用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法
【專利摘要】本發明涉及拋光液制備技術，旨在提供一種用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法。該方法包括：攪拌下向無水乙醇中加入a-Al2O3納米粉體、分散劑，得到納米a-Al2O3分散液；在攪拌下向a-Al2O3分散液中加入去離子水、氨水，再加入正硅酸甲酯，60℃下攪拌8h后，80℃下恒溫回流8h；通過減壓蒸餾將分散液濃縮使其濃度提高一倍；再加入去離子水稀釋，使濃縮分散液濃度降低到與濃縮前濃度一致，制得SiO2包覆a-Al2O3的核殼結構復合漿料。本發明通過在硬度較大，但表面不規則的a-Al2O3表面包覆一定厚度的硬度較低的SiO2層來減少a-Al2O3在拋光過程中表面的不規則棱角對工件的刮擦和劃痕。使用了粒度大小（中位粒度）和粒度分布均勻的a-Al2O3拋光粒子，有助于提高精密拋光工藝的拋光精度。
【專利說明】用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及拋光液制備技術，特別涉及一種用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法。
【背景技術】
[0002]超精密加工技術是現代工業的重要支撐技術，作為超精密加工技術的一部分，超精密拋光是指加工尺寸、形狀精度達到亞微米級，加工表面粗糙度Ra達到納米級的拋光技術，是現代精密機械加工中對精密度要求最高的一種拋光技術。拋光液(拋光料漿)是拋光工藝中的介質材料，是一種由一定粒度的拋光顆粒材料與適當溶劑混合后的料漿。因而拋光顆粒的種類和粒度大小及分布對拋光工件表面平整度和拋光精度(拋光效果)影響顯著。拋光顆粒材料以氧化物為主，包括Si02、A1203、CeO2等，其中Al2O3材料尤其是a_Al203由于材料硬度大而表現出較好的拋光效率，但是，由于a-Al203顆粒大部分表面不規則，有很多凸起，很容易造成對工件表面的劃傷等損壞，影響工件的表面平整度。另一方面，為了達到較高的拋光效率，拋光液中顆粒的粒度應盡量大小均勻。
[0003]對于上述問題，在本發明提出之前尚沒有更好的解決方案。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法。
[0005]為解決技術問題，本發明的解決方案是:
[0006]提供一種用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法，包括如下步驟:
[0007](I)在800r/min的攪拌速率下，向90份無水乙醇中加入10~20份a_Al203納米粉體、0.04~0.16份分散劑，攪拌10小時后得到納米a-Al203分散液；
[0008](2)在300r/min條件下，向100份a_Al203分散液中加入I~5份去離子水、0.5份作為催化劑的氨水，攪拌0.5h ;再加入5~10份正硅酸甲酯，在60°C下攪拌8h后，在80°C下恒溫回流8h ；
[0009](3)通過減壓蒸餾將步驟(2)制備獲得的分散液濃縮使其濃度提高一倍；再加入去離子水稀釋，使濃縮分散液濃度降低到與濃縮前濃度一致，制得SiO2包覆a-Al203的核殼結構復合漿料；
[0010]所述各物料的用量的比例關系均為質量份數。
[0011]本發明中，步驟(1)中所述a-Al203納米粉體具有以下粒度分布要求:中位粒徑Dki在 0.2 ~0.8 μ m 之間，D10 ^ 0.6D50, D90 ( 1.8D50, D50 ( 3D100。
[0012]本發明中，步驟(1)中所述分散劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二醇20000、十二烷基苯磺酸鈉其中一種或任意幾種的組合。
[0013]由溶膠凝膠法制備的SiO2屬于無定形非晶態結構，材料硬度很低，且SiO2材料包覆能力較強，通過這種無定形非晶態SiO2對a-Al203表面進行一定厚度的包覆，可較大程度地緩沖a-Al203表面不規則突起對工件的劃傷 。
[0014]與現有制備技術相比，本發明具有以下特點:
[0015]1、本發明通過在硬度較大，但表面不規則的a-Al203表面包覆一定厚度的硬度較低的SiO2層來減少a-Al203在拋光過程中表面的不規則棱角對工件的刮擦和劃痕。
[0016]若包覆的3102層太厚則降低了 a-Al203拋光粒子的整體硬度，從而將降低拋光漿料的拋光效率；而若包覆的Si02層太薄則對于a-A1203拋光粒子的包覆作用不大，不能有效減少拋光粒子對工件表面的刮擦。通過本發明制備獲得的核殼結構復合漿料，其中所含得a-Al203拋光粒子表面包覆的SiO2平均厚度在10~50nm左右，既能夠保持a_Al203拋光粒子的整體硬度，又能有效減少拋光粒子對工件表面的刮擦。
[0017]2, B-Al2O3拋光粒子的粒度大小和粒度分布均勻性對超精密拋光的，本發明使用了粒度大小(中位粒度)和粒度分布均勻的a-Al203拋光粒子，有助于提高精密拋光工藝的拋光精度。
【具體實施方式】
[0018]以下通過實例進一步對本發明進行描述。
[0019]用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法，包括如下步驟:
[0020](I)在800r/min的攪拌速率下，向90份無水乙醇中加入10~20份a_Al203納米粉體、0.04~0.16份分散劑，攪拌10小時后得到納米a-Al203分散液；
[0021](2)在300r/min條件下，向100份a_Al203分散液中加入I~5份去離子水、0.5份作為催化劑的氨水，攪拌0.5h ;再加入5~10份正硅酸甲酯，在60°C下攪拌8h后，在80°C下恒溫回流8h ；
[0022](3)通過減壓蒸餾將步驟(2)制備獲得的分散液濃縮使其濃度提高一倍；再加入去離子水稀釋，使濃縮分散液濃度降低到與濃縮前濃度一致，制得SiO2包覆a-Al203的核殼結構復合漿料；
[0023]所述各物料的用量的比例關系均為質量份數。
[0024]步驟(1)中所述a-Al203納米粉體具有以下粒度分布要求:中位粒徑D5tl在0.2~
0.8 μ m 之間，D10 ≥ 0.6D50, D90 ≤ 1.8D50, D50 ≤ 3D1(I(I。
[0025]步驟(1)中所述分散劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二醇20000、十二烷基苯磺酸鈉其中一種或任意幾種的組合。
[0026]各實施例中的試驗數據見下表:
[0027]
【權利要求】
1.一種用于超精密拋光的核殼結構復合料漿的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在800r/min的攪拌速率下，向90份無水乙醇中加入10~20份a_Al203納米粉體、0.04~0.16份分散劑，攪拌10小時后得到納米a-Al203分散液； (2)在300r/min條件下，向100份a_Al203分散液中加入I~5份去離子水、0.5份作為催化劑的氨水，攪拌0.5h ;再加入5~10份正硅酸甲酯，在60°C下攪拌8h后，在80°C下恒溫回流8h ； (3)通過減壓蒸餾將步驟(2)制備獲得的分散液濃縮，使其濃度提高一倍；再加入去離子水稀釋，使濃縮分散液濃度降低到與濃縮前濃度一致，制得SiO2包覆a-Al203的核殼結構復合漿料； 所述各物料的用量的比例關系均為質量份數。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述a-Al203納米粉體具有以下粒度分布要求:中位粒徑D5tl在0.2~0.8 μ m之間，Dltl≤0.6D50，D90 ≤ 1.8D50，D50 ≤3D100。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述分散劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二醇20000、十二烷基苯磺酸鈉其中一種或任意幾種的組合。
【文檔編號】C09K3/14GK103509470SQ201310455910
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】吳春春, 連加松, 汪海風, 闕永生 申請人:浙江大學