一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法

本发明涉及超精密加工，具体涉及一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着航空航天、生物医疗、光学仪器等领域对产品要求的日益严格，剪切增稠抛光技术因其高柔性和精密性的优势成为研究热点。这种技术利用非牛顿流体抛光液的特性，在一定剪切速率下形成柔性磁刷，从而实现柔性、高精密抛光。然而，目前对剪切增稠抛光液配方的研究较少，当前抛光液虽能适应工件并实现高精度抛光，但抛光液久置水分蒸发会导致抛光液浓度变化和沉积，造成抛光液的保质期有限，因此亟需发明新型的耐存储抛光液。

2、同时，随着高新技术产业和高端装备制造业对零部件和复杂曲面的表面精度、功能结构以及表面质量等方面要求的日趋严格，传统剪切增稠抛光的游离磨料无法精确控制对零部件的某一部位进行靶向定位抛光，因此亟需发明一种精准高效的抛光液。

3、本发明提出一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，利用机械搅拌的高效率和超声分散的高能量，将分散相和添加剂分散在硅油里形成性能优异且稳定的无水基剪切增稠体系，逐步加入磁性颗粒以及抛光磨粒，制备精准高稳定性的磁性剪切增稠抛光液。无水基磁性剪切增稠抛光液可以改善分散相的沉积现象从而有效提高抛光液的稳定性，同时在磁场的靶向作用下实现对零部件精准高效的抛光。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提出一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，抛光液基于非牛顿流体的剪切增稠原理，利用非牛顿流体的剪切增稠特性取代传统机械抛光中的机械压力作用，在磁场的靶向作用下实现对零部件精准高效的抛光，抛光液可以改善分散相的沉降现象从而有效提高抛光液的稳定性。

2、本发明公开的一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，所述制备方法如下步骤：

3、（a）所述多相无水基磁性剪切增稠抛光液以质量分数100%计，酸性试剂质量百分比为20％-25％，多羟基聚合物3质量百分比为30％-40％，挥发性有机溶剂质量百分比为10％-20％，磁性颗粒1质量百分比为5-10％，抛光磨粒4质量百分比为3-5％，过氧化氢醇质量百分比为5-15％，稳定剂质量百分比为0.5％-1.0％，表面活性剂2质量百分比为1.0％-1.5％，余量为硅油；

4、（b）将具有预设质量百分比的酸性试剂、多羟基聚合物3和挥发性有机溶剂通过超声混合搅拌得到均匀的初步混合溶液；

5、（c）将所述初步混合溶液放入真空恒温干燥箱中进行静置，去除所述挥发性有机溶剂，得到剪切增稠抛光初始溶液，所述真空恒温干燥箱静置时温度为30-50℃，静置时长为5-7h；

6、（d）将所述剪切增稠抛光初始溶液恒温干燥，得到剪切增稠抛光基液颗粒，所述真空恒温干燥箱干燥时温度为70-80℃，恒温干燥的时间为8-10h；

7、（e）将具有预设质量百分比的磁性颗粒1和抛光磨粒4加入到硅油中混合均匀，通过超声系统分散5-10min，得到无水基初始溶液；

8、（f）设定恒速机械搅拌器的转速为300-600r/min，将具有预设质量百分比的稳定剂、过氧化氢醇、表面活性剂2和无水基初始溶液加入恒速机械搅拌器，搅拌5-10min后得到无水基磁性初始溶液；

9、（g）加入ph调节剂后充分搅拌直至混合均匀，调整抛光液整体ph值至1.5-4.0，得到无水基磁性混合溶液；

10、（h）将上述剪切增稠抛光基液颗粒和无水基磁性混合溶液通过超声混合，得到多相无水基磁性剪切增稠抛光液。

11、所述抛光液使用硅油作为基液，能够解决水基抛光液因久置水分蒸发而导致的抛光液浓度变化的问题，延长抛光液使用寿命。

12、所述酸性试剂为磷酸、盐酸或氢氟酸中的一种，所述酸性试剂能够在过氧化氢醇的复合作用下，与抛光件表面7发生化学反应，使抛光件表面7软化，能够提高材料去除率。

13、所述表面活性剂2为磷酸酯、季铵盐或乙烯醚中的一种，在抛光过程逐渐结束时，抛光件表面7逐渐趋于平整，具有高吸附性的表面活性剂2强烈地吸附在抛光件表面7，阻止氧化剂进一步腐蚀，能够抑制抛光件表面7过度氧化，从而达到自动保护的效果。

14、所述磁性颗粒1选自于羰基铁粉、四氧化三铁颗粒或球墨铸铁中的一种，所述磁性颗粒1的粒径为50-200μm，在外界磁场8的作用下，所述磁性颗粒1包裹住抛光磨粒4，能够形成柔性磨料粒子簇6。

15、所述抛光磨粒4选自于金刚石、碳化硅或氧化铝中的一种，所述抛光磨粒4用于对抛光件表面7产生显微切削生成切屑5，实现对抛光件表面7的材料去除。

16、所述多羟基聚合物3选自于聚乙二醇、乙二醇或聚丙三醇中的一种，能够使抛光液发生剪切增稠作用。

17、所述挥发性有机溶剂为二丙酮醇、乙醇或乙酸乙酯中的一种，所述挥发性有机溶剂用于溶解所述混合溶液。

18、所述稳定剂选自黄原胶或羧甲基纤维素中的一种，所述稳定剂可以有效地减缓抛光液中颗粒的沉降，提高抛光液的稳定性。

19、本发明的有益效果是：（1）本发明所述的一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，所述过氧化氢醇的加入能够促使工件表面氧化并形成软化层，从而加快工件表面抛光速率，提高抛光液的抛光性能。（2）本发明所述的一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，通过添加表面活性剂，能够抑制抛光件表面过度氧化，抛光结束后，表面活性剂会均匀地吸附在工件表面，阻止氧化剂进一步腐蚀氧化抛光件表面，从而达到自动保护抛光件表面的效果。（3）本发明所述的一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，所述抛光液的ph值范围为1.5-4.0，在该ph值范围内，工件表面的氧化层薄膜腐蚀速率最大，并且表面活性剂在该ph值范围内的活性更强，有利于材料的去除。（4）本发明所述的一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，所述挥发性有机溶剂用于溶解所述混合溶液，所述稳定剂可以有效地减缓抛光液中颗粒的沉积，提高抛光液的稳定性。（5）本发明所述的一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，所述磁性颗粒具有较高的磁性，可以在外界磁场的作用下包裹住抛光磨粒，形成柔性磨料粒子簇，与抛光件表面之间产生相对摩擦，实现对抛光件表面的材料去除。

技术特征：

1.一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述抛光液使用硅油作为基液。

3.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述表面活性剂（2）为磷酸酯、季铵盐或乙烯醚中的一种。

4.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述酸性试剂为磷酸、盐酸或氢氟酸中的一种。

5.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述磁性颗粒（1）选自于羰基铁粉、四氧化三铁颗粒或球墨铸铁中的一种。

6.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述抛光磨粒（4）选自于金刚石、碳化硅或氧化铝中的一种。

7.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述多羟基聚合物（3）选自于聚乙二醇、乙二醇或聚丙三醇中的一种。

8.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述挥发性有机溶剂为二丙酮醇、乙醇或乙酸乙酯中的一种。

9.根据权利要求1所述方法制备的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，其特征在于，所述稳定剂选自黄原胶或羧甲基纤维素中的一种。

技术总结
一种多相无水基磁性剪切增稠抛光液及其制备方法，属于超精密加工技术领域。多相无水基磁性剪切增稠抛光液以质量分数100%计，酸性试剂质量百分比为20％‑25％，多羟基聚合物质量百分比为30％‑40％，挥发性有机溶剂质量百分比为10％‑20％，磁性颗粒质量百分比为5‑10％，抛光磨粒质量百分比为3‑5％，过氧化氢醇质量百分比为5‑15％，稳定剂质量百分比为0.5％‑1.0％，表面活性剂质量百分比为1.0％‑1.5％，余量为硅油，抛光液的pH值为1.5‑4.0。本发明的多相无水基磁性剪切增稠抛光液，能改善传统水基抛光液因久置水分蒸发而导致的抛光液浓度变化和沉积，延长抛光液使用寿命，酸性试剂能使工件表面氧化，形成软化层，提高抛光效率，添加剂可以调节抛光液粘度，提高整体分散性。

技术研发人员：范增华,杨自豪,张翔,高军
受保护的技术使用者：山东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23