CN106283059A - 一种金属表面用氧化铝抛光液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属表面用氧化铝抛光液，按重量份包括以下组份：研磨剂100份，去离子水100～10000份，分散剂0.1～4份，悬浮剂0.1～10份，缓蚀剂0.1～4份；所述分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或几种的混合物；所述悬浮剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的一种，与黄原胶按质量比1：0.1～1搭配使用。本发明还公开了上述抛光液的制备方法。本发明的抛光液具有高分散、高稳定，长时间不沉降，成品率高的特点，同时该方法对用于研磨剂的原料的粒度分布和均一性无要求，拓宽了研磨剂原料的选择范围。
Description
技术领域
本发明涉及金属金属结构件表面抛光技术领域，具体为一种超细高分散多组分抛光液及其制备方法，用于金属结构件表面的高精度抛光。
背景技术
随着电子产品表面质量要求的不断提高，表面平坦化加工技术也在不断发展，将材料在分子量级进行抛光是获取高质量抛光表面的重要手段，化学机械抛光(CMP)是将材料在分子量级上进行抛光的一种合适的技术。区别于传统的纯机械或纯化学的抛光方法，CMP通过化学的和机械的综合作用，从而避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。
抛光液是CMP的关键要素之一，抛光液的性能直接影响抛光后表面的质量。抛光液一般由超细固体粒子研磨剂(如微纳米级的SiO2、α-Al2O3、CeO2等)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。抛光液磨料的种类、物理化学性质、粒径大小、颗粒分散度及稳定性等均与抛光效果紧密相关。
最近几年，手机、平板、智能手表等电子产品使用金属金属外壳及边框的情况越来越普遍。这些产品所使用的金属金属，其毛坯一般都是先经过数控机床的刀具加工至雏形的半成品，然后表面经过几步研磨抛光等加工工艺后达到镜面效果。经过刀具加工的金属金属表面，存在大量肉眼可见的划痕，要实现金属金属表面的全局平坦化和镜面效果，化学机械抛光是目前唯一可大规模生产的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供在于提供一种用于金属结构件表面的高精度饼化铝抛光液及其制备方法。
为了解决上述技术的问题，本发明采用的技术方案是：一种金属表面用氧化铝抛光液，按重量份包括以下组份：
所述分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基
磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、
脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或几种的混合物；
所述悬浮剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基
纤维素中的一种，与黄原胶按质量比1：0.1～1:1搭配使用。
优选的，所述抛光液按重量份包括以下组份：
所述分散剂为六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的混合物，所述悬浮剂为甲基
纤维素与黄原胶按质量比1：0.5配成。
优选的，所述缓蚀剂为硼酸盐与琉基苯并噻唑的混合物。
优选的，所述缓蚀剂为铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、硼酸盐、聚磷酸盐、锌盐、膦酸(盐)、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素中的一种或几种的混合物。
优选的，所述研磨剂为平均粒径0.1～5um的α-氧化铝。
优选的，所述抛光液的pH值为6～8，偏中性，长期使用不会对工件和设备表面造成腐蚀损伤。
本发明的另一个目的在于提供一种制备上述金属表面用氧化铝抛光液的方法，具体包括以下步骤：
(1)按一定比例将研磨剂和去离子水加入到砂磨机中，在转速为5000～8000r/min下分散0.5～3h，当抛光液中研磨剂颗粒的粒度分布为2D10≥D50≤0.5D90，加入分散剂；
(2)将研磨分散好的浆料加入高速搅拌机中，分别按一定比例加入悬浮剂、缓蚀剂，并搅拌一定时间，搅拌完成后放置24h无沉淀即为合格。
优选的，步骤(1)中所述砂磨机为提篮式、涡轮式或棒销式砂磨机中的任意一种。
优选的，所述砂磨机的研磨介质为直径0.1～0.5mm的氧化锆球。
优选的，步骤(2)中，所述高速搅拌机的搅拌浆为周边齿式分散盘，搅拌速度为500～1000r/min，搅拌时间为0.5-3h。
本发明提供了一种用于金属结构件表面高精度抛光的复合抛光液及其制备方法，该方法的优点在于引入砂磨机对抛光液里的研磨剂进行研磨分散处理，砂磨机与球磨机、辊磨机、胶体磨等研磨设备相比较，具有生产效率高、连续性强、成本低、产品细度高等优点，利用砂磨机高的旋转速度的剪切作用以及细的研磨介质的切削作用，可以在较短的时间内，将研磨剂中的较大颗粒破碎，较细颗粒的团聚体打开，减小研磨剂颗粒的粒度分布范围，同时引入新的分散剂和悬浮剂，所以能保证该抛光液具有高分散、高稳定，长时间不沉降，成品率高的特点，同时该方法对用于研磨剂的原料的粒度分布和均一性无要求，拓宽了研磨剂原料的选择范围，只要符合平均粒度要求的粉体材料均可适用。
具体实施方式
实施例1
市售氧化铝(D10＝1.8um、D50＝3um、D90＝7um)研磨剂与去离子水按质量比0.5∶1加入砂磨机中，搅拌均匀后，以研磨介质为0.2mm氧化锆球，7000r/min转速研磨分散2h，获得抛光液浆料粒度分布为D10＝1.5um、D50＝2.6um、D90＝3.5um，加入由六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠配成的分散剂，分散剂添加量为研磨剂质量的1％；将研磨分散好的浆料加入高速搅拌机中，转速为800r/min，首先按研磨剂质量2％加入由甲基纤维素与黄原胶按质量比1：0.5配成的悬浮剂，然后按研磨剂质量2％加入由硼酸盐与琉基苯并噻唑配成的缓蚀剂，搅拌1h后，放置24h无沉淀，产品最长可放置一月不沉淀，pH值为7.5，呈弱碱性，长期使用不会对工件和设备表面造成腐蚀损伤。
实施例2
市售氧化铝(D10＝0.6um、D50＝1um、D90＝3um)研磨剂与去离子水按质量比0.2：1加入砂磨机中，搅拌均匀后，以研磨介质为0.2mm氧化锆球，7500r/min转速研磨分散3h，获得抛光液浆料粒度分布为D10＝0.5um、D50＝0.8um、D90＝1.2um，加入由三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和三乙基己基磷酸配成的分散剂，分散剂添加量为研磨剂质量的2％；将研磨分散好的浆料加入高速搅拌机中，转速为1000r/min，首先按研磨剂质量3％加入由羧甲基纤维素钠与黄原胶按质量比1∶0.8配成的悬浮剂，然后按研磨剂质量3％加入由聚磷酸盐、锌盐与磺化木质素配成的缓蚀剂，搅拌2h后，放置24h无沉淀，产品最长可放置一月不沉淀，pH值为6，呈弱酸性，长期使用不会对工件和设备表面造成腐蚀损伤。
实施例3
市售氧化铝(D10＝0.2um、D50＝0.5um、D90＝1.8um)研磨剂与去离子水按质量比0.6∶1加入砂磨机中，搅拌均匀后，以研磨介质为0.2mm氧化锆球，8000r/min转速研磨分散2.5h，获得抛光液浆料粒度分布为D10＝0.16um、D50＝0.3um、D90＝0.5um，加入由焦磷酸钠、甲基戊醇和脂肪酸聚乙二醇酯配成的分散剂，分散剂添加量为研磨剂质量的0.5％；将研磨分散好的浆料加入高速搅拌机中，转速为1000r/min，首先按研磨剂质量6％加入由羟乙基纤维素与黄原胶按质量比1：1配成的悬浮剂，然后按研磨剂质量4％加入由膦羧酸和琉基苯并噻唑配成的缓蚀剂，搅拌3h后，放置24h无沉淀，产品最长可放置一月不沉淀，pH值为6，呈弱酸性，长期使用不会对工件和设备表面造成腐蚀损伤。
本发明提供了一种用于金属结构件表面高精度抛光的复合抛光液及其制备方法，该方法的优点在于引入砂磨机对抛光液里的研磨剂进行研磨分散处理，砂磨机与球磨机、辊磨机、胶体磨等研磨设备相比较，具有生产效率高、连续性强、成本低、产品细度高等优点，利用砂磨机高的旋转速度的剪切作用以及细的研磨介质的切削作用，可以在较短的时间内，将研磨剂中的较大颗粒破碎，较细颗粒的团聚体打开，减小研磨剂颗粒的粒度分布范围，同时引入新的分散剂和悬浮剂，所以能保证该抛光液具有高分散、高稳定，长时间不沉降，成品率高的特点，同时该方法对用于研磨剂的原料的粒度分布和均一性无要求，拓宽了研磨剂原料的选择范围，只要符合平均粒度要求的粉体材料均可适用。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种金属表面用氧化铝抛光液，其特征在于，按重量份包括以下组份：
研磨剂 100份
去离子水 100～10000份
分散剂 0.1～4份
悬浮剂 0.1～10份
缓蚀剂 0.1～4份；
所述分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或几种的混合物；
所述悬浮剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素的一种，与黄原胶按质量比1∶0.1～1:1搭配使用。
2.根据权利要求1所述的一种金属表面用氧化铝抛光液，其特征在于，按重量份包括以下组份：
研磨剂 100份
去离子水 200份
分散剂 1份
悬浮剂 2份
缓蚀剂 2份；
所述分散剂为六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的混合物，所述悬浮剂为甲基纤维素与黄原胶按质量比1∶0.5配成。
3.根据权利要求2所述的一种金属表面用氧化铝抛光液，其特征在于，所述缓蚀剂为硼酸盐与琉基苯并噻唑的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种金属表面用氧化铝抛光液，其特征在于，
所述缓蚀剂为铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、硼酸盐、聚磷酸盐、锌盐、膦酸(盐)、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求3所述的一种金属表面用氧化铝抛光液，其特征在于，所述研磨剂为平均粒径0.1～5um的α-氧化铝。
6.根据权利要求3所述的一种金属表面用氧化铝抛光液，其特征在于，所述抛光液的pH值为6～8。
7.一种制备如权利要求1～6任意一项所述的金属表面用氧化铝抛光液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按一定比例将研磨剂和去离子水加入到砂磨机中，在转速为5000～8000r/min下分散0.5～3h，当抛光液中研磨剂颗粒的粒度分布为2D10≥D50≤0.5D90，加入分散剂；
(2)将研磨分散好的浆料加入高速搅拌机中，分别按一定比例加入悬浮剂、缓蚀剂，并搅拌一定时间，搅拌完成后放置24h无沉淀即为合格。
8.根据权利要求7所述的一种金属表面用氧化铝抛光液的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述砂磨机为提篮式、涡轮式或棒销式砂磨机中的任意一种。
9.根据权利要求8所述的一种金属表面用氧化铝抛光液的制备方法，其特征在于：所述砂磨机的研磨介质为直径0.1～0.5mm的氧化锆球。
10.根据权利要求7所述的一种金属表面用氧化铝抛光液的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述高速搅拌机的搅拌浆为周边齿式分散盘，搅拌速度为500～1000r/min，搅拌时间为0.5-3h。
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