一種光學玻璃延性域加工專用磨削液及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種光學玻璃延性域加工專用磨削液的制備方法，步驟為：在室溫下，將碳酸鈉加入水中，攪拌；加熱，在持續攪拌下依次加入四硼酸鉀，苯駢三氮唑，六次甲基四胺和鉬酸鈉；加熱，依次加入三乙醇胺和聚乙二醇；在攪拌下將液體冷卻到室溫，再繼續攪拌5-30分鐘，即獲得一種光學玻璃延性域加工專用磨削液。本發明專利技術的方法制備的磨削液在具備良好的冷卻、潤滑、防銹和清洗功能的同時，通過磨削液中的成分對光學玻璃表面實現化學改性，打破光學玻璃的微觀網絡結構，改變了材料表面的物質形態，弱化了結合鍵的鍵能，降低光學玻璃表面的硬度，提高光學玻璃的脆—延性轉化的臨界磨削深度值，降低了工業實現光學玻璃延性域加工的難度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及超精密加工及光學加工
，具體涉
技術介紹
光學玻璃具有特定的光學常數、高透明性、物理及化學上的高均勻性、光學常數的一致性、較高的機械強度和熱穩定性、化學穩定性、隔熱、低膨脹系數、低密度、耐腐蝕、耐磨損等特點，在航空航天、信息、微電子、紡織、儀器、化工、機械、軍事等領域得到了廣泛的應用。隨著其應用范圍越來越廣以及科技的不斷進步，對光學玻璃零件的表面質量、精度及形狀有了越來越高的要求。光學玻璃屬于硬脆材料，可加工性差，主要通過磨削、研磨、拋光等方法進行加工。 傳統的磨削方法對光學玻璃的材料去除方式主要是以脆性去除為主，容易產生微裂紋，很難形成納米級的光學表面。為獲得高質量、低損傷的光學玻璃加工表面，20世紀80年代末， 在對硬脆材料加工方法作了大量探索和嘗試的基礎上，出現了延性域磨削加工方法，即對材料進行切削時，材料以塑性變形的方式被去除，得到低粗糙度的光滑表面。對于脆性材料的延性域磨削，其磨削表面質量相似甚至優于研磨、拋光所獲得的，這樣就可以省去研磨、 拋光工序，提高加工效率，節約加工成本，而且能很好地控制加工件的形狀和精度。根據眾多研究者的理論分析，為實現延性域磨削，磨削過程中需要磨粒的切削深度要小于脆-延性轉化的臨界切削深度，實現微米級甚至納米級材料去除，這就給現有磨削設備提出了非常高的要求，普通加工設備條件下光學玻璃延性域磨削難以實現，導致加工成本較高。從材料去除能量角度來講，要實現光學玻璃的延性域材料去除,至少需要對材料施加能夠破壞Si-O結合勢能的能量，因此如果在磨削過程中能夠弱化Si-O結合勢能，將機械去除的能量降低，從而就可以降低由于材料脆性去除而產生的微裂紋，提高光學玻璃的加工質量。弱化Si-O的結合勢能的最主要方法之一是化學改性法，即在磨削過程中通過磨削液成分對光學玻璃的化學作用，打破光學玻璃的微觀網絡結構，降低結合鍵的鍵能，從而實現對光學玻璃的延性域磨削。為實現這種動態平衡，磨削液成分對光學玻璃表面的化學改性作用起著至關重要的作用。但是現在市場上現有的傳統磨削液主要用來降低磨削過程中的摩擦程度及切削溫度，帶走砂輪、工件和機床上的熱量，幫助排屑，并去除附在工件、刀具和設備上的磨削殘留物，防止機床、刀具、工件、夾具受空氣、水分、酸等介質的腐蝕，即起到潤滑、冷卻、滲透、清洗以及防銹作用。目前還沒有能夠實現對光學玻璃表面進行改性，從而實現光學玻璃延性域磨削的專用磨削液，因此目前光學玻璃的延性域磨削技術受到設備技術水平的左右，實現起來難度很大，大多數還停留在實驗室階段，嚴重限制光學玻璃延性域磨削技術在工業各個領域的進一步應用。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種光學玻璃延性域加工專用磨削液。本專利技術的第二個目的是提供一種光學玻璃延性域加工專用磨削液的制備方法。本專利技術的技術方案概述如下一種光學玻璃延性域加工專用磨削液的制備方法，包括如下步驟( I)按質量百分比稱取碳酸鈉O. 1%_10%、聚乙二醇O. 5%_3%、三乙醇胺O. 5%_3%、四硼酸鉀O. 5%_5%、鑰酸鈉O. 5%-3%、苯駢三氮唑O. 1%_2%、六次甲基四胺O. 1%_1%，余量為水；(2)在室溫下，將碳酸鈉加入水中，攪拌5-30分鐘；(3)將步驟(2)獲得的液體加熱至50-60°C，在持續攪拌下依次加入四硼酸鉀，苯駢三氮唑，六次甲基四胺和鑰酸鈉，上述四個組份每個組份加入的間隔時間為5-30分鐘， 加入所述鑰酸鈉后再繼續攪拌5-45分鐘；(4)將步驟(3)獲得的液體加熱至70-80°C，在持續攪拌下依次加入三乙醇胺和聚乙二醇，上述兩個組份加入間隔時間為5-45分鐘，加入所述聚乙二醇后再攪拌10-30分鐘； 所述聚乙二醇的平均分子量為570-630 ；(5)在攪拌下將步驟(4)獲得的液體冷卻到室溫，再繼續攪拌5-30分鐘，即獲得一種光學玻璃延性域加工專用磨削液。優選的是步驟(I)為按質量百分比稱取碳酸納1%-7%、聚乙二醇1%_2%、二乙醇胺O. 5%-0. 8%、四硼酸鉀O. 5%、鑰酸鈉O. 5%-1%、苯駢三氮唑O. 6%-1. 5%、六次甲基四胺O.4%-0. 6%，余量為水。步驟(2)中攪拌時間較好的是8-12分鐘。步驟(3)較好的是將步驟(2)獲得的液體加熱至50_60°C，在持續攪拌下依次加入四硼酸鉀，苯駢三氮唑，六次甲基四胺和鑰酸鈉，上述四個組份每個組份加入的間隔時間為5-8分鐘，加入所述鑰酸鈉后再繼續攪拌15分鐘。上述方法制備的光學玻璃延性域加工專用磨削液。本專利技術的優點本專利技術的方法制備的磨削液在具備良好的冷卻、潤滑、防銹和清洗功能的同時，通過磨削液中的成分對光學玻璃表面實現化學改性，打破光學玻璃的微觀網絡結構，改變了材料表面的物質形態，弱化了結合鍵的鍵能，降低光學玻璃表面的硬度，進而提高光學玻璃的脆-延性轉化的臨界磨削深度值，大大降低了工業實現光學玻璃延性域加工的難度。本專利技術能夠實現利用低一精度級別的加工設備實現光學玻璃器件的超精密、超光滑表面的加工，大大降低了高質量光學玻璃元器件的加工成本。另一方面，由于本專利技術磨削液防銹性能達到30天(單片)，可滿足上下工序間加工機床及夾具等的防銹要求，無需另作防銹處理。由于本專利技術磨削液是通過碳酸鈉、三乙醇胺、四硼酸鉀、鑰酸鈉、苯駢三氮唑、六次甲基四胺等化學藥品綜合作用來取代傳統磨削液中的亞硝酸鹽、磷酸鹽，避免了對人體的傷害，同時對環境的污染也被降到了最低，因此本專利技術磨削液為綠色環保型磨削液。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步的說明。下面的實施例是為了使本領域的技術人員能夠更好地理解本專利技術，但不對本專利技術作任何限制。實施例I一種光學玻璃延性域加工專用磨削液的制備方法，包括如下步驟( I)按質量百分比稱取碳酸鈉1%、平均分子量為570的聚乙二醇1%、三乙醇胺O. 5%、四硼酸鉀O. 5%、鑰酸鈉1%、苯駢三氮唑O. 6%、六次甲基四胺O. 6%，余量為水；(2)在室溫下，將碳酸鈉加入水中，攪拌8分鐘；(3)將步驟(2)獲得的液體加熱至50°C，在持續攪拌下依次加入四硼酸鉀，苯駢三氮唑，六次甲基四胺和鑰酸鈉，上述四個組份每個組份加入的間隔時間為5分鐘，加入所述鑰酸鈉后再繼續攪拌15分鐘；(4)將步驟(3)獲得的液體加熱至70°C，在持續攪拌下依次加入三乙醇胺和聚乙二醇，上述兩個組份加入間隔時間為5分鐘，加入所述聚乙二醇后再攪拌10分鐘；(5)在攪拌下將步驟(4)獲得的液體冷卻到室溫，再繼續攪拌8分鐘，即獲得一種光學玻璃延性域加工專用磨削液。實施例I的方法制備的一種光學玻璃延性域加工專用磨削液的參數見表I。表I磨削液的參數本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學玻璃延性域加工專用磨削液的制備方法，其特征是包括如下步驟：（1）按質量百分比稱取：碳酸鈉0.1%?10%、平均分子量為570?630的聚乙二醇0.5%?3%、三乙醇胺0.5%?3%、四硼酸鉀0.5%?5%、鉬酸鈉0.5%?3%、苯駢三氮唑0.1%?2%、六次甲基四胺0.1%?1%，余量為水；（2）在室溫下，將碳酸鈉加入水中，攪拌5?30分鐘；（3）將步驟（2）獲得的液體加熱至50?60℃，在持續攪拌下依次加入四硼酸鉀，苯駢三氮唑，六次甲基四胺和鉬酸鈉，上述四個組份每個組份加入的間隔時間為5?30分鐘，加入所述鉬酸鈉后再繼續攪拌5?45分鐘；（4）將步驟（3）獲得的液體加熱至70?80℃，在持續攪拌下依次加入三乙醇胺和聚乙二醇，上述兩個組份加入間隔時間為5?45分鐘，加入所述聚乙二醇后再攪拌10?30分鐘；（5）在攪拌下將步驟（4）獲得的液體冷卻到室溫，再繼續攪拌5?30分鐘，即獲得一種光學玻璃延性域加工專用磨削液。

【技術特征摘要】
1.一種光學玻璃延性域加工專用磨削液的制備方法，其特征是包括如下步驟 (1)按質量百分比稱取 碳酸鈉0. 1%-10%、平均分子量為570-630的聚乙二醇0. 5%-3%、三乙醇胺0. 5%_3%、四硼酸鉀0. 5%-5%、鑰酸鈉0. 5%-3%、苯駢三氮唑0. 1%_2%、六次甲基四胺0. 1%_1%，余量為水； (2)在室溫下，將碳酸鈉加入水中，攪拌5-30分鐘； (3)將步驟(2)獲得的液體加熱至50-60°C，在持續攪拌下依次加入四硼酸鉀，苯駢三氮唑，六次甲基四胺和鑰酸鈉，上述四個組份每個組份加入的間隔時間為5-30分鐘，加入所述鑰酸鈉后再繼續攪拌5-45分鐘； (4)將步驟(3)獲得的液體加熱至70-80°C，在持續攪拌下依次加入三乙醇胺和聚乙二醇，上述兩個組份加入間隔時間為5-45分鐘，加入所述聚乙二醇后再攪拌10-30分鐘； (5)在攪拌下將步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：仇中軍，楊雪，伊萍，房豐洲，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：