[發明專利]一種抗氧化的水基磁流變拋光液及其制備方法

在審

• 申請號: 201710176269.9
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN108624235A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 尹韶輝;羅虎;郭美鍵;陳逢軍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01F1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種抗氧化的水基磁流變拋光液新配方，由下述體積組分組成：水基復合載液40％?60％，微粉添加組分35％?65％，抗氧化添加組分2％?10％。其中，水基復合載液為去離子水、電解液、表面活性劑和潤滑劑組成。微粉添加組分由羰基鐵粉和拋光粉組成。抗氧化添加組分由微米鋅粉和多孔活性碳粉組成。其配置方法為將去離子水、電解液和潤滑劑超聲分散混合均勻，接著加入表面活性劑和消泡劑充分溶解，得水基復合載液；再加入PH調節劑調節PH至9～11；將微粉添加組分和抗氧化添加組分與水基復合載液混合，在室溫下置于超聲攪拌器中攪拌1～2h，得抗氧化水基磁流變拋光液。本發明的拋光液穩定性好、流變性高、抗氧化性能強且制備工藝簡單環保，成本低廉。

技術領域

本發明屬于玻璃、藍寶石基片等光學材料拋光加工領域，具體涉及一種抗氧化性強水基磁流變拋光液及其制備方法。

背景技術

手機、平板電腦及數碼相機等產品的普及，促進了光學玻璃、藍寶石基片在民用領域的廣泛應用，市場對平面高精度的鏡片需求越來越大。傳統的拋光方法能對平面玻璃材料進行拋光，但其加工效率和精度難以滿足市場的需求。因此迫切需要發展新型高效率、高精度的拋光技術。磁流變拋光技術(MRF)是近二十年發展起的一種新型光整加工技術，在光學加工中具有傳統加工方法無法比擬的優點。它能夠加工出超光滑表面，同時不會產生亞表面層損傷，是一種柔性可控的拋光方式。在高強度梯度磁場中，磁流變拋光液會變硬，形成具有粘塑性的Bingham介質，并形成緞帶凸起，當介質從工件與運動盤形成的微小間隙流過時，磁流變硬化區與加工工件相互作用的區域會產生很強的剪切力，從而實現材料去除。

當前，磁流變拋光技術主要應用于科研、軍事、光學制造領域，對磁流變拋光液追求的主要性能為長期穩定性，在一定時間內保持去除函數穩定。要實現磁流變拋光技術向民用領域過渡，其關鍵是要增加磁流變拋光的加工效率和降低磁流變拋光技術的使用成本。傳統磁流變拋光采用輪式拋光法，拋光接觸為點接觸，具有可控性好、易于補償、可達到極高的面型精度等優勢，但加工效率低，使用成本高。目前，一種基于盤式拋光開發的磁流變大面積研拋方式，大大提高了磁流變拋光的去除效率，解決了傳統輪式拋光點對點拋光效率低的問題。

盤式磁流變大面積研拋裝置原理圖如附圖1所示，受盤式磁流變拋光方式結構布置的影響，拋光盤表面積大，加上水基磁流變液中的羰基鐵粉為微米級的粒子，其表面積很大，使得磁流變液與空氣接觸面積更大，并且由于工件對磁流變液的攪動，極大加劇了磁流變拋光液中羰基鐵粉與水、空氣中的氧氣之間的接觸，極易發生氧化反應和電化學腐蝕，使得水基磁流變液的抗氧化性差。羰基鐵粉氧化導致磁流變拋光液的剪切應力降低，流變性變差，磁流變拋光液的去除效率降低。當去除率降低到一定程度，磁流變拋光液將不能繼續使用，需要配置新的液體。這就導致了盤式磁流變液的使用壽命比傳統輪式磁流變拋光更短。因此，降低磁流變拋光技術的使用成本關鍵在于如何延長磁流變液的使用壽命，提高磁流變液的抗氧化性能，使其在有限的成本內創造更多的效益。

美國QED公司申請的水基磁流變拋光液專利(US 5804095),其采用的抗氧化劑是添加一定量的Na₂CO₃，使磁流變拋光液PH呈弱堿性，從而延緩羰基鐵粉的氧化速率，但對于盤式水基磁流變拋光方式磁流變液抗氧化效果小。中國專利(CN 101250380A)采用的抗氧化劑是亞硝酸鈉和苯甲酸鈉。亞硝酸鈉和苯甲酸鈉是常用的防腐劑和防銹劑，但其只有在高比例添加下才有效果；其次，上述兩種添加劑單配，或者復配都不能夠提供堿性環境，對液體的防氧化性作用小。

發明內容