CN113444456A - 一种不锈钢表面加工用抛光液、制备方法及抛光工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种不锈钢表面加工用抛光液、制备方法及抛光工艺，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：纳米氧化铝5‑10％，分散剂0.01‑2％，光亮剂0.05‑3％，缓蚀剂0.05‑1％，pH值调节剂0.05‑2％，余量为去离子水。本发明采用纳米球形氧化铝为主磨料，较胶体二氧化硅可大大增强不锈钢抛光过程中对不锈钢的去除速率，同时可以使钢材获得镜面，无划痕，表面光泽度高，镜面好，无橘皮。产品的可稀释比例高，稳定性强，成本较低，不易结晶易于清洗，采用有机酸不污染环境及腐蚀设备。
Description
技术领域
本发明属于金属精密抛光技术领域，具体涉及一种用于420不锈钢表面超精密加工的抛光液及其制备方法和抛光工艺。
背景技术
不锈钢广泛应用于社会生活各个方面和国民经济多个技术领域，其主要成分为镍、铬，硬度较高，耐磨、耐腐蚀性能好。目前，根据各行业精密加工要求，这些不锈钢部件抛光后都需要达到镜面效果，这也对不锈钢的研磨抛光提出了更高的要求。
现有技术中，不锈钢抛光常用的是二氧化硅抛光液，使用二氧化硅抛光液可以得到较好的表面效果，但其抛光时间长，在大批量生产时效率低，并且过长的抛光容易导致金属表面产生腐蚀缺陷，且氧化硅容易结晶，不易清洗，腐蚀性较强。有人使用金刚石抛光液对金属表面进行抛光，提高了抛光效率，但由于金刚石颗粒硬度大，容易导致金属表面出现划痕，并会产生磨料颗粒在金属表面的镶嵌，给下一道工序加工增加难度。
化学抛光处理技术是目前公认的金属表面抛光的有效手段。不锈钢较铜和铝及其合金而言是较难抛光的金属，针对不锈钢的抛光液报道较少，环保型的不锈钢抛光液更是甚少。不锈钢抛光液大多数是化学抛光，化学抛光液存在的主要问题是多数抛光液含硝酸以及采用“三酸”抛光液，作业时污染环境危害人体健康。因此不锈钢的抛光处理过程往往会产生严重的环境污染和危害人体健康的气体。研制环保型的不锈钢抛光液具有广阔的发展前景。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种抛光效率高、易于清洗、环保型不锈钢表面超精密加工专用纳米抛光液。
本发明的另一个目的在于提供一种上述专用纳米抛光液的制备方法。
本发明的再一个目的在于提供一种基于上述专用纳米抛光液的抛光工艺。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种不锈钢表面加工用抛光液，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：纳米氧化铝5-10％，分散剂0.01-2％，光亮剂0.05-3％，缓蚀剂0.05-1％，pH值调节剂0.05-2％，余量为去离子水。
在一些实施方式中，所述的分散剂是丙二醇醚、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述的光亮剂是甘油、PFG-400、三乙醇胺中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述的缓蚀剂是BTA、咪唑中的一种或两种。
在一些实施方式中，所述的pH值调节剂为有机酸，包括羟基乙酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述纳米氧化铝为粒径在100-500nm的铝溶胶。
在一些实施方式中，一种不锈钢表面加工用抛光液的制备方法，其特征在于，用来制备如上所述的一种不锈钢表面加工用抛光液；包括如下步骤：1)分散剂配制：在室温条件下，一边搅拌、一边将分散剂加入到去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，静置、冷却至室温，备用；2)光亮剂配制：将光亮剂溶解在去离子水中，配成光亮剂溶液，备用；3)缓蚀剂配置，将缓蚀剂溶解在去离子水中，配成缓蚀剂溶液，备用；4)抛光液配制：将静置、冷却后的分散剂溶液加入到纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100±10ml/min，充分搅拌混合均匀；接着将光亮剂溶液加入，边加边搅拌，控制加入流量在100±10ml/min，充分搅拌混合均匀；再将缓蚀剂溶液到加入，边加边搅拌，控制加入流量在100±10ml/min，充分搅拌混合均匀；最后将pH值调节剂加入，调节pH值在6.5-4，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
在一些实施方式中，一种不锈钢抛光工艺，其特征在于，利用如上所述的抛光液来进行，包括如下步骤：1)用去离子水按体积比对抛光液进行稀释获得抛光浆料；2)将抛光浆料添加在双面研磨抛光机上用于抛光。
在一些实施方式中，双面研磨抛光机的抛光压力控制在200±20g/cm2，下盘转速50±5RPM，齿轮转速比0.3±0.05，抛光浆料流速控制在10±1ml/min。
双面研磨抛光机，用去离子水按体积比1：1对抛光液进行稀释获得抛光浆料。
本发明的有益效果是：本发明提供的抛光液采用纳米球形氧化铝为主磨料，较胶体二氧化硅可大大增强不锈钢抛光过程中对不锈钢的去除速率，同时可以使钢材获得镜面，无划痕，表面光泽度高，镜面好，无橘皮。产品的可稀释比例高，稳定性强，成本较低，不易结晶易于清洗，采用有机酸不污染环境及腐蚀设备。
本发明的抛光液配制方法简单，产品分散性好，粒度分布窄，晶型完整，分布均匀，可稀释比例高，稳定性强，成本较低，不易结晶，易于清洗，不污染环境及腐蚀设备。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的描述。下面描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的一种不锈钢表面加工用抛光液，按重量百分比由以下组分组成：纳米氧化铝5-10％，分散剂0.01-2％，光亮剂0.05-3％，缓蚀剂0.05-1％，pH值调节剂0.05-2％，余量为去离子水。
所述的分散剂是丙二醇醚类(丙二醇醚)，PM(丙二醇甲醚)和DPM(二丙二醇甲醚)中的一种或多种的混合物。
所述的光亮剂是甘油、PFG-400(聚乙二醇400双油酸酯)、三乙醇胺中的一种或多种的混合物。
所述的缓蚀剂是BTA(苯骈三氮唑)、咪唑中的一种或多种的混合物。
所述的pH值调节剂为有机酸，优选为羟基乙酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种的混合物。
所述纳米氧化铝为粒径在100-500nm的铝溶胶。
实施例1
一种不锈钢表面加工用抛光液，其制备步骤如下：
1)备料：分别取过离子水12000g、BTA6g、甘油12g、纳米氧化铝(500nm，10wt％)1200g、柠檬酸12g，分散剂12g备用。
2)分散剂配制：将备用的丙二醇醚和丙二醇甲醚混合后，在室温条件下，一边搅拌、一边将其加入到备用的去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，备用。
3)其他水溶液配制：将备用的甘油和BTA分别配成水溶液，备用。
4)抛光液配制：待备用的分散剂溶液静置、冷却至室温。将其加入纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100ml/min，充分搅拌混合均匀，再将光亮剂的水溶液加入至上述溶液加入方式同前，接着加入缓蚀剂。
5)pH值调节：将备用的柠檬酸加入到上述的抛光液中，此时，其pH值在6，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
使用时，取上述不锈钢抛光液，用去离子水按体积比1：1稀释，然后将该抛光浆料在9B精密双面研磨抛光机上用于抛光，工件为4in的不锈钢圆片，抛光压力200g/cm2，下盘转速50RPM，齿轮转速比0.3，抛光液流速10ml/min；该抛光液抛光去除速率为1-1.2μm/min，抛光后不锈钢表面光泽度高、镜面好、无桔皮，表面粗糙度达0.8nm。
实施例2
一种不锈钢表面加工用抛光液，其制备步骤如下：
1)备料：分别取过离子水12000g、BTA6g、甘油12g、纳米氧化铝(200nm，10wt％)1200g、柠檬酸12g、分散剂12g备用。
2)分散剂配制：将备用的丙二醇醚和二丙二醇甲醚混合后，在室温条件下，一边搅拌、一边将其加入到备用的去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，备用。
3)其他水溶液配制：将备用的甘油和BTA分别配成水溶液，备用。
4)抛光液配制：待备用的分散剂溶液静置、冷却至室温。将其加入纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100ml/min，充分搅拌混合均匀，再将光亮剂的水溶液加入至上述溶液加入方式同前，接着加入缓蚀剂的水溶液。
5)pH值调节：将备用的柠檬酸加入到上述的抛光液中，此时，其pH值在6，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
使用时，取上述不锈钢抛光液，用去离子水按体积比1：1稀释，然后将该抛光浆料在9B精密双面研磨抛光机上用于抛光，工件为4in的不锈钢圆片，抛光压力200g/cm2，下盘转速50RPM，齿轮转速比0.3，抛光液流速10ml/min；该抛光液抛光去除速率为0.4-0.6μm/min，抛光后不锈钢表面光泽度高、镜面好、无桔皮，表面粗糙度达0.4nm。
实施例3
一种不锈钢表面加工用抛光液，其制备步骤如下：
1)备料：分别取过离子水12000g、BTA6g、甘油12g、纳米氧化铝(300nm，10wt％)1200g、柠檬酸12g、分散剂12g备用。
2)分散剂配制：将备用的二丙二醇甲醚和丙二醇甲醚混合后，在室温条件下，一边搅拌、一边将其加入到备用的去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，备用。
3)其他水溶液配制：将备用的甘油和BTA分别配成水溶液，备用。
4)抛光液配制：待备用的分散剂溶液静置、冷却至室温。将其加入纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100ml/min，充分搅拌混合均匀，再将光亮剂的水溶液加入至上述溶液加入方式同前，接着加入缓蚀剂。
5)pH值调节：将备用的柠檬酸加入到上述的抛光液中，此时，其pH值在6，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
使用时，取上述不锈钢抛光液，用去离子水按体积比1：1稀释，然后将该抛光浆料在9B精密双面研磨抛光机上用于抛光，工件为4in的不锈钢圆片，抛光压力200g/cm2，下盘转速50RPM，齿轮转速比0.3，抛光液流速10ml/min；该抛光液抛光去除速率为0.5-0.7μm/min，抛光后不锈钢表面光泽度高、镜面好、无桔皮，表面粗糙度达0.5nm。
实施例4
一种不锈钢表面加工用抛光液，其制备步骤如下：
1)备料：分别取过离子水12000g、BTA6g、甘油12g、纳米氧化铝(100nm，10wt％)1200g、柠檬酸12g、分散剂12g备用。
2)分散剂配制：将备用的丙二醇醚、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚混合后，在室温条件下，一边搅拌、一边将其加入到备用的去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，备用。
3)其他水溶液配制：将备用的甘油和BTA分别配成水溶液，备用。
4)抛光液配制：待备用的分散剂溶液静置、冷却至室温。将其加入纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100ml/min，充分搅拌混合均匀，再将光亮剂的水溶液加入至上述溶液加入方式同前，接着加入缓蚀剂。
5)pH值调节：将备用的柠檬酸加入到上述的抛光液中，此时，其pH值在6.5，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
使用时，取上述不锈钢抛光液，用去离子水按体积比1：1稀释，然后将该抛光浆料在9B精密双面研磨抛光机上用于抛光，工件为4in的不锈钢圆片，抛光压力200g/cm2，下盘转速50RPM，齿轮转速比0.3，抛光液流速10ml/min；该抛光液抛光去除速率为0.5-0.7μm/min，抛光后不锈钢表面光泽度高、镜面好、无桔皮，表面粗糙度达0.4nm。
实施例5
一种不锈钢表面加工用抛光液，其制备步骤如下：
1)备料：分别取过离子水12000g、咪唑120g、甘油360g、纳米氧化铝(500nm，15wt％)1200g、柠檬酸240g，分散剂240g备用。
2)分散剂配制：将备用的丙二醇醚和丙二醇甲醚混合后，在室温条件下，一边搅拌、一边将其加入到备用的去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，备用。
3)其他水溶液配制：将备用的甘油和BTA分别配成水溶液，备用。
4)抛光液配制：待备用的分散剂溶液静置、冷却至室温。将其加入纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100ml/min，充分搅拌混合均匀，再将光亮剂的水溶液加入至上述溶液加入方式同前，接着加入缓蚀剂。
5)pH值调节：将备用的柠檬酸加入到上述的抛光液中，此时，其pH值在4，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
使用时，取上述不锈钢抛光液，用去离子水按体积比抛光液：去离子水＝1：3稀释，然后将该抛光浆料在9B精密双面研磨抛光机上用于抛光，工件为4in的不锈钢圆片，抛光压力200g/cm2，下盘转速50RPM，齿轮转速比0.3，抛光液流速10ml/min；该抛光液抛光去除速率为1.0-1.1μm/min，抛光后不锈钢表面光泽度高、镜面好、无桔皮，表面粗糙度达0.7nm。
实施例6
一种不锈钢表面加工用抛光液，其制备步骤如下：
1)备料：分别取过离子水12000g、BTA6g、甘油6g、纳米氧化铝(500nm，8wt％)1200g、柠檬酸6g，分散剂6g备用。
2)分散剂配制：将备用的丙二醇醚，在室温条件下，一边搅拌、一边将其加入到备用的去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，备用。
3)其他水溶液配制：将备用的甘油和BTA分别配成水溶液，备用。
4)抛光液配制：待备用的分散剂溶液静置、冷却至室温。将其加入纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100ml/min，充分搅拌混合均匀，再将光亮剂的水溶液加入至上述溶液加入方式同前，接着加入缓蚀剂。
5)pH值调节：将备用的柠檬酸加入到上述的抛光液中，此时，其pH值在6.5，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
使用时，取上述不锈钢抛光液，用去离子水按体积比1：1稀释，然后将该抛光浆料在9B精密双面研磨抛光机上用于抛光，工件为4in的不锈钢圆片，抛光压力200g/cm2，下盘转速50RPM，齿轮转速比0.3，抛光液流速10ml/min；该抛光液抛光去除速率为1-1.2μm/min，抛光后不锈钢表面光泽度高、镜面好、无桔皮，表面粗糙度达0.8nm。
通过上述原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。
Claims (10)
1.一种不锈钢表面加工用抛光液，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：纳米氧化铝5-10％，分散剂0.01-2％，光亮剂0.05-3％，缓蚀剂0.05-1％，pH值调节剂0.05-2％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面加工用抛光液，其特征在于，所述的分散剂是丙二醇醚、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面加工用抛光液，其特征在于，所述的光亮剂是甘油、PFG-400、三乙醇胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面加工用抛光液，其特征在于，所述的缓蚀剂是BTA、咪唑中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面加工用抛光液，其特征在于，所述的pH值调节剂为有机酸，包括羟基乙酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面加工用抛光液，其特征在于，所述纳米氧化铝为粒径在100-500nm的铝溶胶。
7.一种不锈钢表面加工用抛光液的制备方法，其特征在于，用来制备如权利要求1-6中任意一项所述的一种不锈钢表面加工用抛光液；包括如下步骤：
1)分散剂配制：在室温条件下，一边搅拌、一边将分散剂加入到去离子水中，待完全溶解后，成为分散剂溶液，静置、冷却至室温，备用；
2)光亮剂配制：将光亮剂溶解在去离子水中，配成光亮剂溶液，备用；
3)缓蚀剂配置，将缓蚀剂溶解在去离子水中，配成缓蚀剂溶液，备用；
4)抛光液配制：将静置、冷却后的分散剂溶液加入到纳米氧化铝中，边加边搅拌，控制加入流量在100±20ml/min，充分搅拌混合均匀；接着将光亮剂溶液加入，边加边搅拌，控制加入流量在100±20ml/min，充分搅拌混合均匀；再将缓蚀剂溶液到加入，边加边搅拌，控制加入流量在100±20ml/min，充分搅拌混合均匀；最后将pH值调节剂加入，调节pH值在6.5-4，即得用于不锈钢抛光的抛光液。
8.一种不锈钢抛光工艺，其特征在于，利用如权利要求7所述的一种不锈钢表面加工用抛光液的制备方法制得的抛光液来进行，包括如下步骤：
1)用去离子水按体积比对抛光液进行稀释获得抛光浆料；
2)将抛光浆料添加在双面研磨抛光机上用于抛光。
9.根据权利要求8所述的一种不锈钢抛光工艺，其特征在于，双面研磨抛光机的抛光压力控制在200±20g/cm2，下盘转速50±5RPM，齿轮转速比0.3±0.05，抛光浆料流速控制在10±1ml/min。
10.根据权利要求8所述的一种不锈钢抛光工艺，其特征在于，用去离子水按体积比1：1对抛光液进行稀释获得抛光浆料。
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