水基纳米金刚石抛光液

[原料配比]

[制备方法]

（1）先对去离子水进行处理：取适量的去离子水与分散剂或／和超分散剂经超声 或搅拌成均匀的去离子水混合溶液备用。

（2）将质量比为1：（0.001～0.5）的纳米金刚石和改性剂通过改性设备实现纳 米金刚石的破碎与表面改性。

（3）采用过滤膜或离心的方法除去（2）中的杂质和粗颗粒（如必要，可将其干 燥），余料为母液或母料。

（4）将母液或母料加人备用的去离子水混合溶液中，根据抛光工件对抛光液 的要求，加人pH调节剂，调节pH值，搅拌或超声，初步使体系pH值达到抛光液所需的范围（pH＝2～12）；pH调节剂的种类根据抛光工件对抛光液的要求确定。

（5）加入润湿剂和化学添加剂，超声或剪切分散均匀。

（6）再加入pH调节剂，精确调节pH值，搅拌或超声，使体系达到抛光液所需的pH值范围（pH＝2～12），即可制得所需的纳米金刚石抛光液。

[原料介绍]

    所述的纳米金刚石采用负氧平衡炸药爆轰合成的纳米金刚石作原料，纳米金刚石的平均直径为20～100nm，粒度分布范围为10～200nm；

    所述改性剂是：EDTA、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、单宁酸、十八烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸钠、聚乙二醇、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、油酸、油酸钠、甘油及Solsperse系列超分散剂中的一种或几种，纳米金刚石与改性剂的质量比为1：（0.001～0.5）；

    所述分散剂可以是聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮及脱糖缩合木质素磺酸钠中的一种或多种的组合；超分散剂是指一类水溶性的超分散剂，如聚羧基硅氧烷聚乙二醇两段共聚物；润湿剂可以是表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚、没食子酸、二羟乙基乙二胺、聚氧乙烯烷基酚醚、环氧丙烷和环氧乙烷的嵌段聚醚中的一种或多种；

    所述化学添加剂可以是二氧化硅溶胶、二羟乙基乙二胺、BTA、氨水、过氧化氢、氢氧化钾中的一种或几种；

    所述去离子水电阻率大于5MΩ·cm，最好大于10MΩ·cm，甚至大于15MΩ·cm。

    上述制备工艺中，纳米金刚石表面的机械化学改性过程是必须的。改性过程中，纳米金刚石团聚体得到了破碎，露出新鲜表面，由于新鲜表面上含有大量的悬挂键，加上改性过程中产生的局部高温，为纳米金刚石与改性剂之间的作用提供了可能。为了减少因改性过程的增杂现象对抛光过程产生的负面影响，改性设备宜采用具有增杂较少的气流粉碎、高压液流粉碎、球磨、搅拌磨中和一种或几种。

    pH调节剂根据抛光工件对抛光液的要求确定，可以是氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺、三乙醇胺、二羟乙基乙二胺、盐酸、硫酸、磷酸及硝酸中的一种或多种。如果抛光工件对抛光液的要求需往碱性方向调节，则加入上述碱性物质中的一种或多种；如抛光液需往酸性方向调节，需加入上述酸中的一种或多种。

    调节抛光液的pH值有两个目的，一是有利于纳米金刚石的分散稳定，二是满足抛光液对工件化学机械抛光的目的。pH调节剂的选择须在不影响抛光工件性能的前提下进行。

[产品应用]

    本品主要用作水基纳米金刚石抛光液。

[产品特性]
    本工艺制备的纳米金刚石抛光液具备良好的悬浮稳定性，可在常温下，保质18～24个月，其中的纳米金刚石粒子不发生沉降，所加化学物质不发生失效现象。经原子力显微镜观察，未发现粒度超过200nm的颗粒。ZETASI—ZER3000HS分析表明，其粒度基本呈正态分布。用原子力显微镜对抛光后工件的表面粗糙度分析表明，平均粗糙度（Ra）小于0.4nm。

本文转载自《金属表面处理剂配方与制备手册》编著    李东光
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