本發(fā)明涉及一種用于藍寶石拋光的研磨增效劑及其制備方法，特別涉及一種硬質(zhì)氧化物陶瓷研磨增效劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前市場上的硬質(zhì)材料的研磨材料多采用硬質(zhì)研磨劑與水介質(zhì)以及懸浮劑進行配制,其基本原理就是通過有效的分散劑將硬質(zhì)研磨劑材料分散在水介質(zhì)中，通過研磨劑與被研磨材料表面的機械摩擦去除硬質(zhì)材料表面的損傷層以達到研磨目的。傳統(tǒng)的研磨過程由于完全依賴機械研磨，表面損傷層深，研磨效率低，更容易產(chǎn)生嚴重劃傷，增加了后續(xù)拋光工藝的負擔(dān)以及加工成本。另外，傳統(tǒng)研磨過程采用合成高分子的懸浮劑，以改善大顆粒硬質(zhì)研磨劑在研磨過程中的懸浮性能。但是硬質(zhì)研磨劑在使用過程中導(dǎo)致合成高分子的長鏈結(jié)構(gòu)被破壞，在研磨液循環(huán)使用過程中，研磨劑的懸浮性能由于懸浮劑的結(jié)構(gòu)破壞而不斷惡化，降低研磨劑的使用效率同時導(dǎo)致被研磨物質(zhì)表面的嚴重劃傷。

本發(fā)明目的在于引入化學(xué)機械平化中的化學(xué)原理，通過催化劑增強機械摩擦過程中的化學(xué)水合過程，降低藍寶石表面的硬度，提高表面研磨效率，減少深度表面損傷，增長研磨劑的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個目的是提供一種用于藍寶石拋光的研磨增效劑，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種在研磨時可以有效降低藍寶石表面的硬度，從而降低研磨工藝所需壓力，達到減少藍寶石表面深度損傷的研磨液。本發(fā)明利用表面水合催化劑加速藍寶石表面水合過程，減弱藍寶石表面化學(xué)鍵強度，不需要很強的機械摩擦力就可以快速研磨。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種制備上述研磨增效劑的制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

硬質(zhì)氧化物陶瓷研磨增效劑，含有1)含極性分子且能發(fā)生水合反應(yīng)的溶劑，2)硬質(zhì)材料表面水合催化劑，3)防銹劑，4)懸浮劑，5)表面活性劑；該增效劑pH值為8.0-11.0。

各組分在增效劑中質(zhì)量百分比為，溶劑5-50％，水合催化劑0.01-25％，防銹劑1-35％，懸浮劑0.5-20％，表面活性劑0.001-1％。

所述溶劑選自水或四氫呋喃。

所述水合催化劑是含有極性基團的有機化合物，

優(yōu)選的，所述水合催化劑是含有氮和/或氧基團的有機化合物或聚合物。

防銹劑選自選自亞硝酸鹽，焦磷酸鹽，乙二胺四甲叉膦酸鹽中的一種或其多種的混合。

所述懸浮劑選自聚丙烯酸樹脂、纖維樹脂、多羥基聚合樹脂、膨化蒙脫土的一種或多種的混合。

所述的硬質(zhì)氧化物陶瓷研磨增效劑用于對藍寶石進行拋光。

所述的研磨增效劑的制備方法，包括以下步驟，依次將硬質(zhì)材料表面水合催化劑、防銹劑、懸浮劑、表面活性劑置于溶劑中，攪拌均勻，后用PH調(diào)節(jié)劑 將PH值調(diào)至8.0-11.0。

硬質(zhì)氧化物陶瓷研磨液，包含有以上所述的研磨增效劑。

本發(fā)明的有益效果：通過水合催化劑增強機械摩擦過程中溶劑與藍寶石表面的化學(xué)水合過程，減弱藍寶石表面化學(xué)鍵強度，即降低藍寶石表面的硬度，提高表面研磨效率，且可減少藍寶石深度表面損傷，增長研磨劑的使用壽命。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

本發(fā)明硬質(zhì)氧化物陶瓷研磨增效劑，含有1)含極性分子且能發(fā)生水合反應(yīng)的溶劑，2)硬質(zhì)材料表面水合催化劑，3)防銹劑，4)懸浮劑，5)表面活性劑；該增效劑pH值為8.0-11.0。

實施例1：

制備一份如下硬質(zhì)陶瓷研磨增效劑：在3000g水中，加入聚天冬氨酸鈉2000g、乙二胺四甲叉膦酸鈉3000g，硅酸鋁膨潤土1000g，以及50g聚乙二醇十二烷基醚表面活性劑，攪拌均勻,最后用堿將pH調(diào)到10.5，供藍寶石研磨使用。

實施例2：

在7kg純水中分別加入0.0kg，0.5kg，1.0kg，1.5kg，以及2.0kg實施例1的研磨增效劑，攪拌均勻，標(biāo)記為2a，2b，2c，2d以及2e。在上述液體中加入2.5kg 320目碳化硼，攪拌均勻，得到含碳化硼的2a，2b，2c，2d以及2e 研磨液。

將所制研磨液在圣高單面研磨機上研磨。下壓：1psi，下盤以及載盤轉(zhuǎn)速20RPM，研磨液流速：100ml/分鐘，研磨盤材料：球墨鑄鐵600。研磨時間10分鐘，每次研磨12片2”藍寶石晶片。2”C-面藍寶石線切割晶片用于研磨測試。該系列研磨液研磨速率分別為2.3、3.1、4.0、5.2、5.8微米/分鐘。藍寶石晶體表面表面粗糙度分布均勻，無深度劃傷，研磨機以及研磨產(chǎn)料表面無沉積。

該實施例顯示，隨增效劑的使用量增加，碳化硼的研磨效率提高，達到15％以上后，研磨效率趨于平緩不變狀態(tài)。

實施例3：

實施例2所配制的研磨液可以循環(huán)使用，其研磨速率在第15次時分別為：0.3、0.7、2.2、3.2、3.5微米/分鐘。由此可以看出本發(fā)明研磨增效劑不僅可以加快研磨效率，同時可以延長研磨液的使用壽命。

實施例4：

制備一份如下硬質(zhì)陶瓷研磨懸浮劑：在3000g水中，乙二胺四甲叉膦酸鈉3000g，硅酸鋁膨潤土2000g，以及100g聚乙二醇十二烷基醚表面活性劑，攪拌均勻,最后用堿將pH調(diào)到10.5，供藍寶石研磨使用。

實施例5：

在7kg純水中加入2.0kg實施例4的研磨增效劑，攪拌均勻。在上述液體 中加入2.5kg 320目碳化硼，攪拌均勻。

將所制樣品在圣高單面研磨機上研磨。下壓：1psi，下盤以及載盤轉(zhuǎn)速20RPM，研磨液流速：100ml/分鐘，研磨盤材料：球墨鑄鐵600。研磨時間10分鐘，每次研磨12片2”藍寶石晶片。2”C-面藍寶石線切割晶片用于研磨測試。連續(xù)磨15次，切削率分別為：2.35，1.98,1.85,1.67，1.61,1.46,1.32,1.13,0.87,0.76,0.55,0.45,0.42,0.40,0.33。

相比較，在7kg純水中加入2.0kg實施例1的研磨增效劑，攪拌均勻。在上述液體中加入2.5kg 320目碳化硼，攪拌均勻。將所制樣品在圣高單面研磨機上研磨。下壓：1psi，下盤以及載盤轉(zhuǎn)速20RPM，研磨液流速：100ml/分鐘，研磨盤材料：球墨鑄鐵600。研磨時間10分鐘，每次研磨12片2”藍寶石晶片。2”C-面藍寶石線切割晶片用于研磨測試。連續(xù)磨15次，切削率分：5.78，5.35,5.12,5.07,4.86,4.77,4.52,4.30,4.05,3.96,3.85,3.80,3.62,3.55,3.50。可以看出水合催化劑對于研磨效率有明顯提高。

實施例6

制備九份如下硬質(zhì)陶瓷研磨增效劑：在300g水中，加入聚天冬氨酸鈉200g、乙二胺四甲叉膦酸鈉300g，硅酸鋁膨潤土100g，以及5g聚乙二醇十二烷基醚表面活性劑，攪拌均勻,最后用堿將pH依次調(diào)到7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5，供藍寶石研磨使用。

將上述九份研磨增效劑分別以相同的配比制備研磨液，并將所制七份研磨液分別在圣高單面研磨機上研磨。下壓：1psi，下盤以及載盤轉(zhuǎn)速20RPM，研磨液流速：100ml/分鐘，研磨盤材料：球墨鑄鐵600。研磨時間10分鐘，每次研磨12片2”藍寶石晶片。2”C-面藍寶石線切割晶片用于研磨測試。該系列 研磨液研磨速率分別為2.8、4.0、4.5、5.0、5.2、5.4、5.8、4.3、3.0微米/分鐘。藍寶石晶體表面表面粗糙度分布均勻，無深度劃傷，研磨機以及研磨產(chǎn)料表面無沉積。

該實施例顯示，隨PH值的增加，其研磨速率越大，但當(dāng)PH超過11時，研磨速率下降，PH值在8.5-10.5之間，研磨速率達到較大值。