[发明专利]低粘度稳定的非水基磁流变抛光液及其配制方法

说明书

技术领域

本发明属于光学零件磁流变抛光，具体为一种低粘度稳定的非水基磁流变抛光液及其配制方法。

背景技术

磁流变抛光技术是一种新型的光学加工方法，它利用磁流变抛光液在磁场中的流变性对光学零件进行抛光，可实现确定性去除和亚纳米级表面粗糙度，其中磁流变抛光液的性能直接决定磁流变抛光的效果，是磁流变抛光技术的关键组成部分。根据磁流变抛光技术的加工特点，对磁流变抛光液的主要性能要求为：零磁场粘度低，磁流变抛光液能在循环设备中循环流动；流变性能好，磁流变抛光液能在磁场作用下瞬间发生强大的剪切应力变化，实现材料去除；稳定性能好，实现长期稳定的相同工作参数；另外要求无毒、不挥发、不易氧化。

当前磁流变抛光加工中，绝大多数使用的是水基磁流变抛光液，该类型抛光液的基载液为水，所以比较容易配制出适合磁流变抛光的低粘度、无毒等特性，但是水基磁流变抛光液公认所难解决的问题是：易沉降，易氧化，易结块；另外由于含有水，限制了它的加工范围，不适合加工具有易潮解特性光学材料，例如磷酸二氢钾功能晶体。为了进一步拓宽磁流变抛光技术的应用领域，配制出一种非水基的磁流变抛光液成为苛待解决的技术之一。当前在磁流变阻尼器、磁流变减震器、磁流变密封装置中广泛使用了基载液为硅油的磁流变液，这些仪器对磁流变液的主要性能要求为长期稳定性，为了解决沉降稳定性问题，一般选用粘度大的硅油为基载液，所配制出来的磁流变液呈现稠状；另外或者选用不易沉降的纳米铁粉，但是所配制的磁流变液流变性能不强，当前如申请号为200610124728.0的专利申请所公开的油基磁流变液就具有上述特性，而这两种特性都不满足磁流变抛光的要求，所以当前所公开的非水基的磁流变液配方主要的使用对象为阻尼器和减震器等设备，还没有发现针对光学零件磁流变抛光的非水基磁流变抛光液。

配制适合磁流变抛光的非水基磁流变抛光液的技术难点在于：如何选择粘度低的非水基基载液，使磁流变液的粘度满足循环设备的要求；另外在要求磁流变抛光液流变性能强的情况下，如何实现磁流变液的长期稳定、不沉降和不结块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种具有零磁场粘度低、流变性好、长期稳定、不沉淀和不结块、配制工艺简单、且成本低的低粘度稳定的非水基磁流变抛光液及其配制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。

本发明的低粘度稳定的非水基磁流变抛光液，其特征在于它包括占磁流变抛光液总体积的40％～75％的基载液、15％～50％的羰基铁粉、3％～8％的表面活性剂和3％～6％的抛光粉，所述基载液为二甲基硅油。

所述表面活性剂为硬脂酸、司班和吐温三者的混合物，按表面活性剂的体积百分比计，硬脂酸为50％～70％，司班为20％～30％，吐温为10％～20％。该表面活性剂物质分子由非极性亲油部分和极性亲水部分组成，通过所添加表面活性剂的化学作用，使亲水性磁性颗粒均匀的分散在亲油性的基载液中。

所述基载液为在25℃测试条件下粘度为5CS、10CS、20CS或50CS的二甲基硅油，或为25℃测试条件下粘度为5CS、10CS、20CS、50CS的二甲基硅油中的任意两种或多种的混合物。本发明采用的低粘度的二甲基硅油，该液体为无色透明液体，它具有粘温系数小，表面张力低，无毒等特性。它是以三甲基硅氧基为端基的线性聚二甲基硅氧烷流体。本产品为常规的市售产品。

本发明所包含的磁性颗粒，该颗粒实现磁流变抛光液的流变特性，为了满足磁流变抛光的要求，磁性颗粒必须具有如下特性：磁导率高、磁滞损失少、纯度高，另外磁性颗粒的形状不会在抛光过程中对材料产生去除作用。为此本发明选用微米级的羰基铁粉，该产品为常规的市售产品，选用的羰基铁粉的性能为：羰基铁粉的平均粒度为1um～10um，含Fe纯度大于97％，相对品质因素大于1.75，有效磁导率大于3。

所述抛光粉为氧化铈、氧化铝或金刚石微粉中的一种。抛光粉的平均粒径分布在0.1μm～5μm之间。

上述低粘度稳定的非水基磁流变抛光液的配制方法，是通过加温、搅拌使表面活性剂充分溶解于基载液中，接着混合羰基铁粉和基载液混合物，然后采用球磨机球磨装置来分散该混合物，以此来提高磁流变抛光液的抗沉降性和稳定性，最后使配制的磁流变抛光液时刻保持滚动，以此来保持磁流变抛光液特性稳定。

其具体的配制步骤如下：