[发明专利]高精密非水基纳米级金刚石研磨液、制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于高精密研磨、抛光领域，涉及一种用于研磨、抛光的研磨液，特别是一种高精密非水基纳米级金刚石研磨液及其制备方法。

背景技术

金刚石由于具有超硬特性和化学稳定性，作为研磨材料有其它磨料无法比拟的优点，如抛光效率高、抛光质量好等，长期以来，广泛应用于各种材料表面的研磨与抛光。随着科技的发展，许多器件表面的精度要求越来越高。仅约半个世纪，磁盘面记录密度从不到150Mb/in²发展到目前的1Tb/in²，相应磁头飞行高度已降低至10nm以下。考虑到极尖沉降(PTR)会降低电磁信号强度，实际飞行高度小于4nm，这一飞行高度对磁头和磁盘介质的表面粗糙度均提出了极其苛刻的要求：表面粗糙度需小于0.2nm。磷酸盐激光玻璃因具高受激发射截面、低二阶非线性折射率等优异的激光性能，作为增益介质被广泛应用于各类高功率和大能量激光装置，如激光约束核聚变。用于高功率激光装置中的磷酸盐激光玻璃元件需要非常高的表面抛光质量以减小传输中的能量损耗和激光破坏，加工精度达到700mm对角线尺寸，透射波前误差优于λ/4，然而，磷酸盐激光玻璃化学稳定性差，易腐蚀和水解，高精密抛光异常困难。显而易见，抛光精度的提高，驱使金刚石磨料逐渐细化，粒度分布严格。但磨料颗粒越细，团聚愈趋严重，丧失了金刚石的精密抛光性能。另一方面，为防止抛光对象的水解、潮解、化学腐蚀与电化学腐蚀，需将金刚石分散于非水溶剂中。Voznyakovskii等人[VoznyakovskiiA P，Dolmatov VYu，Klyubin VV，et a1.Structure and sedimentation stability ofsuspensions of detonation nanodiamonds in non-aqueous liquid media[J].SverkhtvMater，2000(2)：64-71.]研究了非水介质中纳米金刚石的分散行为，发现分散介质的极性越低，则置于其中的纳米金刚石颗粒分散性越低。

国际公布专利WO02/08122报道，粒度过细的金刚石会粘附于磁头金属薄膜，待磁头飞行时金刚石脱落，会灾难性的破坏硬盘盘片，故需对金刚石进行精确筛分，严格控制粒度分布范围，但该类专利没有说明如何解决颗粒团聚，保证颗粒在非水悬浮体系的稳定性。发明专利申请200410022936.0、200710051871.6和200710177815.7公布的内容都仅限于水性金刚石抛光液的制备，发明专利申请02139764.3公布了纳米金刚石的解团聚及分级方法，亦限于水体系中金刚石颗粒的分散与分级。发明专利申请00133674.6报道了一种应用于磷酸二氢钾(KDP)等软脆易潮解晶体抛光的非水基无磨料抛光液，所用溶剂为水与醇或脂的混合，仍有一定的极性，不能完全消除抛光中晶体的水解、潮解。发明专利CN 1600104C公布了一种以轻质白油或石脑油为溶剂的纳米级抛光液，但金刚石颗粒粒度仅为3～18nm，难有理想的抛光效率。发明专利CN 1331581C、CN 1219036C公布了将纳米金刚石分散于润滑油中，用于发动机润滑，金刚石颗粒粒度小于60nm，与本发明应用领域不同。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种能够应用于高精密研磨、抛光的高精密非水基纳米级金刚石研磨液及制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种高精密非水基纳米级金刚石研磨液，其组分包括纳米级金刚石颗粒、分散稳定剂、悬浮剂和分散介质；

各组份的质量比例是：纳米级金刚石颗粒0.1-10％，分散稳定剂0.1-10％，悬浮剂0.1-20％，余量为分散介质；

其中纳米级金刚石的粒度是：中位径D50不大于130nm，D10与D50比不小于50％，D90与D50比不大于200％；此处的D50：表示粒径分布中占50％所对应的粒径，又称中位径；D10：表示粒径分布中占10％所对应的粒径；D90：表示粒径分布中占90％所对应的粒径；

所述分散稳定剂是多聚磷酸钠、硅酸钠、十六烷基硫酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、苯二酚、苯二胺、十二胺、十八胺、十八烯胺、十八烷基三甲基溴化胺、双十八烷基二甲基氯化胺、苯甲酸、油酸、单宁酸、水杨酸、十二酸、十八烯酸、钛酸脂偶联剂、锡类偶联剂、硅烷酸脂偶联剂中的一种或几种的混合物；