[发明专利]一种适用于CaF2材料超光滑加工的磁流体抛光液及制备方法

摘要

本发明公开了一种适用于CaF₂材料超光滑加工的磁流体抛光液及制备方法，磁流体抛光液主要由羰基铁粉、双相基载液、添加剂、PH调节剂及磨料组成。组合的质量分数分别为84％‑87％，9％‑12％，1％‑3％，0.2％‑0.8％，0.5％‑1％；其制备方法步骤为：(1)将二氧化硅包袱的羰基铁粉经过研磨工艺处理，获得稳定、分散均匀、粒径≤3微米的羰基铁粉；(3)采用离子水、乙二醇及二甲基甲酰胺混合获取亲水性的双相基载液；(4)将添加剂、PH调节剂、磨料加入到基载液中，获取稳定悬浮液；(5)将悬浮液与处理过的羰基铁粉搅拌获得本发明的磁流体抛光液。本发明的磁流体抛光液性能稳定、分布均匀、流动性能好、可满足CaF₂晶体材料曲面的超光滑加工。

主权项

1.一种适用于CaF2材料超光滑加工的磁流体抛光液的制备方法，其特征在于，磁流体抛光液包括以下主要成分：羰基铁粉、双相基载液、添加剂、PH添加剂以及磨料，各组分的质量百分比分别为84％‑87％，9％‑12％，1％‑3％，0.2％‑0.8％，0.5％‑1％；羰基铁粉为氧化还原处理的软性颗粒，表面包附一层0.05μm‑0.1μm厚度的二氧化硅膜，旨于提高羰基铁粉在酸性基载液中的抗腐蚀性，羰基铁粉需经过研磨处理，以此提高铁粉颗粒的均匀性；将软性羰基铁粉、Ф1mm、Ф3mm不锈钢研磨球按质量比例1：5：3混合并研磨，研磨罐公转速度为120RPM‑150RPM、自转速度为140RPM‑200RPM、反转时间间隔为15min‑20min、研磨时间为5‑8小时，然后利用0.1mm筛网将羰基铁粉过滤，研磨后羰基铁粉颗粒均匀，表面积平均粒径≤3微米；双相基载液由质量比例5：1：1的去离子水、乙二醇及二甲基甲酰胺组合；添加剂主要包括抗氧化剂、抗沉淀剂、触变剂及保湿剂，添加剂组合的质量比例分别为：3％‑6％、3％‑6％、3％‑6％、85％‑94％；抗氧化剂为亚硝酸钠或乙醇胺磷酸钠，抗氧化剂的功能在于保护抛光液中的磁性铁粉被氧化腐蚀；抗沉淀剂为乙二胺四乙酸四钠或乙二胺三乙酸钠，抗沉淀剂的功能在于防止抛光液中的微细颗粒抱团及结块；触变剂为羧甲基纤维素钠，触变剂的功能在于提升磁流体抛光液磨削过程的剪切应力；保湿剂为丙三醇，保湿剂的功能在于防止磁流体抛光液的水分流失，提高液体粘度稳定性；磨料为50nm颗粒度的金刚石磨削液；PH调节剂主要为氢氧化钠或碳酸氢钠或硼砂，PH调节剂的功能是通过基于工件酸碱度的适应性调节抛光液PH值，防止工件被抛光液酸碱腐蚀，同时，提高抛光液抗氧化性能；该适用于CaF2材料超光滑加工的磁流体抛光液的制备方法步骤为：(1)、将二氧化硅包附的软性羰基铁粉，Ф1mm、Ф3mm不锈钢研磨球按比例1：5：3混合并研磨，研磨罐公转速度为120RPM‑150RPM、自转速度为140RPM‑200RPM、反转时间间隔为15min‑20min、研磨时间为5‑8小时，然后利用0.1mm筛网将羰基铁粉过滤，即可得到颗粒均匀、粒径≤3微米的羰基铁粉；(2)、将去离子水、乙二醇及二甲基甲酰胺按比例5：1：1混合并充分搅拌20min‑30min，获得亲水性的双相基载液；(3)、将添加剂的抗氧化剂、抗沉淀剂、触变剂及保湿剂按组合质量比例3％‑6％、3％‑6％、3％‑6％、85％‑94％加入到质量比例为9％‑12％的双相基载液中，充分搅拌20min‑30min；(4)、将质量比例为0.2％‑0.8％的PH调节剂加入到步骤(3)配置好的双相基载液中，充分搅拌20min‑30min；(5)、将质量比例为0.5％‑1％的50nm颗粒度的金刚石抛光液加入到步骤(4)配置好的双相基载液中，充分搅拌20min‑30min；(6)、将步骤(1)配置好的羰基铁粉、步骤(5)配置好的双相基载液混合并充分搅拌1‑2小时，即可获得CaF2晶体材料超光滑加工的磁流变抛光液。