[發(fā)明專利]低粘度穩(wěn)定的非水基磁流變拋光液及其配制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810031134.4
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101260279A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 李圣怡;彭小強;戴一帆;陳浩鋒;王貴林;吳宇列;尹自強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: C09G1/16
• 分類號: C09G1/16;C09G1/02;H01F1/44
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 陳暉

技術領域

本發(fā)明屬于光學零件磁流變拋光，具體為一種低粘度穩(wěn)定的非水基磁流變拋光液及其配制方法。

背景技術

磁流變拋光技術是一種新型的光學加工方法，它利用磁流變拋光液在磁場中的流變性對光學零件進行拋光，可實現(xiàn)確定性去除和亞納米級表面粗糙度，其中磁流變拋光液的性能直接決定磁流變拋光的效果，是磁流變拋光技術的關鍵組成部分。根據(jù)磁流變拋光技術的加工特點，對磁流變拋光液的主要性能要求為：零磁場粘度低，磁流變拋光液能在循環(huán)設備中循環(huán)流動；流變性能好，磁流變拋光液能在磁場作用下瞬間發(fā)生強大的剪切應力變化，實現(xiàn)材料去除；穩(wěn)定性能好，實現(xiàn)長期穩(wěn)定的相同工作參數(shù)；另外要求無毒、不揮發(fā)、不易氧化。

當前磁流變拋光加工中，絕大多數(shù)使用的是水基磁流變拋光液，該類型拋光液的基載液為水，所以比較容易配制出適合磁流變拋光的低粘度、無毒等特性，但是水基磁流變拋光液公認所難解決的問題是：易沉降，易氧化，易結塊；另外由于含有水，限制了它的加工范圍，不適合加工具有易潮解特性光學材料，例如磷酸二氫鉀功能晶體。為了進一步拓寬磁流變拋光技術的應用領域，配制出一種非水基的磁流變拋光液成為苛待解決的技術之一。當前在磁流變阻尼器、磁流變減震器、磁流變密封裝置中廣泛使用了基載液為硅油的磁流變液，這些儀器對磁流變液的主要性能要求為長期穩(wěn)定性，為了解決沉降穩(wěn)定性問題，一般選用粘度大的硅油為基載液，所配制出來的磁流變液呈現(xiàn)稠狀；另外或者選用不易沉降的納米鐵粉，但是所配制的磁流變液流變性能不強，當前如申請?zhí)枮?00610124728.0的專利申請所公開的油基磁流變液就具有上述特性，而這兩種特性都不滿足磁流變拋光的要求，所以當前所公開的非水基的磁流變液配方主要的使用對象為阻尼器和減震器等設備，還沒有發(fā)現(xiàn)針對光學零件磁流變拋光的非水基磁流變拋光液。

配制適合磁流變拋光的非水基磁流變拋光液的技術難點在于：如何選擇粘度低的非水基基載液，使磁流變液的粘度滿足循環(huán)設備的要求；另外在要求磁流變拋光液流變性能強的情況下，如何實現(xiàn)磁流變液的長期穩(wěn)定、不沉降和不結塊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種具有零磁場粘度低、流變性好、長期穩(wěn)定、不沉淀和不結塊、配制工藝簡單、且成本低的低粘度穩(wěn)定的非水基磁流變拋光液及其配制方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案。

本發(fā)明的低粘度穩(wěn)定的非水基磁流變拋光液，其特征在于它包括占磁流變拋光液總體積的40％～75％的基載液、15％～50％的羰基鐵粉、3％～8％的表面活性劑和3％～6％的拋光粉，所述基載液為二甲基硅油。

所述表面活性劑為硬脂酸、司班和吐溫三者的混合物，按表面活性劑的體積百分比計，硬脂酸為50％～70％，司班為20％～30％，吐溫為10％～20％。該表面活性劑物質(zhì)分子由非極性親油部分和極性親水部分組成，通過所添加表面活性劑的化學作用，使親水性磁性顆粒均勻的分散在親油性的基載液中。

所述基載液為在25℃測試條件下粘度為5CS、10CS、20CS或50CS的二甲基硅油，或為25℃測試條件下粘度為5CS、10CS、20CS、50CS的二甲基硅油中的任意兩種或多種的混合物。本發(fā)明采用的低粘度的二甲基硅油，該液體為無色透明液體，它具有粘溫系數(shù)小，表面張力低，無毒等特性。它是以三甲基硅氧基為端基的線性聚二甲基硅氧烷流體。本產(chǎn)品為常規(guī)的市售產(chǎn)品。

本發(fā)明所包含的磁性顆粒，該顆粒實現(xiàn)磁流變拋光液的流變特性，為了滿足磁流變拋光的要求，磁性顆粒必須具有如下特性：磁導率高、磁滯損失少、純度高，另外磁性顆粒的形狀不會在拋光過程中對材料產(chǎn)生去除作用。為此本發(fā)明選用微米級的羰基鐵粉，該產(chǎn)品為常規(guī)的市售產(chǎn)品，選用的羰基鐵粉的性能為：羰基鐵粉的平均粒度為1um～10um，含F(xiàn)e純度大于97％，相對品質(zhì)因素大于1.75，有效磁導率大于3。

所述拋光粉為氧化鈰、氧化鋁或金剛石微粉中的一種。拋光粉的平均粒徑分布在0.1μm～5μm之間。

上述低粘度穩(wěn)定的非水基磁流變拋光液的配制方法，是通過加溫、攪拌使表面活性劑充分溶解于基載液中，接著混合羰基鐵粉和基載液混合物，然后采用球磨機球磨裝置來分散該混合物，以此來提高磁流變拋光液的抗沉降性和穩(wěn)定性，最后使配制的磁流變拋光液時刻保持滾動，以此來保持磁流變拋光液特性穩(wěn)定。

其具體的配制步驟如下：