[发明专利]一种加氧化剂酸性硅溶胶抛光液的配制方法

说明书

本发明是属于供抛光、主要是供岩石和矿物等地质样品抛光时用的加氧化剂酸性硅溶胶抛光液的配制方法。

现有的岩石和矿物等地质样品的抛光方法是使用一种干粉加水溶液抛光方法。使用的干粉是重铬酸盐焙烧而成的含有三氧化二铬（Cr₂O₃）的抛光材料。铬的盐类及其氧化物是有毒的致癌物。地质样品的抛光工艺主要是手工操作，铬盐及其氧化物进入人的指甲缝隙及皮肤表层裂隙，不易清洗，有害健康，并通过排放污染环境。氧化铬是一种硬质抛光材料，抛光时对硬度小的矿物产生擦痕和划道影响光片质量，已不能满足现代矿物学各种测试手段对光面的要求（如电子探针分析、扫描电镜、反光显微镜等仪器测试对光面的要求）。另外铬为我国稀缺矿种，铬盐的制备需要大量外汇，使用其作抛光材料价格很贵。

目前国外进行地质样品抛光，较多地采用一种三氧化二铝抛光蘑料。该产品由美国BUEHLER公司生产，是一种粒度为微米级的悬胶体。其价格为每6盎司约11.5美元，价格也是很贵的。

在同类技术中有硅单晶的抛光技术。国际上广泛采用一种硅溶胶抛光液，对硅单晶表面进行抛光。此种抛光液为一定颗粒的二氧化硅的堆积颗粒在液相均匀分散后形成的胶体体系。体系中加入碱性物质及改善表面性质的添加剂。此种抛光液用于硅单晶抛光效果良好。但是抛光是在碱性环境中进行的，而对于地质样品来说绝大部分是矿物（如硫化物或氧化物）。它们的特点是在碱性介质中溶解度极低，阻碍表面化学反应的进行，达不到抛光目的。

本发明的目的在于改变目前地质样品抛光时使用的抛光液。使其不造成污染，没有制癌物，并能提高抛光质量，以满足现代矿物学对各种测试手段的需要。

本发明所基于的原理是：材料表面的抛光机理包括样品表面与抛光液之间的物理及化学作用，物理作用是指抛光材料对样品表面的磨削作用，化学作用是指抛光材料与样品表面的化学反应。单晶硅片的抛光是以化学作用为主，由于溶液呈碱性，则硅片起下列反应：

对于绝大部分地质样品来说，它们不是单质，而是金属硫化物、氧化物及具不同络阴离子的含氧酸盐（如碳酸盐，硅酸盐等等）。上述物质的化学特性是在碱性介质条件下极难溶解，而在酸性介质下呈微溶性。在酸性介质条件下其反应（以硫化物为例）为：

在抛光过程中SiO₂颗粒起摩擦作用，它的吸附作用可使附着在矿物表面的离子除去，使反应得以正常进行，中性氧化剂的加入将使这个反应速度加快。

本发明所制备的硅溶胶抛光液为酸性。采用离子交换法，将抛光液的酸度控制到PH＝2-3范围内;用控制投入活性多硅酸颗粒速度和时间的方法，使抛光液的堆积颗粒度在50-70mm;浓度控制在5%-25%，并加入微量促使反应速度加快的中性氧化剂。

抛光液体的使用方法与使用三氧化二铬的抛光工艺完全相同，由于使用的抛光剂是液体，故有利于抛光工艺的机械化及自动化。

本发明具有明显的优点和效果：抛光液干净清洁，对人体及环境无毒害、无污染;对被抛光样品，抛光时划道和擦痕比用氧化铬的抛光方法少得多;尤其对软矿物样品更为明显。使用MPV-3全自动大型显微镜进行矿物光片测试，同一样品使用本发明抛光测得的反射率与使用氧化铬抛光测得的反射率是一致的。同时使用本发明的成本可以降低1/4左右。

实施例：使用单晶硅抛光液，调整PH＝2，堆积颗粒度为65nm，浓度为10%，加入1%的双氧水。