本发明属于精密研磨抛光技术领域，具体涉及一种悬浮型水性研磨液的制备方法。
背景技术：
研磨是用游离的磨粒通过研具对工件表面进行包括物理和化学综合作用的微量切削，是工件光整、精密加工的重要手段之一，可以获得0.001mm以内的尺寸精度，表面粗糙度也可以达到纳米级别。在工件的研磨加工工艺中，从研磨装置到研磨工艺参数，再到研磨液的配置等，都对工件的表面质量有很大的影响，而研磨液更是影响工件表面质量的首要因素。
研磨液分水性和油性两种。高品质的研磨液应该具备以下特点：(1)良好的悬浮性，分散性要均匀，在规定的时间内不能产生沉淀、絮凝、分层等问题；(2)良好的流动性和润滑性，粘度低，易于操作；(3)稀释能力强，便于降低成本，提高生产、方便运输；(4)易清洗；(5)环保。
目前国内开发的研磨液还存在着一些问题，如悬浮分散能力较差；稀释能力较低；不易清洗；制备成本较高等问题，高端研磨液主要还是依靠进口。中国专利申请号02138718.4专利名称为“高悬浮力水溶性防锈研磨液，采用膨润土作为悬浮剂，其24h悬浮率在80％以上，但由于膨润土成分比较复杂且对其粒径不做严格限制，若与粒度较小的磨料制成研磨液将极大地影响其研磨效果，影响加工工件表面的质量，且其制备方法对温度和真空度要求较高，制作成本较高。专利号为201110143348.2的中国专利“永悬浮钻石研磨液”采用80％～90％的烷烃作悬浮剂制备成油性的研磨液，不易清洗，且废液难以回收。专利号为201510880294.6的中国专利“一种悬浮型研磨油及其制备方法”所制备的油性研磨液也同样存在制备成本高、不易清洗、稀释能力弱等问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种悬浮型水性研磨液的制备方法。该方法利用亚纳米级的蒙脱石为悬浮剂，利用其颗粒的胶体分散和片层状吸附特性，加入磨料微粉使用时，悬浮分散的蒙脱石胶体会对磨料微粉起到一种悬浮，吸附作用，由于蒙脱石胶体的稳定性，研磨液即使稀释20倍以上也有良好的悬浮效果，从而达到磨料微粉悬浮性好、粘度低、加工精度高的效果，具有原料易得、价廉、稀释能力强、易清洗等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制备亚纳米级蒙脱石悬浮液，具体过程为：将蒙脱石粉与水按质量比(0.05～0.1)∶1混合均匀，然后进行重力沉降处理，吸取重力沉降后的上清液，得到蒙脱石悬浮液；或者，将蒙脱石粉与水按质量比(0.05～0.1)∶1混合均匀，然后进行离心分离处理，吸取离心分离后的上清液，得到亚纳米级蒙脱石悬浮液；所述亚纳米级蒙脱石悬浮液中蒙脱石的粒径不大于1μm；
步骤二、将分散剂、螯合剂、润滑剂、防锈剂与水按质量比(0.1～2)∶(0.1～1)∶(1～5)∶(0.5～1)∶10混合均匀，得到混合物；
步骤三、将步骤一中所述亚纳米级蒙脱石悬浮液与步骤二中所述混合物按质量比(8～10)∶1混合均匀，得到悬浮型水性研磨液。
上述的一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述重力沉降处理的时间为48h。
上述的一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，所述离心分离处理的速率为5000r/min～6000r/min，所述离心分离处理的时间为4min～6min。
上述的一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述水为纯水或去离子水。
上述的一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，步骤二中所述分散剂为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种以上。
上述的一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，步骤二中所述螯合剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠和酒石酸中的任意一种或两种以上。
上述的一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，步骤二中所述润滑剂为甘油、平平加和硬脂酸纳中的任意一种或两种以上。
上述的一种悬浮型水性研磨液的制备方法，其特征在于，步骤二中所述防锈剂为苯并三氮唑、柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种以上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明利用蒙脱石为悬浮剂。蒙脱石是由中间为铝氧八面体，上下为硅氧四面体所组成的的层状矿物，我国的辽宁、黑龙江、吉林、河北、河南、浙江等地都有产出，产地较多，来源丰富。其吸水性很强，吸水后其体积膨胀而增大几倍至十几倍，具很强的吸附力和离子交换能力。硬度很低，介于2-2.5之间，不会对加工工件产生划伤。
2、本发明通过重力沉降分级或离心分级获得亚纳米级蒙脱石作为悬浮剂，主要是利用亚纳米级蒙脱石颗粒的胶体分散和片层状吸附特性，加入磨料微粉使用时，悬浮分散的蒙脱石胶体会对磨料微粉起到一种悬浮吸附作用，由于蒙脱石胶体的稳定性研磨液即使稀释20倍以上也有良好的悬浮效果。从而达到磨料微粉悬浮性好、粘度低、加工精度高的效果，具有原料易得、价廉、稀释能力强、易清洗等优点。
3、本发明中所优选的分散剂为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种以上。可使研磨液具有很好的分散性，用于均匀分散磨料颗粒，防止磨料颗粒凝聚沉降，在很大程度上提高了研磨速率和研磨质量。
4、本发明中所优选的螯合剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠和酒石酸中的任意一种或两种以上。螯合剂能与配位金属离子形成环状结构，金属离子被络合后失去了原有的游离金属离子性质，在研磨过程中将随着研磨液的流动离开加工工件表面，达到去除金属离子的效果。
5、本发明中所优选的润滑剂为甘油、平平加和硬脂酸纳中的任意一种或两种以上。润滑剂主要是防止在研磨过程中机械作用过大，对工件起到一种缓冲保护的作用。
6、本发明中所优选的防锈剂为苯并三氮唑、柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种以上。主要用于防止加工金属工件的过度腐蚀和铜合金的变色。
7、本发明中所优选的水为纯水或去离子水。之所以对水质要求较高，主要是因为水中的杂质离子会破坏蒙脱石胶体的稳定性，从而对研磨液的悬浮稳定性产生不利的影响。
8、本发明制备的水性悬浮研磨液的pH值为中性，无腐蚀性，不会对人员操作造成皮肤上的伤害，具有绿色、安全、环保、成本低等优点。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
本发明悬浮型水性研磨液的制备方法包括以下步骤：步骤一、制备亚纳米级蒙脱石悬浮液，具体过程为：将蒙脱石粉与水(优选为纯水或去离子水)按质量比(0.05～0.1)∶1混合均匀，然后进行重力沉降处理，重力沉降处理的时间优选为48h，吸取重力沉降后的上清液，得到蒙脱石悬浮液；或者，将蒙脱石粉与水按质量比(0.05～0.1)∶1混合均匀，然后进行离心分离处理，离心分离处理的速率优选为5000r/min～6000r/min，所述离心分离处理的时间优选为4min～6min，吸取离心分离后的上清液，得到亚纳米级蒙脱石悬浮液；经重力沉降或离心分离方法制得的亚纳米级蒙脱石悬浮液中蒙脱石的粒径均不大于1μm；步骤二、将分散剂(优选为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种以上)、螯合剂(优选为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠和酒石酸中的任意一种或两种以上)、润滑剂(优选为甘油、平平加和硬脂酸纳中的任意一种或两种以上)、防锈剂(优选为苯并三氮唑、柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种以上)与水按质量比(0.1～2)∶(0.1～1)∶(1～5)∶(0.5～1)∶10混合均匀，得到混合物；步骤三、将步骤一中所述亚纳米级蒙脱石悬浮液与步骤二中所述混合物按质量比(8～10)∶1混合均匀，得到悬浮型水性研磨液。本发明利用亚纳米级的蒙脱石为悬浮剂，利用其颗粒的胶体分散和片层状吸附特性，加入磨料微粉使用时，悬浮分散的蒙脱石胶体会对磨料微粉起到一种悬浮，吸附作用，由于蒙脱石胶体的稳定性，研磨液即使稀释20倍以上也有良好的悬浮效果，从而达到磨料微粉悬浮性好、粘度低、加工精度高的效果，具有原料易得、价廉、稀释能力强、易清洗等优点。
实施例1
本实施例制备悬浮型水性研磨液所选用的原料分别为：蒙脱石粉，分散剂：聚乙二醇6000，螯合剂：柠檬酸，润滑剂：甘油，防锈剂：苯并三氮唑，水：纯水。本实施例利用上述原料制备悬浮型水性研磨液的方法包括以下步骤：
步骤一、制备亚纳米级蒙脱石悬浮液，具体过程为：将蒙脱石粉与水按质量比0.05∶1混合均匀，然后进行重力沉降处理，重力沉降48h后由上至下吸取上清液，高度每隔5厘米取样进行粒度测试，吸取粒径小于1μm的蒙脱石悬浮液；
步骤二、将分散剂、螯合剂、润滑剂、防锈剂与水按质量比1∶0.2∶2∶0.5∶10混合均匀，得到混合物；步骤三、将步骤一中所述亚纳米级蒙脱石悬浮液与步骤二中所述混合物按质量比9∶1混合均匀，得到悬浮型水性研磨液。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处仅在于：步骤二中所述分散剂为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素或十二烷基苯磺酸钠，或者为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上；所述螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠或酒石酸，或者为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠和酒石酸中的两种以上；所述润滑剂为平平加或硬脂酸纳，或者为甘油、平平加和硬脂酸纳中的两种以上；所述防锈剂为柠檬酸钠或十二烷基苯磺酸钠，或者为苯并三氮唑、柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
实施例3
本实施例制备悬浮型水性研磨液所选用的原料分别为：蒙脱石粉，分散剂：羧甲基纤维素，螯合剂：柠檬酸，润滑剂：平平加，防锈剂：十二烷基苯磺酸钠，水：纯水。本实施例利用上述原料制备悬浮型水性研磨液的方法包括以下步骤：
步骤一、制备亚纳米级蒙脱石悬浮液，具体过程为：将蒙脱石粉与水按质量比0.08∶1混合均匀，然后进行重力沉降处理，然后进行重力沉降处理，重力沉降48h后由上至下吸取上清液，高度每隔5厘米取样进行粒度测试，吸取粒径小于1μm的蒙脱石悬浮液；
步骤二、将分散剂、螯合剂、润滑剂、防锈剂与水按质量比0.5∶0.2∶1∶1∶10混合均匀，得到混合物；步骤三、将步骤一中所述亚纳米级蒙脱石悬浮液与步骤二中所述混合物按质量比9.2∶1混合均匀，得到悬浮型水性研磨液。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处仅在于：步骤二中所述分散剂为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000或十二烷基苯磺酸钠，或者为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上；所述螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠或酒石酸，或者为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠和酒石酸中的两种以上；所述润滑剂为甘油或硬脂酸纳，或者为甘油、平平加和硬脂酸纳中的两种以上；所述防锈剂为苯并三氮唑或柠檬酸钠，或者为苯并三氮唑、柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
实施例5
本实施例制备悬浮型水性研磨液所选用的原料分别为：蒙脱石粉，分散剂：四甲基氢氧化铵，螯合剂：乙二胺四乙酸二钠，润滑剂：甘油，防锈剂：柠檬酸钠，水：去离子水。本实施例利用上述原料制备悬浮型水性研磨液的方法包括以下步骤：
步骤一、制备亚纳米级蒙脱石悬浮液，具体过程为：将蒙脱石粉与水按质量比0.1∶1混合均匀，然后进行离心分离处理，离心分离速率为6000r/min，离心分离时间为4min，吸取离心分离后的上清液，得到粒径不大于1μm的亚纳米级蒙脱石悬浮液；
步骤二、将分散剂、螯合剂、润滑剂、防锈剂与水按质量比0.1∶0.1∶1∶0.5∶10混合均匀，得到混合物；步骤三、将步骤一中所述亚纳米级蒙脱石悬浮液与步骤二中所述混合物按质量比8∶1混合均匀，得到悬浮型水性研磨液。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
实施例6
本实施例与实施例5的不同之处仅在于：步骤二中所述分散剂为六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素或十二烷基苯磺酸钠，或者为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上；所述螯合剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸或酒石酸，或者为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠和酒石酸中的两种以上；所述润滑剂为平平加或硬脂酸纳，或者为甘油、平平加和硬脂酸纳中的两种以上；所述防锈剂为苯并三氮唑或十二烷基苯磺酸钠，或者为苯并三氮唑、柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
实施例7
本实施例制备悬浮型水性研磨液所选用的原料分别为：蒙脱石粉，分散剂：六偏磷酸钠，螯合剂：乙二胺四乙酸，润滑剂：甘油，防锈剂：柠檬酸钠，水：去离子水。本实施例利用上述原料制备悬浮型水性研磨液的方法包括以下步骤：
步骤一、制备亚纳米级蒙脱石悬浮液，具体过程为：将蒙脱石粉与水按质量比0.05∶1混合均匀，然后进行离心分离处理，离心分离速率为5000r/min，离心分离时间为6min，吸取离心分离后的上清液，得到粒径不大于1μm的亚纳米级蒙脱石悬浮液；
步骤二、将分散剂、螯合剂、润滑剂、防锈剂与水按质量比2∶1∶5∶1∶10混合均匀，得到混合物；步骤三、将步骤一中所述亚纳米级蒙脱石悬浮液与步骤二中所述混合物按质量比10∶1混合均匀，得到悬浮型水性研磨液。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处仅在于：步骤二中所述分散剂为四甲基氢氧化铵、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素或十二烷基苯磺酸钠，或者为四甲基氢氧化铵、六偏磷酸钠、聚乙二醇6000、羧甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上；所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠或酒石酸，或者为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠和酒石酸中的两种以上；所述润滑剂为平平加或硬脂酸纳，或者为甘油、平平加和硬脂酸纳中的两种以上；所述防锈剂为苯并三氮唑或十二烷基苯磺酸钠，或者为苯并三氮唑、柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的两种以上。
向本实施例所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，静置一个月后溶液的悬浮率仍为100％。
对比例1
本对比例研磨液与实施例1的区别仅在于：未制备亚纳米级蒙脱石悬浮液，所添加的悬浮剂为常规粒度的蒙脱石粉的水溶液。
分别向实施例1与对比例1所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，测试溶液的悬浮性能。经实施例1与对比例1对比试验可知，对比例1中添加有常规粒度的蒙脱石粉，24h后即出现了沉底分层的现象，主要是由于蒙脱粉中的大颗粒出现了重力沉降，同时带动磨料颗粒下沉。而实施例1溶液静置一个月后悬浮率仍为100％。
对比例2
本对比例研磨液与实施例1的区别仅在于：不添加蒙脱石粉。
分别向实施例1与对比例2所制备的悬浮型水性研磨液中加入平均粒度为14μm的碳化硅磨料微粉，搅拌均匀静置，测试溶液的悬浮性能。经实施例1与对比例2对比试验可知，对比例2中不添加悬浮剂蒙脱石粉，研磨液的粘度很小，对磨料颗粒的悬浮效果很差，磨料微粉0.5h内就出现了分层的现象。而实施例1溶液静置一个月后悬浮率仍为100％。
由此可知，本发明通过重力沉降分级或离心分级获得亚纳米级蒙脱石作为悬浮剂，主要是利用亚纳米级蒙脱石颗粒的胶体分散和片层状吸附特性，加入磨料微粉使用时，悬浮分散的蒙脱石胶体会对磨料微粉起到一种悬浮吸附作用，由于蒙脱石胶体的稳定性研磨液即使稀释20倍以上也有良好的悬浮效果。从而达到磨料微粉悬浮性好、粘度低、加工精度高的效果，具有原料易得、价廉、稀释能力强、易清洗等优点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。