[发明专利]一种高性能磁性剪切增稠抛光介质制备方法

说明书

本发明涉及磁场辅助抛光技术，特别公开了一种高性能磁性剪切增稠抛光介质制备方法，属于抛光技术领域。所述磁性剪切增稠抛光介质以质量分数100%计，包括5%‑35%的分散相、35%‑75%的分散介质、1%‑10%的添加剂、10%‑40%的磁性颗粒和5%‑25%的磨粒。所述分散相为平均粒径7‑40 nm的亲水性纳米气相二氧化硅，所述分散介质为聚乙二醇，其中分散相占剪切增稠相的质量分数为15%‑26%。利用油浴加热增加分散介质的溶解度、机械搅拌的高效率、超声分散的高能量，制备了高浓度且性能优异的剪切增稠体系。基于剪切增稠体系，添加磁性颗粒以及磨粒制备磁性剪切增稠抛光介质。磁性剪切增稠抛光介质可在“磁化增强”与“剪切增稠”双重效应下形成“增强柔性仿形粒子簇”进行高效高质抛光。

技术领域

本发明涉及磁场辅助抛光技术，具体涉及一种高性能磁性剪切增稠抛光介质制备方法。

背景技术

随着航空航天、生物医疗、光学仪器、精密机械等高新技术产业和高端装备制造业的迅速发展，对零部件表面精度、功能结构以及表面质量等方面的要求日趋严格。因此，对以提高零部件表面性能为目标的精密与超精密加工技术提出了更高的挑战。磁场辅助抛光技术作为精密与超精密加工领域具有发展潜力的加工工艺，由于具有游离磨料的自适应性、可控性、不受零部件表面结构特征限制等优势，被广泛应用于复杂结构、螺旋结构、微细结构等复杂结构表面的精密与超精密加工，其代表性技术主要有磁力研磨、磁流变抛光、磁性复合流体抛光、磁射流抛光等等。但是，现有磁场辅助抛光技术仍然面临亟待解决的技术挑战。以机械搅拌法、烧结法、黏接法、雾化法等方法制备的磁性磨料，制备工艺较为复杂、铁磁相与磨粒相机械结合强度低以及磁性颗粒形貌与微观结构不均匀。在磁力研磨过程中，磁性磨粒抛光性能不稳定、流动性差且易于氧化分解，导致材料去除低、零部件几何尺寸精度控制降低，甚至出现表面烧伤的情况。磁流变抛光介质由于分散相与基液存在较大密度差，存放过程中发生沉降现象。磁流变抛光介质在高剪切的加工条件下，流变特性变差且磁场对磨粒的把控能力弱化，导致材料去除均一性差、抛光效率降低。因此，开发一种高性能抛光介质，调控抛光介质流变特性以提高磨粒的把控力，改善零部件表面抛光质量，提高抛光效率，具有重要的理论意义与实际应用价值。

目前，中国专利CN 106584218 B公布了一种微细结构化表面特制磁性剪切增稠光整介质及其制造工艺流程。利用油浴搅拌法或球磨法在超声辅助下将分散相与分散介质混合，制成分散体系，固体质量含量为10%-80%；然后将定量分散体系与定量磨料、磁性介质、氧化剂、活化剂、PH调节剂混合，在超声辅助下进行球磨1-2 h，制成磨料分散体系，并置入真空干燥箱内24 h，控制温度范围20-27℃，除去所述磨料分散体系中的气泡，制造成特制磁性剪切增稠光整介质。然而，这种制备工艺由于超声分散的作用贯穿在整个制备过程中，导致分散相与分散介质之间所形成氢键的破坏，而且这种破坏不可逆，降低了分散体系的剪切增稠性能。另外，分散剂以外的添加剂成分与分散体系共同均匀分散。由于受到磨料以及磁性介质对添加剂调控性能的影响，氧化剂、活化剂、PH调节剂进行调控分散体系性能的能力并没有发挥到最大，反而降低了分散体系的剪切增稠性能，进而降低了抛光介质的磁性剪切增稠性能。

本发明提出一种高性能磁性剪切增稠抛光介质制备方法，分散相、分散介质以及添加剂形成性能优异且稳定的剪切增稠体系，逐步加入磁性颗粒以及磨粒制备高性能磁性剪切增稠抛光介质。磁性剪切增稠抛光介质可在“磁化增强”与“剪切增稠”双重效应下形成“增强柔性仿形粒子簇”进行高效高质抛光。

发明内容

本发明公开了一种高性能磁性剪切增稠抛光介质制备方法，利用油浴加热增加分散介质的溶解度、机械搅拌的高效率、超声分散的高能量，将分散相、分散介质以及添加剂形成性能优异且稳定的剪切增稠体系。基于该剪切增稠体系，逐步加入磁性颗粒以及磨粒制备高性能磁性剪切增稠抛光介质。磁性剪切增稠抛光介质可在“磁化增强”与“剪切增稠”双重效应下形成“增强柔性仿形粒子簇”进行高效高质抛光。