本發(fā)明公開了一種用于材料拋光的納米材料配方及其制備工藝，具體涉及一種用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝。

背景技術(shù)：

在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用拋光粉，根據(jù)不同的用途，有工業(yè)用金剛石、氧化鋁、氧化鐵等許多類型的拋光粉，其中從十九世紀(jì)末開始大約40年間氧化鐵一直被使用作為研磨平板玻璃、光學(xué)玻璃等的拋光材料。稀土拋光粉開發(fā)的歷史可追溯到第一次世界大戰(zhàn)，美國(guó)及加拿大率先使用以氧化飾為主成分的稀土拋光粉，用于高射炮的瞄準(zhǔn)鏡等精密軍用機(jī)器的研磨，取代了氧化鐵拋光粉，稀土拋光粉同氧化鐵相比，拋光粉速度提高數(shù)倍，作業(yè)時(shí)污染少，拋光質(zhì)量高，正是由于稀土拋光粉的開發(fā)，使玻璃的研磨表面精度得到了很大程度的改善，從而使稀土拋光粉在世界上被廣泛的利用。

不銹鋼具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性、可塑性，因此，不銹鋼制品被廣泛應(yīng)用于化工、紡織、食品機(jī)械、儀器儀表、廚房用具、醫(yī)療器械等各種行業(yè)，由于不銹鋼制品在機(jī)械加工時(shí)會(huì)在表面形成一層灰黑色的氧化膜，這樣就影響到其表面質(zhì)量，更嚴(yán)重影響其耐蝕性能；因此，對(duì)不銹鋼制品的表面進(jìn)行處理就顯得尤為重要；以前采用電化學(xué)拋光可以使不銹鋼表面達(dá)到光亮程度，但其工藝設(shè)備需要使用直流電源和導(dǎo)電夾具等，而現(xiàn)有的化學(xué)拋光則不需要直流電源設(shè)備和導(dǎo)電夾具，還可拋光形狀復(fù)雜或尺寸不一的零件，拋光精度較高，生產(chǎn)效率高，防止零件制品等的局部腐蝕;奧氏體不銹鋼為非磁性，常用的有OCr18Ni9，1Cr18NigTi，Cr18Mn8Ni5等，這類不銹鋼因含有易鈍化的Ni、 Mn等元素，經(jīng)化學(xué)拋光后，不銹鋼制品表面可以達(dá)到鏡面光亮;但是現(xiàn)有技術(shù)中的一些拋光液在拋光過程中會(huì)產(chǎn)生一些帶有腐蝕性的氣體，腐蝕設(shè)備和污染環(huán)境，不利于生產(chǎn)。不同的表面加工工藝使不銹鋼表面各異，使其在應(yīng)用中具有獨(dú)到之處。用于不銹鋼表面加工的技術(shù)大致有五類，軋制技術(shù)、機(jī)械表面加工、化學(xué)表面加工、網(wǎng)紋表面加工和彩色表面加工。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不銹鋼進(jìn)行表面精加工時(shí)粗拋工序正常使用1-1. 5微米的氧化鋁作為磨料，而精拋過程使用的為大粒徑的二氧化硅拋光液。不同的不銹鋼拋光工件可以結(jié)合使用不同的拋光加工技術(shù)使不銹鋼達(dá)到高表面光澤和精加工均勻性的效果。

傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械磨料有氧化硅、氧化鋁和氧化鈰等超細(xì)無(wú)機(jī)顆粒。氧化硅拋光粉具有易制備、硬度小、漿料分散性好等優(yōu)點(diǎn)，但是拋光效率低；鈰系稀土拋光粉具有拋光快、拋光精度高、易清洗、污染小等優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格較高，分散性不好，易團(tuán)聚；氧化鋁拋光粉硬度大，拋光較快，但是易造成表而劃傷。隨著人們對(duì)產(chǎn)品加工表而質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)拋光技術(shù)和拋光粉的要求也越來越高。單一的拋光材料往往得不到令人滿意的結(jié)果，因此，需要一種新型的拋光材料，提高拋光材料的拋光效率。對(duì)于相同成分的拋光粉，提高拋光效率的方法主要是增加材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，提高拋光材料的表而活性，一種方法是淬火，還有一種方法是往材料中引入第二相。由于結(jié)合了氧化硅、氧化鋁和氧化鈰等磨料各自的優(yōu)點(diǎn)，因此復(fù)合氧化物拋光粉在國(guó)內(nèi)外受到廣泛關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)污染無(wú)腐蝕拋光精度高的納米材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其組成成分及重量分?jǐn)?shù)配比為：

納米片狀氧化鋁拋光粉 50~90份

氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉 50~90份

拋光加速劑 0.05~2份

光亮劑 0.05~3份

PH調(diào)節(jié)劑 0.05~2份

緩蝕劑 0.05~1份

穩(wěn)定劑 0.01~0.1份

螯合劑 0.05~0.5份

去離子水 余量

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：該納米材料是納米片狀氧化鋁、納米球形氧化鈰、納米氧化硅的一種或者幾種。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：該納米材料所涉及的納米氧化鋁是潔白高純度粉體，片狀，粒度為0.5~6um，既可以是一維納米材料，也可以是三維納米材料，硬度為4-4.5，自制。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：該納米材料所涉及的納米氧化鈰為球形。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：該納米材料所涉及的納米氧化硅為氣相氧化硅粉末，比表面積190m2/g。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：所述的穩(wěn)定劑為硅烷偶聯(lián)劑或高分子化合物中的一種，所述硅烷偶聯(lián)劑為正硅酸乙酯、KH560等水溶性的有機(jī)硅烷。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：所述的鰲合劑為甘氨酸、氨三乙酸三鈉、EDTA中的一種。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：所述的拋光加速劑是強(qiáng)氧化性鹽類與常規(guī)無(wú)機(jī)鹽的混合物，兩者的重量比為氧化性鹽類：常規(guī)無(wú)機(jī)鹽=1:1.5。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：所述的光亮劑是甘油、PFG-400、三乙醇胺中的一種或多種的混合物。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：所述的緩蝕劑是BTA、咪唑中的一種或多種的混合物。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：所述的pH值調(diào)節(jié)劑是乙二胺、三乙醇胺、三乙烯四胺或乙醇胺中的一種或多種的混合物。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，其特征在于：具有以下制備步驟：

（1）氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉的制備

將碳酸鈰（原料中稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于45%，氧化鈰占稀土質(zhì)量的分?jǐn)?shù)不小于99.9%）用硝酸溶解后配制成一定濃度的溶液，經(jīng)除雜、滴定濃度后備用。按要配制的比例取一定量的硅溶膠，按硅溶膠、無(wú)水乙醇與去離子水的體積比為1：2：2溶解硅溶膠溶液，混合均勻。按要制備復(fù)合物拋光粉的比例取一定量的硝酸鈰溶液，將2種溶液混合，加入適量添加劑CTAB，在溫度為50℃的水浴鍋中，用攪拌器以300 r/min的攪拌速率攪拌2h，得到均勻的混合溶液。調(diào)整噴霧干燥儀的進(jìn)、出口溫度，進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣口流量，將混合均勻的溶液在儀器上噴霧干燥，得到混合物前驅(qū)體。將制備的混合物前驅(qū)體在950℃馬弗爐中保溫5 h，待爐溫冷卻下來后取出氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，研磨，過篩，待用。

（2） 不銹鋼精密拋光納米材料的制備

按照配比稱取一定量的片狀納米氧化鋁拋光粉，以及步驟（1）中制備的氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，在高速混合機(jī)中混合均勻得到復(fù)合拋光粉，待用。在室溫條件下，一邊攪拌、一邊將拋光加速劑加入到去離子水中，待完全溶解后，得混合水溶液；靜置、冷卻至室溫，將混合水溶液加入混合好的復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，控制加入流量在90-11 mL/min，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍唤又鴮⒐饬羷┤芙庠谌ルx子水中，配成水溶液后加入到復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，流量控制在90-110 mL/min；再將緩蝕劑溶解在去離子水中，配成水溶液后加入到上述拋光液中；最后用pH值調(diào)節(jié)劑將拋光液的pH值控制在9. 0-12. 5，得到用于不銹鋼拋光的拋光納米漿料。完全干燥后研磨，過篩，即得到用于不銹鋼精細(xì)拋光的納米材料。

本發(fā)明所述的用于不銹鋼精密拋光的納米材料配方及其制備工藝，制備的復(fù)合拋光粉對(duì)不銹鋼片進(jìn)行拋光實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種用于不銹鋼精密拋光納米材料及其制備方法，該納米材料結(jié)合了納米片狀氧化鋁、球型氧化鈰、納米氧化硅的優(yōu)點(diǎn)，將片狀材料和球型材料進(jìn)行科學(xué)結(jié)合，配比科學(xué)合理，增強(qiáng)不銹鋼拋光過程中納米材料對(duì)不銹鋼的去除速率，同時(shí)可以使鋼材獲得鏡面。此外本發(fā)明的拋光粉配制方法簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)，成本較低，不污染環(huán)境及腐蝕設(shè)備。

附圖說明

圖1 不銹鋼精密拋光的納米材料；

圖2 不銹鋼精密拋光的納米材料掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

納米片狀氧化鋁拋光粉 50份；氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉 50份；拋光加速劑 0.05份；光亮劑 0.05份；PH調(diào)節(jié)劑 0.05份；緩蝕劑 0.05份；穩(wěn)定劑 0.01份；螯合劑 0.05份；余量均為去離子水。

氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉的制備：將碳酸鈰（原料中稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于45%，氧化鈰占稀土質(zhì)量的分?jǐn)?shù)不小于99.9%）用硝酸溶解后配制成一定濃度的溶液，經(jīng)除雜、滴定濃度后備用。按要配制的比例取一定量的硅溶膠，按硅溶膠、無(wú)水乙醇與去離子水的體積比為1：2：2溶解硅溶膠溶液，混合均勻。按要制備復(fù)合物拋光粉的比例取一定量的硝酸鈰溶液，將2種溶液混合，加入適量添加劑CTAB，在溫度為50℃的水浴鍋中，用攪拌器以300 r/min的攪拌速率攪拌2h，得到均勻的混合溶液。調(diào)整噴霧干燥儀的進(jìn)、出口溫度，進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣口流量，將混合均勻的溶液在儀器上噴霧干燥，得到混合物前驅(qū)體。將制備的混合物前驅(qū)體在950℃馬弗爐中保溫5 h，待爐溫冷卻下來后取出氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，研磨，過篩，待用。

不銹鋼精密拋光納米材料的制備：按照配比稱取一定量的片狀納米氧化鋁拋光粉，以及步驟（1）中制備的氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，在高速混合機(jī)中混合均勻得到復(fù)合拋光粉，待用。在室溫條件下，一邊攪拌、一邊將拋光加速劑加入到去離子水中，待完全溶解后，得混合水溶液；靜置、冷卻至室溫，將混合水溶液加入混合好的復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，控制加入流量在90-11 mL/min，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；接著將光亮劑溶解在去離子水中，配成水溶液后加入到復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，流量控制在90-110mL/min；再將緩蝕劑溶解在去離子水中，配成水溶液后加入到上述拋光液中；最后用pH值調(diào)節(jié)劑將拋光液的pH值控制在9. 0-12. 5，得到用于不銹鋼拋光的拋光納米漿料。完全干燥后研磨，過篩，即得到用于不銹鋼精細(xì)拋光的納米材料。

使用時(shí)，取上述不銹鋼拋光粉，用去離子水按體積比1：1稀釋，成為拋光漿料，然后將該拋光漿料在精密研磨拋光機(jī)上用于拋光，工件為不銹鋼片，拋光壓力2psi，下盤及載盤轉(zhuǎn)速60RPM，拋光漿料流速l0mL/min；該拋光液拋光去除速率為3-4um/min，拋光后不銹鋼表面光澤度高、鏡面好、無(wú)桔皮。

實(shí)施例2

納米片狀氧化鋁拋光粉 90份；氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉 90份；拋光加速劑 1份；光亮劑 1份；PH調(diào)節(jié)劑 1份；緩蝕劑 1份；穩(wěn)定劑 1份；螯合劑 1份；余量均為去離子水。

氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉的制備：將碳酸鈰（原料中稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于45%，氧化鈰占稀土質(zhì)量的分?jǐn)?shù)不小于99.9%）用硝酸溶解后配制成一定濃度的溶液，經(jīng)除雜、滴定濃度后備用。按要配制的比例取一定量的硅溶膠，按硅溶膠、無(wú)水乙醇與去離子水的體積比為1：2：2溶解硅溶膠溶液，混合均勻。按要制備復(fù)合物拋光粉的比例取一定量的硝酸鈰溶液，將2種溶液混合，加入適量添加劑CTAB，在溫度為50℃的水浴鍋中，用攪拌器以300 r/min的攪拌速率攪拌2h，得到均勻的混合溶液。調(diào)整噴霧干燥儀的進(jìn)、出口溫度，進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣口流量，將混合均勻的溶液在儀器上噴霧干燥，得到混合物前驅(qū)體。將制備的混合物前驅(qū)體在950℃馬弗爐中保溫5 h，待爐溫冷卻下來后取出氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，研磨，過篩，待用。

不銹鋼精密拋光納米材料的制備：按照配比稱取一定量的片狀納米氧化鋁拋光粉，以及步驟（1）中制備的氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，在高速混合機(jī)中混合均勻得到復(fù)合拋光粉，待用。在室溫條件下，一邊攪拌、一邊將拋光加速劑加入到去離子水中，待完全溶解后，得混合水溶液；靜置、冷卻至室溫，將混合水溶液加入混合好的復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，控制加入流量在90-11 mL/min，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍唤又鴮⒐饬羷┤芙庠谌ルx子水中，配成水溶液后加入到復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，流量控制在90-110mL/min；再將緩蝕劑溶解在去離子水中，配成水溶液后加入到上述拋光液中；最后用pH值調(diào)節(jié)劑將拋光液的pH值控制在9. 0-12. 5，得到用于不銹鋼拋光的拋光納米漿料。完全干燥后研磨，過篩，即得到用于不銹鋼精細(xì)拋光的納米材料。

使用時(shí)，取上述不銹鋼拋光粉，用去離子水按體積比1：1稀釋，成為拋光漿料，然后將該拋光漿料在精密研磨拋光機(jī)上用于拋光，工件為不銹鋼片，拋光壓力2psi，下盤及載盤轉(zhuǎn)速60RPM，拋光漿料流速l0mL/min；該拋光液拋光去除速率為3-4um/min，拋光后不銹鋼表面光澤度高、鏡面好、無(wú)桔皮。

實(shí)施例3

納米片狀氧化鋁拋光粉 20份；氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉 20份；拋光加速劑 0.05份；光亮劑 0.05份；PH調(diào)節(jié)劑 0.05份；緩蝕劑 0.05份；穩(wěn)定劑 0.01份；螯合劑 0.05份；余量均為去離子水。

氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉的制備：將碳酸鈰（原料中稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于45%，氧化鈰占稀土質(zhì)量的分?jǐn)?shù)不小于99.9%）用硝酸溶解后配制成一定濃度的溶液，經(jīng)除雜、滴定濃度后備用。按要配制的比例取一定量的硅溶膠，按硅溶膠、無(wú)水乙醇與去離子水的體積比為1：2：2溶解硅溶膠溶液，混合均勻。按要制備復(fù)合物拋光粉的比例取一定量的硝酸鈰溶液，將2種溶液混合，加入適量添加劑CTAB，在溫度為50℃的水浴鍋中，用攪拌器以300 r/min的攪拌速率攪拌2h，得到均勻的混合溶液。調(diào)整噴霧干燥儀的進(jìn)、出口溫度，進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣口流量，將混合均勻的溶液在儀器上噴霧干燥，得到混合物前驅(qū)體。將制備的混合物前驅(qū)體在950℃馬弗爐中保溫5 h，待爐溫冷卻下來后取出氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，研磨，過篩，待用。

不銹鋼精密拋光納米材料的制備：按照配比稱取一定量的片狀納米氧化鋁拋光粉，以及步驟（1）中制備的氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，在高速混合機(jī)中混合均勻得到復(fù)合拋光粉，待用。在室溫條件下，一邊攪拌、一邊將拋光加速劑加入到去離子水中，待完全溶解后，得混合水溶液；靜置、冷卻至室溫，將混合水溶液加入混合好的復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，控制加入流量在90-11 mL/min，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍唤又鴮⒐饬羷┤芙庠谌ルx子水中，配成水溶液后加入到復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，流量控制在90-110mL/min；再將緩蝕劑溶解在去離子水中，配成水溶液后加入到上述拋光液中；最后用pH值調(diào)節(jié)劑將拋光液的pH值控制在9. 0-12. 5，得到用于不銹鋼拋光的拋光納米漿料。完全干燥后研磨，過篩，即得到用于不銹鋼精細(xì)拋光的納米材料。

使用時(shí)，取上述不銹鋼拋光粉，用去離子水按體積比1：1稀釋，成為拋光漿料，然后將該拋光漿料在精密研磨拋光機(jī)上用于拋光，工件為不銹鋼片，拋光壓力2psi，下盤及載盤轉(zhuǎn)速60RPM，拋光漿料流速l0mL/min；該拋光液拋光去除速率為3-4um/min，拋光后不銹鋼表面光澤度低、鏡面粗糙、有桔皮。

實(shí)施例4

納米片狀氧化鋁拋光粉 10份；氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉 10份；拋光加速劑 0.05份；光亮劑 0.05份；PH調(diào)節(jié)劑 0.05份；緩蝕劑 0.05份；穩(wěn)定劑 0.01份；螯合劑 0.05份；余量均為去離子水。

氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉的制備：將碳酸鈰（原料中稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于45%，氧化鈰占稀土質(zhì)量的分?jǐn)?shù)不小于99.9%）用硝酸溶解后配制成一定濃度的溶液，經(jīng)除雜、滴定濃度后備用。按要配制的比例取一定量的硅溶膠，按硅溶膠、無(wú)水乙醇與去離子水的體積比為1：2：2溶解硅溶膠溶液，混合均勻。按要制備復(fù)合物拋光粉的比例取一定量的硝酸鈰溶液，將2種溶液混合，加入適量添加劑CTAB，在溫度為50℃的水浴鍋中，用攪拌器以300 r/min的攪拌速率攪拌2h，得到均勻的混合溶液。調(diào)整噴霧干燥儀的進(jìn)、出口溫度，進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣口流量，將混合均勻的溶液在儀器上噴霧干燥，得到混合物前驅(qū)體。將制備的混合物前驅(qū)體在950℃馬弗爐中保溫5 h，待爐溫冷卻下來后取出氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，研磨，過篩，待用。

不銹鋼精密拋光納米材料的制備：按照配比稱取一定量的片狀納米氧化鋁拋光粉，以及步驟（1）中制備的氧化鈰-氧化硅復(fù)合拋光粉，在高速混合機(jī)中混合均勻得到復(fù)合拋光粉，待用。在室溫條件下，一邊攪拌、一邊將拋光加速劑加入到去離子水中，待完全溶解后，得混合水溶液；靜置、冷卻至室溫，將混合水溶液加入混合好的復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，控制加入流量在90-11 mL/min，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；接著將光亮劑溶解在去離子水中，配成水溶液后加入到復(fù)合拋光粉中，邊加邊攪拌，流量控制在90-110mL/min；再將緩蝕劑溶解在去離子水中，配成水溶液后加入到上述拋光液中；最后用pH值調(diào)節(jié)劑將拋光液的pH值控制在9. 0-12. 5，得到用于不銹鋼拋光的拋光納米漿料。完全干燥后研磨，過篩，即得到用于不銹鋼精細(xì)拋光的納米材料。

使用時(shí)，取上述不銹鋼拋光粉，用去離子水按體積比1：1稀釋，成為拋光漿料，然后將該拋光漿料在精密研磨拋光機(jī)上用于拋光，工件為不銹鋼片，拋光壓力2psi，下盤及載盤轉(zhuǎn)速60RPM，拋光漿料流速l0mL/min；該拋光液拋光去除速率為3-4um/min，拋光后不銹鋼表面光澤度低、鏡面粗糙、有桔皮。