围为9~12。

作为一个总的技术构思,本发明还提供一种上述的含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液的制备方法,包括以下步骤:

(1)将羰基铁粉、纳米混合抛光粉、基载液混合并搅拌,得到混合液;

(2)将表面活性剂加入混合液中,经分散后,得到分散的混合液;

(3)将pH调节剂加入到分散的混合液中,经分散后,得到含纳米混合抛光粉的磁流变抛光液。

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