一種鋁合金堿性研磨液的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種鋁合金堿性研磨液。
【背景技術】
[0002] 目前鋁合金已成為3C產品最主要外殼材料之一，它具備強度高、導熱性好、易加工 成型及電磁屏蔽等優點，可以滿足3C產品發展要求。雖然鋁合金作為外殼材料能源消耗較 大，但其造成的環境污染及材料再回收利用等方面均優于塑料外殼。特別是近年來，鋁合金 材料已大量應用于手機外殼。
[0003] 鋁合金外殼要獲得超光滑無損傷的表面，通常采用化學機械拋光(CMP)的方法，即 化學作用與機械作用相結合的方法。CMP研磨液可分為酸性、堿性兩種。目前工業生產中，多 采用酸性研磨液，但酸性研磨液易造成環境污染，且研磨后清洗困難，還會腐蝕設備，所以 堿性研磨液是目前發展的一大趨勢。本發明采用有機堿調節pH值，不但能夠防止由于無機 堿調節帶來的金屬離子污染，而且它還可以與金屬離子發生絡合反應生成大分子量的胺 鹽，隨著機械作用脫離鋁合金表面，從而增強去除速率。而現有的堿性研磨液中往往需要加 入氧化劑來提高去除速率，而在堿性條件下，常用的氧化劑(雙氧水)極不穩定，易分解，導 致研磨液品質下降。本產品無需添加氧化劑，采用普通螯合劑與有機膦酸復配，其中有機膦 酸不但對金屬離子有著優異的螯合能力，同時它也是一種緩蝕劑，在增加去除速率的同時 又保證了金屬的表面質量，而且復配使用時可表現出理想的協同作用。
[0004] 鋁合金外殼超精密加工一般采用兩步或多步，即研磨-拋光-精拋。本發明適用于 研磨工序，研磨主要是為了去除鋁合金表面的較深的刀紋和表面缺陷。

【發明內容】

[0005] 本發明所要解決的技術問題在于，提供一種鋁合金表面加工專用堿性研磨液，以 解決現有技術中存在的不足，如磨削力不夠、表面質量差(損傷、化學腐蝕、劃痕）、環境污染 嚴重等缺點。
[0006] 本發明解決上述技術問題的技術方案為：提供一種鋁合金堿性研磨液，所述研磨 液為水懸浮液，包括如下質量百分比的組分：

[0008] 本發明中所述氧化鋁粉顆粒大小為4~6μπι。
[0009] 本發明中所述螯合劑為檸檬酸、酒石酸、丁二酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸、甘氨 酸，羥乙基乙二胺三乙酸其中一種。螯合劑能與配位金屬離子形成環狀結構，金屬離子取代 配位原子上的氫(或鈉)而進入螯合環中，形成絡合物，絡合后中心金屬離子即失去其原有 游離金屬離子性質，在機械作用下，進入研磨液中，隨著研磨液的流動離開金屬表面，達到 去除的效果。
[0010] 本發明中所述金屬緩蝕劑為六次甲基四胺、硅酸鈉、苯并三氮唑、偏硅酸鈉、硫脲、 鉬酸鈉、鎢酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硝酸鈉其中至少一種。緩蝕劑主要作用是減緩有機堿對 鋁合金表面的腐蝕(防止過度腐蝕），同時還可以保持鋁合金原有的物理機械性能。
[0011] 本發明中所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚、 六偏磷酸鈉、聚丙烯酸銨、三聚磷酸鈉等其中至少一種。分散劑可以促進氧化鋁顆粒均勻分 散于去離子水中，形成穩定懸浮液，防止磨料團聚。而且有些分散劑在研磨的過程中，可以 在金屬表面形成一層薄膜，有效的"隔離"了磨料與工件的直接接觸，便于后階段清洗。
[0012] 本發明中所述潤滑劑為甘油、聚乙二醇400及吐溫-80其中一種。潤滑劑主要是防 止在研磨過程中機械作用過大，工件出現損傷。可與分散劑復配使用，效果更佳。
[0013] 本發明中所述有機堿調節劑為乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、四甲基 氫氧化銨其中一種，研磨液pH值為8.5-10。采用有機堿調節pH值，不但能夠防止由無機堿調 節帶來的金屬離子污染，還能與金屬離子發生絡合反應生成大分子量的胺鹽，隨著機械作 用脫離鋁合金表面，從而增強研磨速率。
[0014] 本發明中所述研磨助劑為乙二胺四亞甲基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸鈉、羥基乙 叉二膦酸、羥基乙叉二膦酸二鈉、氨基三亞甲基膦酸、氨基三亞甲基膦酸四鈉其中一種。采 用有機磷酸及其鹽類作為螯合劑輔助劑有以下優點：第一，它能與多種金屬離子形成穩定 的絡合物，可以溶解金屬表面的氧化物;第二，它具有一定的懸浮分散能力，有助于氧化鋁 顆粒更好的分散于去離子水中，第三，它同時也是一種緩蝕劑，可以保護金屬表面;第四，與 其他螯合劑復配使用時，表現出理想的協同效應;第五，穩定性好，不易水解，易生物降解。
【具體實施方式】
[0015] 下面將結合實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0016]在本發明提供的較佳實施例中，鋁合金堿性蓋板研磨液為水懸浮液，包括如下質 量百分比的組分：

[0018] 在本發明提供的另一較佳實施例中，所述研磨液具有上述質量百分比的組分，特 別的是所述氧化鋁顆粒的尺寸為4~6微米。另外，所述氧化鋁優選的質量百分比為10~ 20% 〇
[0019] 在本發明提供的另一較佳實施例中，所述螯合劑為檸檬酸、酒石酸、丁二酸、乙二 胺四乙酸、葡萄糖酸、甘氨酸，羥乙基乙二胺三乙酸其中一種。所述螯合劑優選的質量百分 比為0.5~1.5%。
[0020] 在本發明提供的另一較佳實施例中，所述金屬緩蝕劑為六次甲基四胺、硅酸鈉、苯 并三氮唑、偏硅酸鈉、硫脲、鉬酸鈉、鎢酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硝酸鈉其中至少一種。所述金 屬緩蝕劑優選的質量百分比為〇. 1~0.5%。
[0021] 在本發明提供的另一較佳實施例中，所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基 硫酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚、六偏磷酸鈉、聚丙烯酸銨、三聚磷酸鈉等其中至少一種。所述分 散劑優選的質量百分比為〇. 01 %~〇. 2%。
[0022]在本發明提供的另一較佳實施例中，所述潤滑劑為甘油，聚乙二醇400及吐溫-80 其中一種。所述潤滑劑優選的質量百分比為0.5~1%。
[0023]在本發明提供的另一較佳實施例中，所述研磨助劑為乙二胺四亞甲基膦酸、乙二 胺四亞甲基膦酸鈉、羥基乙叉二膦酸、羥基乙叉二膦酸二鈉、氨基三亞甲基膦酸、氨基三亞 甲基膦酸四鈉其中一種。所述研磨助劑優選的質量百分比為0.1~0.5%。
[0024]在本發明提供的另一較佳實施例中，所述有機堿調節劑為乙醇胺、三乙醇胺、乙二 胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨其中一種，優先pH值為8.5~9.5。
[0025] 研磨組合物還可以含有下述物質作為其他添加劑組分:增稠劑，例如黃原膠、硅酸 鎂鋁、瓜爾膠、海藻酸鈉;防腐劑，例如卡松、苯甲酸鈉、山梨酸鉀；消泡劑，例如聚醚或甲基 硅油。這些其他添加組分的含量可以根據拋研磨組合物所用的通常方法來確定。
[0026] 實施例1-6
[0027] 在機械攪拌作用下，將氧化鋁粉加入至去離子水中分散，然后依次加入螯合劑、金 屬緩蝕劑、分散劑、潤滑劑、研磨助劑，并使用有機堿調節pH值，其中具體配比見表1。
[0028] 表1.實施例1-6中各組分配比
[0029]

[0030] 研磨對比試驗：
[0031 ]使用本發明實施例1-6的鋁合金研磨液、對比例1 -2 (市售研磨液），對鋁合金外殼 進行機化學機械研磨。研磨工藝:壓力8.5kg/片，流量60mL/min，轉速30rpm，時間6min。研磨 評價標準：
[0032] (1)去除速率
[0033]研磨完成后，用清洗劑對鋁合金外殼進行超聲清洗和干燥，然后檢測鋁合金的表 面質量與研磨速率。用電子千分尺和精密天平測量研磨前后的厚度差與質量差，綜合評價 去除速率；
[0034] (2)研磨后表面質量
[0035]采用目測法，檢測研磨后的鋁合金外殼表面質量，評價標準如下：
[0036] 1級，表面有明顯劃痕、化學腐蝕、上道工序留下刀紋等；
[0037] 2級，表面有輕微劃痕，不影響下道工序進行；
[0038] 3級，表面光滑，完好。
[0039]試驗結果如表2所示：
[0040]表2.實施例及對比例的實驗結果

[0042]顯然，上面描述的僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明 中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發明保護的范圍。
【主權項】
1. 鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述研磨液為水懸浮液，包括如下質量百分比的組 分： 氧化鋁 5~25% 螯合劑 0.25~2% 金屬緩蝕劑 0. 1~1% 分散劑 o...m~0. 5%. 潤滑劑 0,05~2% 研.磨助劑 0,卜.1% 有機堿調節劑 余量為去離子水。.2. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述氧化鋁粉顆粒大小為4 ~6um〇3. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述螯合劑為檸檬酸、酒石 酸、丁二酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、葡萄糖酸、甘氨酸，羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)其中一 種。4. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述金屬緩蝕劑為六次甲基 四胺、硅酸鈉、苯并三氮唑(BTA)、偏硅酸鈉、硫脲、鉬酸鈉、鎢酸鈉、十二烷基硫酸鈉（SDS)、 硝酸鈉其中至少一種。5. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述分散劑為十二烷基苯磺 酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、辛基酚聚氧乙烯醚(X-100)、六偏磷酸鈉(SHMP)、聚丙 烯酸銨(PAA-NH4)、三聚磷酸鈉等其中至少一種。6. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述潤滑劑為丙三醇（甘 油），聚乙二醇400及聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯（吐溫-80)其中一種。7. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述研磨助劑為乙二胺四亞 甲基膦酸(EDTMP)、乙二胺四亞甲基膦酸鈉 (EDTMPS)、羥基乙叉二膦酸(HEDP)、羥基乙叉二 膦酸二鈉 (HEDP · 2Na)、氨基三亞甲基膦酸(ATMP)、氨基三亞甲基膦酸四鈉 (ATMP · 4Na)其 中一種。8. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述有機堿調節劑為乙醇 胺、三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨其中一種。9. 根據權利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述研磨液pH值為8.5~10。
【專利摘要】本發明涉及一種鋁合金堿性研磨液，其中研磨液為水懸浮液，包括如下質量百分比的組分：氧化鋁5～25％；螯合劑0.25～2％；金屬緩蝕劑0.1～1％；分散劑0.01～0.5％；潤滑劑0.05～2％；研磨助劑0.1～1％；有機堿調節劑，其pH值為8.5?10；余量為去離子水。本發明采用有機膦酸及其鈉鹽作為研磨助劑，它與普通螯合劑復配使用時，可表現理想的協同效果，同時它也可以作為緩蝕劑，在增強研磨速率的同時又保證了鋁合金的表面質量。本發明的研磨組合物，特別適用于鋁合金外殼的研磨，它具備切削力大、研磨后表面質量好、平整度高、易清洗等優點。
【IPC分類】C09K3/14, B24B37/00, C09G1/02, H01L21/304
【公開號】CN105710760
【申請號】CN201610257378
【發明人】熊偉, 熊慶玉
【申請人】衡陽市宏達威環保科技有限公司