一種水油兩溶金剛石研磨液及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于精密研磨、拋光加工領域，具體涉及一種水油兩溶金剛石研磨液及其制備方法。
【背景技術】
[0002]作為繼S1、GaAs之后的第三代半導體材料的GaN，其在器件上的應用被視為20世紀90年代半導體最重大的事件，它使半導體發(fā)光二極管與激光器上了一個新的臺階，然而在實際的應用中，GaN材料很難制得，必須在其他襯底材料上生長薄膜，目前作為生長GaN材料的襯底材料有很多，包括藍寶石、碳化硅、硅、氧化鎂等，而藍寶石是最主要的襯底材料。
[0003]藍寶石屏幕是人工合成的藍寶石玻璃，與傳統(tǒng)的玻璃顯示屏相比，藍寶石屏幕更堅硬、更抗劃，藍寶石屏幕以前一般用于高端腕表鏡面的制造和手機攝像頭，現(xiàn)在高端的手機有部分也選擇藍寶石屏幕，藍寶石屏幕由于其硬度較大，加工較困難。
[0004]目前常用于加工藍寶石的研磨液主要有水性(包括水基和醇基)和油性兩種。無論是水性或者油性的研磨液一般應滿足以下五個基本的條件:懸浮穩(wěn)定性好，去除率高，表面粗糙度低，易于清洗，環(huán)保。所謂懸浮穩(wěn)定性好是指研磨液在長期放置時，不會出現(xiàn)分層、失效等情況;所謂去除率高是指當研磨液用于減薄藍寶石晶片時，每分鐘去除的藍寶石晶片的厚度應較高;所謂表面粗糙度低是指用研磨液加工后的藍寶石表面的劃傷較少;所謂易清洗是指研磨液加工完藍寶石晶片時，晶片上的殘留物易于被洗掉;所謂環(huán)保是指研磨液中不存在對環(huán)境造成危害的成份，比如重金屬離子等。水性研磨液盡管易清洗，目前也能做出懸浮穩(wěn)定性較好的體系，但是由于其潤滑作用差，所以導致其去除率偏低，不利于加工效率的提高。油性體系盡管其去除率大于水性體系，但存在難清洗的問題。
[0005]因此申請?zhí)峁┝艘环N成本低、去除率高、懸浮穩(wěn)定性好、長時間放置不發(fā)生沉降現(xiàn)象的水油兩溶研磨液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、去除率高、懸浮穩(wěn)定性好的水油兩溶金剛石研磨液，提供該水油兩溶金剛石研磨液的制備方法則是本發(fā)明的另一個目的。
[0007]基于上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種水油兩溶金剛石研磨液，由以下重量百分比的原料制備而成:基礎油54-87%、乳化劑5-15%、助乳化劑5-10%、油品防老劑0.1-1%、金剛石磨料0.05-1.5%，余量為水。
[0008]優(yōu)選地，所述基礎油為Cll至C19的直鏈烷烴或/和支鏈烷烴。
[0009]優(yōu)選地，所述乳化劑為HLB值在3-10之間的非離子乳化劑聚氧乙烯醚衍生物、聚甘油酯衍生物或聚硅氧烷醇共聚物。
[0010]優(yōu)選地，所述聚氧乙烯醚衍生物為硬脂酸聚氧乙烯醚(5-10E0)、油酸聚氧乙烯醚(5-10E0)、油胺聚氧乙稀釀(5-10E0)、十二胺聚氧乙稀釀(5-10E0)、十八胺聚氧乙釀(5-10E0)、月桂酸聚氧乙烯醚(5-10E0)、聚氧乙烯(5-10E0)羊毛醇醚、聚氧乙烯(5-10E0)失水山梨醇單油酸酯、聚氧乙烯30聚羥基硬脂酸酯、聚氧乙烯醚-8蜂蠟、蓖麻油聚氧乙烯醚(5-10E0)中的一種或兩種。
[0011]優(yōu)選地，所述聚甘油酯衍生物為聚甘油-3雙異硬脂酸脂、聚甘油-2-異硬脂酸脂、聚甘油-2-三異硬脂酸酯中的一種或兩種。
[0012]優(yōu)選地，所述聚硅氧烷醇共聚物為月桂基甲基聚硅氧烷共聚醇。
[0013]優(yōu)選地，所述助乳化劑為HLB值在1-5之間的表面活性劑月桂酸、硬脂酸、油酸、油酸二乙醇酰胺、椰油酸二乙醇酰胺、硬脂酸單甘油酯、硬脂酸雙甘油酯、油酸單甘油酯、油酸雙甘油酯、失水山梨醇單油酸酯、油酸聚氧乙烯醚(2E0)、硬脂酸酸聚氧乙烯醚(2E0)、油胺聚氧乙烯醚(2E0)、十八胺聚氧乙烯醚(2E0)中的一種或兩種及以上。
[0014]優(yōu)選地，所述油品防老劑為2，6-二叔丁基混合酚或2，6-二叔丁基-2-二甲氨基對甲酚。
[0015]優(yōu)選地，所述金剛石磨料為0.1-1 Ομπι的多晶金剛石微粉、0.I _50μπι的類多晶金剛石微粉或0.1-50 μπι單晶金剛石微粉。
[0016]上述水油兩溶金剛石研磨液的制備方法，步驟為:
(1)將基礎油、乳化劑、助乳化劑和油品防老劑混合后倒入反應釜中，70°C下攪拌10-20min；
(2)將金剛石磨料加入至水中，置于超聲波內(nèi)并攪拌1min得混合液；
(3)將分散有金剛石磨料的混合液緩慢加入到反應釜中，70°C下攪拌30min后，攪拌降溫至室溫，即制得水油兩溶金剛石研磨液。
[0017]與現(xiàn)有的研磨液相比，本發(fā)明提供的研磨液具有以下優(yōu)點:
(1)本發(fā)明提供的水油兩溶金剛石研磨液既具有油性研磨液潤滑性好的性能，又具有水性研磨液的易清洗性能，成功解決了目前水性研磨液去除率低和油性研磨液難清洗的缺占.V ，
(2)該研磨液通過調(diào)節(jié)水的加入量，可以將研磨液的粘度從10cp調(diào)整到5000cp，從而解決不同粒度金剛石磨料在研磨液體系穩(wěn)定懸浮的問題，該研磨液長時間放置不會出現(xiàn)金剛石磨料分層，沉淀的現(xiàn)象；
(3)傳統(tǒng)研磨液需要加入無機懸浮劑或高分子的聚合物來提高粘度，在使用過程中研磨液的粘度隨溫度的變化較小，在研磨拋光過程中會出現(xiàn)產(chǎn)生的廢肩無法順利排出的現(xiàn)象，從而導致加工工件表面光潔度低的現(xiàn)象;而本發(fā)明的水油兩溶金剛石研磨液粘度會隨著溫度的升高發(fā)生明顯的下降現(xiàn)象，由于研磨拋光過程會摩擦生熱，水油兩溶金剛石研磨液的粘度會隨著研磨盤溫度的升高而下降，不會因為研磨液粘度高而出現(xiàn)排肩難的現(xiàn)象，進而保證加工工件高的表面光潔度；
(4)利用本發(fā)明提供的水油兩溶金剛石研磨液對藍寶石進行加工時，該水油兩溶性研磨液的研磨速率高，以3μπι類多晶金剛石為例，可以達到1.31μπι/π?η的速度;體系的懸浮穩(wěn)定狀態(tài)好，長時間放置不產(chǎn)生沉降現(xiàn)象;研磨液易清洗并且環(huán)保，用水沖洗即可，不需要用異丙醇進一步的擦拭;采用該體系高粘度的研磨液仍具有很好的排肩性能;具有成本低、去除率高、懸浮穩(wěn)定性好、長時間放置不發(fā)生沉降現(xiàn)象、表面粗糙度低，易清洗環(huán)保等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0019]實施例1
一種水油兩溶金剛石研磨液，由以下重量百分比的原料制備而成:C16異構烷烴86.2%、硬脂酸聚氧乙烯醚(5-10E0) 5%、油酸聚氧乙烯醚(2E0) 5%、2，6_二叔丁基混合酚0.3%、0.5μπι單晶金剛石微粉1.5%，余量為水。
[0020](I)將基礎油、乳化劑、助乳化劑和油品防老劑混合均勻后倒入反應釜中，加熱反應釜，在70°C攪拌條件下加熱1min;
(2)將金剛石磨料加入至水中，置于超聲波內(nèi)并攪拌lOmin，使金剛石磨料分散均勻后取出得混合液；
(3)將分散有金剛石磨料的混合液緩慢加入到反應釜中，在70°C攪拌條件下加熱30min后，在攪拌條件下降至室溫，即制得水油兩溶金剛石研磨液。
[0021]按照上述配方及方法配制的水油兩溶金剛石研磨液使用旋轉粘度計測量其粘度為350cp，金剛石磨料在體系中長時間放置無明顯的沉降現(xiàn)象。在專用的單面研磨機(AM公司，型號ASL-400)上拋光2英寸*6片藍寶石晶片，研磨盤為樹脂銅盤，拋光壓力為312g/cm2，主盤轉速為80rmp，研磨液流量:3ml/min，拋光時間40min，拋光前藍寶石晶片表面粗糙度40.532nm，拋光后藍寶石晶表面粗糙度1.020nm，去除率為0.lOym/min。
[0022]實施例2
一種水油兩溶金剛石研磨液，由以下重量百分比的原料制備而成:C14至C19直鏈烷烴79.6%、油胺聚氧乙烯醚(5-1(^0) 4%、十二胺聚氧乙烯醚(5-10E0) 3%、硬脂酸2%、油酸3%、2，6-二叔丁基-2-二甲氨基對甲酚0.2%、2.0 μπι多晶金剛石微粉1.2%，余量為水。
[0023]上述水油兩溶金剛石研磨液的制備方法參考實施例1，與實施例1的不同之處在于:步驟(I)中的加熱時間為20min。
[0024]按照上述方法配制的水油兩溶金剛石研磨液使用旋轉粘度計測量其粘度為550cp，金剛石磨料在體系中長時間放置無明顯的沉降現(xiàn)象。在專用的單面研磨機(AM公司，型號ASL-400)上拋光2英寸*6片藍寶石晶片，研磨盤為樹脂銅盤，拋光壓力為312g/cm2，主盤轉速為80rmp，研磨液流量:3ml/min，拋光時間1min，拋光前藍寶石晶片表面粗糙度
40.152nm，拋光后藍寶石晶表面粗糙度2.021nm，去除率為0.60ym/min。
[0025]實施例3
一種水油兩溶金剛石研磨液，由以下重量百分比的原料制備而成:C12異構烷烴80.0%、十八胺聚氧乙烯醚(5-10E0) 4%、月桂酸聚氧乙烯醚(5-10E0) 3%、油酸二乙醇酰胺3%、椰油酸二乙醇酰胺3%、2，6-二叔丁基混合酚0.3%、3.Ομπι類多晶金剛石微粉0.7%，余量為水。
[0026]上述水油兩溶金剛石研磨液的制備方法參考實施例1，與實施例1的不同之處在于:步驟(I)中的加熱時間為15min。
[0027]