本发明属于表面超精抛光技术领域，更具体地说，涉及一种多晶金刚石水基抛光液及其制备方法。
背景技术：
化学机械抛光(CMP)是实现硬质材料表面平整化的实用技术和核心，而抛光液是抛光技术中的重要因素，其性能的好坏直接影响到抛光后的材料表面质量。随着精密加工业的发展，近年来金刚石抛光液发展很快。金刚石抛光液是抛光硬质合金、陶瓷、蓝宝石、玻璃等坚硬材料的理想磨液。金刚石抛光液较硅溶胶等抛光液的抛光效率高出几倍，表面粗糙度能够显著降低；而水性金刚石抛光液较油性抛光液环保低毒、后处理简单；多晶金刚石具有硬度高、韧性好、高切削力、低划伤等优点，为类球型状，每颗微粒都有很多不规则的磨削面，在研磨过程中采用单颗粒多点研磨，较单晶金刚石相比，可避免金刚石的脆断和磨削面的过少，从而保证了磨削过程中的速率和效率都比较高，但是由于纳米金刚石颗粒具有很高的比表面能，处于一种热力学不稳定的状态，稳定分散纳米金刚石颗粒是发挥纳米金刚石优异性能的关键。纳米金刚石颗粒容易自发团聚，致使抛光液体系的稳定性较差，影响抛光效果，限制了金刚石抛光液的应用。
技术实现要素：
鉴于此，本发明的目的在于提供一种稳定分散性好，抛光精度高、效果好、使用寿命长的多晶金刚石水基抛光液及其制备方法。
一种多晶金刚石水基抛光液，由下列重量分数的组分组成：所述的各原料所占重量百分比：精密分级制得的粒度分布为10-300nm表面改性多晶纳米金刚石微粉：0.005-5％、悬浮液：95％-99.995％。
一种多晶金刚石水基抛光液的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，多晶金刚石微粉表面改性，用精密分级制得多晶纳米金刚石，利用羟基羧酸对金刚石进行表面改性润湿处理，制得改性的多晶金刚石微粉。
步骤2，配制悬浮液：水、悬浮剂、悬浮助剂、表面活性剂、螯合剂进行调配，用乳化机搅拌均匀，再加入防腐剂、消泡剂，用搅拌器搅拌均匀，pH调节剂调pH为2-11，得到性能均一的悬浮液。
步骤3，将金刚石微粉和悬浮液混合并分散，分散方法可采用机械搅拌分散、超声波分散、机械研磨和球磨、高能处理法中的一种或多种的配合。分散时间为1-2小时。
所述的多晶纳米金刚石微粉的表面改性润湿剂为羟基羧酸。包括脂肪族羟基酸和芳香族羟基酸，具体的柠檬酸、苹果酸、没食子酸、酒石酸、乳酸、水杨酸中的一种或多种。
所述的悬浮液对应各原料所占重量百分比：水：89-99％，悬浮剂：0.01-5.5％，悬浮助剂：0.01-1％，表面活性剂：0.1-5％，消泡剂：0.1-3％，螯合剂：0.1-5％，防腐剂：0.1-2％， pH调节剂：0.1-1％。
所述的悬浮剂为水溶性纤维素及其衍生物、膨润土及其衍生物、沉淀白炭黑、气相白炭黑、有机粘土中的一种或多种。悬浮助剂为甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、乙二胺、三乙胺中的一种或多种。
所述的表面活性剂为聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、丙三醇、1-缩二乙二醇、三乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种或多种。
所述的消泡剂为乙醇、辛醇、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、高碳醇脂肪酸酯复合物DSA-5、油酸、乳化二甲基硅油中的一种或多种；螯合剂为所述的螯合剂为所述的螯合剂为胺类(例如二元胺、三元胺)、二元羧酸、氨基酸中的一种或多种。
所述的防腐剂为脱氢醋酸钠、2-苯基苯酚钠盐、对羟基苯甲酸乙酯钠、山梨酸钾、苯甲酸钠、异噻唑啉酮、次氯酸钙中的一种或多种。
所述的悬浮液的pH范围为2-11，所述的pH调节剂为有机酸(例如甲酸、乙酸、丙酸和草酸)、无机酸(例如磷酸、硫酸、盐酸)、无机碱(例如氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、氨水、六偏磷酸钠)、有机碱(一乙醇胺、三乙醇胺)中的一种或多种。
本发明的有益效果如下：
1.本发明采用表面改性剂对多晶金刚石进行表面化学改性，然后加入自制的悬浮液使纳米金刚石在溶液中进行均匀分散，从而使制得的金刚石抛光液具有良好的分散稳定性。
2.本发明的多晶金刚石抛光液制备工艺简单，只需将多晶金刚石和悬浮液混合使其分散均匀。自制悬浮液的pH范围为2-11，较佳的为6-10。
本发明具有上述组成的多晶金刚石水基抛光液，金刚石微粉分散稳定性好，不团聚，抛光速率高、低粗糙，材料表面平整度高，使用寿命长。
本发明的多晶金刚石抛光液，可实现硬质合金、陶瓷、蓝宝石、玻璃等坚硬物质材料表面的高精度加工。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行进一步的说明。
实施例1：
将由精密分级制得的粒径为100nm的纯度为99.9％以上的多晶金刚石微粉用表面改性润湿剂进行表面改性处理；将对应各原料所占重量百分比配制悬浮液：水95％、悬浮剂2％、悬浮助剂占1％、表面活性剂0.3％、消泡剂0.2％、螯合剂1％、混合均匀，加入防腐剂0.5％，pH调节剂调节pH值为8.5，制得悬浮液；对应各原料所占重量百分比配制抛光液：自制的悬浮液99.6％，加入改性后的金刚石微粉0.4％，超声分散，得金刚石含量为0.4％的抛光液。
所述的表面改性润湿剂为乳酸；所述的悬浮剂为羧甲基纤维素；所述的悬浮助剂为乙二醇；所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的消泡剂为辛醇；所述的螯合剂为甘氨酸；所述的pH调节剂为三乙醇胺；所述的防腐剂为山梨酸钾。
测定上述抛光液的沉降值为0。
实施例2：
将由精密分级制得的粒径为100nm的纯度为99.9％以上的多晶金刚石微粉用羟基羧酸进行表面改性处理；将对应各原料所占重量百分比配制悬浮液：水96.5％、悬浮剂1％、悬浮助剂0.5％、表面活性剂0.3％、消泡剂0.2％、螯合剂1％、混合均匀，加入防腐剂0.5％制得悬浮液，pH调节剂调节pH值为8.5；对应各原料所占重量百分比配制抛光液：取自制的悬浮液99.6％，加入改性后的金刚石微粉0.4％，超声分散，得金刚石含量为0.4％的抛光液。
所述的表面改性润湿剂为酒石酸；所述的悬浮剂为羧甲基纤维素；所述的悬浮助剂为丙三醇；所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚；所述的消泡剂为油酸；所述的螯合剂为甘氨酸；所述的pH调节剂为氢氧化钾；所述的防腐剂为山梨酸钾。
测定上述抛光液的沉降值为1。
实施例3：
将由精密分级制得的粒径为100nm的纯度为99.9％以上的多晶金刚石微粉用羟基羧酸进行表面改性处理；将对应各原料所占重量百分比配制悬浮液：水95％、悬浮剂1.5％、悬浮助剂1％、表面活性剂0.3％、消泡剂0.5％、螯合剂2％、混合均匀，加入防腐剂0.2％制得悬浮液，pH调节剂调节pH值为8.5；对应各原料所占重量百分比配制抛光液：取自制的悬浮液99.6％，加入改性后的金刚石微粉0.4％，超声分散，得金刚石含量为0.4％的抛光液。
所述的表面改性润湿剂为苹果酸；所述的悬浮剂为羧甲基纤维素；所述的悬浮助剂为乙二醇；所述的表面活性剂为聚乙二醇；所述的消泡剂为辛醇：所述的螯合剂为甘氨酸；所述的pH调节剂为三乙胺；所述的防腐剂为山梨酸钾。
测定上述抛光液的沉降值为2。
按实施例1-3配制的高纯度多晶纳米金刚石抛光液进行抛光实验，抛光后的表面在60W的日光灯下观察没有划痕和蚀坑，在常温下可保存六个月。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均为本发明的保护范围。