一種鋁合金堿性研磨液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金堿性研磨液。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前鋁合金已成為3C產(chǎn)品最主要外殼材料之一，它具備強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、易加工 成型及電磁屏蔽等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足3C產(chǎn)品發(fā)展要求。雖然鋁合金作為外殼材料能源消耗較 大，但其造成的環(huán)境污染及材料再回收利用等方面均優(yōu)于塑料外殼。特別是近年來，鋁合金 材料已大量應(yīng)用于手機(jī)外殼。
[0003] 鋁合金外殼要獲得超光滑無損傷的表面，通常采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法，即 化學(xué)作用與機(jī)械作用相結(jié)合的方法。CMP研磨液可分為酸性、堿性兩種。目前工業(yè)生產(chǎn)中，多 采用酸性研磨液，但酸性研磨液易造成環(huán)境污染，且研磨后清洗困難，還會(huì)腐蝕設(shè)備，所以 堿性研磨液是目前發(fā)展的一大趨勢(shì)。本發(fā)明采用有機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值，不但能夠防止由于無機(jī) 堿調(diào)節(jié)帶來的金屬離子污染，而且它還可以與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成大分子量的胺 鹽，隨著機(jī)械作用脫離鋁合金表面，從而增強(qiáng)去除速率。而現(xiàn)有的堿性研磨液中往往需要加 入氧化劑來提高去除速率，而在堿性條件下，常用的氧化劑(雙氧水)極不穩(wěn)定，易分解，導(dǎo) 致研磨液品質(zhì)下降。本產(chǎn)品無需添加氧化劑，采用普通螯合劑與有機(jī)膦酸復(fù)配，其中有機(jī)膦 酸不但對(duì)金屬離子有著優(yōu)異的螯合能力，同時(shí)它也是一種緩蝕劑，在增加去除速率的同時(shí) 又保證了金屬的表面質(zhì)量，而且復(fù)配使用時(shí)可表現(xiàn)出理想的協(xié)同作用。
[0004] 鋁合金外殼超精密加工一般采用兩步或多步，即研磨-拋光-精拋。本發(fā)明適用于 研磨工序，研磨主要是為了去除鋁合金表面的較深的刀紋和表面缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種鋁合金表面加工專用堿性研磨液，以 解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，如磨削力不夠、表面質(zhì)量差(損傷、化學(xué)腐蝕、劃痕）、環(huán)境污染 嚴(yán)重等缺點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為：提供一種鋁合金堿性研磨液，所述研磨 液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組分：

[0008] 本發(fā)明中所述氧化鋁粉顆粒大小為4~6μπι。
[0009] 本發(fā)明中所述螯合劑為檸檬酸、酒石酸、丁二酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸、甘氨 酸，羥乙基乙二胺三乙酸其中一種。螯合劑能與配位金屬離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，金屬離子取代 配位原子上的氫(或鈉)而進(jìn)入螯合環(huán)中，形成絡(luò)合物，絡(luò)合后中心金屬離子即失去其原有 游離金屬離子性質(zhì)，在機(jī)械作用下，進(jìn)入研磨液中，隨著研磨液的流動(dòng)離開金屬表面，達(dá)到 去除的效果。
[0010] 本發(fā)明中所述金屬緩蝕劑為六次甲基四胺、硅酸鈉、苯并三氮唑、偏硅酸鈉、硫脲、 鉬酸鈉、鎢酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硝酸鈉其中至少一種。緩蝕劑主要作用是減緩有機(jī)堿對(duì) 鋁合金表面的腐蝕(防止過度腐蝕），同時(shí)還可以保持鋁合金原有的物理機(jī)械性能。
[0011] 本發(fā)明中所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚、 六偏磷酸鈉、聚丙烯酸銨、三聚磷酸鈉等其中至少一種。分散劑可以促進(jìn)氧化鋁顆粒均勻分 散于去離子水中，形成穩(wěn)定懸浮液，防止磨料團(tuán)聚。而且有些分散劑在研磨的過程中，可以 在金屬表面形成一層薄膜，有效的"隔離"了磨料與工件的直接接觸，便于后階段清洗。
[0012] 本發(fā)明中所述潤(rùn)滑劑為甘油、聚乙二醇400及吐溫-80其中一種。潤(rùn)滑劑主要是防 止在研磨過程中機(jī)械作用過大，工件出現(xiàn)損傷?？膳c分散劑復(fù)配使用，效果更佳。
[0013] 本發(fā)明中所述有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑為乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、四甲基 氫氧化銨其中一種，研磨液pH值為8.5-10。采用有機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值，不但能夠防止由無機(jī)堿調(diào) 節(jié)帶來的金屬離子污染，還能與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成大分子量的胺鹽，隨著機(jī)械作 用脫離鋁合金表面，從而增強(qiáng)研磨速率。
[0014] 本發(fā)明中所述研磨助劑為乙二胺四亞甲基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸鈉、羥基乙 叉二膦酸、羥基乙叉二膦酸二鈉、氨基三亞甲基膦酸、氨基三亞甲基膦酸四鈉其中一種。采 用有機(jī)磷酸及其鹽類作為螯合劑輔助劑有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，它能與多種金屬離子形成穩(wěn)定 的絡(luò)合物，可以溶解金屬表面的氧化物;第二，它具有一定的懸浮分散能力，有助于氧化鋁 顆粒更好的分散于去離子水中，第三，它同時(shí)也是一種緩蝕劑，可以保護(hù)金屬表面;第四，與 其他螯合劑復(fù)配使用時(shí)，表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應(yīng);第五，穩(wěn)定性好，不易水解，易生物降解。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0016]在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，鋁合金堿性蓋板研磨液為水懸浮液，包括如下質(zhì) 量百分比的組分：

[0018] 在本發(fā)明提供的另一較佳實(shí)施例中，所述研磨液具有上述質(zhì)量百分比的組分，特 別的是所述氧化鋁顆粒的尺寸為4~6微米。另外，所述氧化鋁優(yōu)選的質(zhì)量百分比為10~ 20% 〇
[0019] 在本發(fā)明提供的另一較佳實(shí)施例中，所述螯合劑為檸檬酸、酒石酸、丁二酸、乙二 胺四乙酸、葡萄糖酸、甘氨酸，羥乙基乙二胺三乙酸其中一種。所述螯合劑優(yōu)選的質(zhì)量百分 比為0.5~1.5%。
[0020] 在本發(fā)明提供的另一較佳實(shí)施例中，所述金屬緩蝕劑為六次甲基四胺、硅酸鈉、苯 并三氮唑、偏硅酸鈉、硫脲、鉬酸鈉、鎢酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硝酸鈉其中至少一種。所述金 屬緩蝕劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為〇. 1~0.5%。
[0021] 在本發(fā)明提供的另一較佳實(shí)施例中，所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基 硫酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚、六偏磷酸鈉、聚丙烯酸銨、三聚磷酸鈉等其中至少一種。所述分 散劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為〇. 01 %~〇. 2%。
[0022]在本發(fā)明提供的另一較佳實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為甘油，聚乙二醇400及吐溫-80 其中一種。所述潤(rùn)滑劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為0.5~1%。
[0023]在本發(fā)明提供的另一較佳實(shí)施例中，所述研磨助劑為乙二胺四亞甲基膦酸、乙二 胺四亞甲基膦酸鈉、羥基乙叉二膦酸、羥基乙叉二膦酸二鈉、氨基三亞甲基膦酸、氨基三亞 甲基膦酸四鈉其中一種。所述研磨助劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為0.1~0.5%。
[0024]在本發(fā)明提供的另一較佳實(shí)施例中，所述有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑為乙醇胺、三乙醇胺、乙二 胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨其中一種，優(yōu)先pH值為8.5~9.5。
[0025] 研磨組合物還可以含有下述物質(zhì)作為其他添加劑組分:增稠劑，例如黃原膠、硅酸 鎂鋁、瓜爾膠、海藻酸鈉;防腐劑，例如卡松、苯甲酸鈉、山梨酸鉀；消泡劑，例如聚醚或甲基 硅油。這些其他添加組分的含量可以根據(jù)拋研磨組合物所用的通常方法來確定。
[0026] 實(shí)施例1-6
[0027] 在機(jī)械攪拌作用下，將氧化鋁粉加入至去離子水中分散，然后依次加入螯合劑、金 屬緩蝕劑、分散劑、潤(rùn)滑劑、研磨助劑，并使用有機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值，其中具體配比見表1。
[0028] 表1.實(shí)施例1-6中各組分配比
[0029]

[0030] 研磨對(duì)比試驗(yàn)：
[0031 ]使用本發(fā)明實(shí)施例1-6的鋁合金研磨液、對(duì)比例1 -2 (市售研磨液），對(duì)鋁合金外殼 進(jìn)行機(jī)化學(xué)機(jī)械研磨。研磨工藝:壓力8.5kg/片，流量60mL/min，轉(zhuǎn)速30rpm，時(shí)間6min。研磨 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：
[0032] (1)去除速率
[0033]研磨完成后，用清洗劑對(duì)鋁合金外殼進(jìn)行超聲清洗和干燥，然后檢測(cè)鋁合金的表 面質(zhì)量與研磨速率。用電子千分尺和精密天平測(cè)量研磨前后的厚度差與質(zhì)量差，綜合評(píng)價(jià) 去除速率；
[0034] (2)研磨后表面質(zhì)量
[0035]采用目測(cè)法，檢測(cè)研磨后的鋁合金外殼表面質(zhì)量，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：
[0036] 1級(jí)，表面有明顯劃痕、化學(xué)腐蝕、上道工序留下刀紋等；
[0037] 2級(jí)，表面有輕微劃痕，不影響下道工序進(jìn)行；
[0038] 3級(jí)，表面光滑，完好。
[0039]試驗(yàn)結(jié)果如表2所示：
[0040]表2.實(shí)施例及對(duì)比例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

[0042]顯然，上面描述的僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明 中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述研磨液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組 分： 氧化鋁 5~25% 螯合劑 0.25~2% 金屬緩蝕劑 0. 1~1% 分散劑 o...m~0. 5%. 潤(rùn)滑劑 0,05~2% 研.磨助劑 0,卜.1% 有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑 余量為去離子水。.2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述氧化鋁粉顆粒大小為4 ~6um〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述螯合劑為檸檬酸、酒石 酸、丁二酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、葡萄糖酸、甘氨酸，羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)其中一 種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述金屬緩蝕劑為六次甲基 四胺、硅酸鈉、苯并三氮唑(BTA)、偏硅酸鈉、硫脲、鉬酸鈉、鎢酸鈉、十二烷基硫酸鈉（SDS)、 硝酸鈉其中至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述分散劑為十二烷基苯磺 酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、辛基酚聚氧乙烯醚(X-100)、六偏磷酸鈉(SHMP)、聚丙 烯酸銨(PAA-NH4)、三聚磷酸鈉等其中至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為丙三醇（甘 油），聚乙二醇400及聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯（吐溫-80)其中一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述研磨助劑為乙二胺四亞 甲基膦酸(EDTMP)、乙二胺四亞甲基膦酸鈉 (EDTMPS)、羥基乙叉二膦酸(HEDP)、羥基乙叉二 膦酸二鈉 (HEDP · 2Na)、氨基三亞甲基膦酸(ATMP)、氨基三亞甲基膦酸四鈉 (ATMP · 4Na)其 中一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑為乙醇 胺、三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨其中一種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金堿性研磨液，其特征在于，所述研磨液pH值為8.5~10。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁合金堿性研磨液，其中研磨液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組分：氧化鋁5～25％；螯合劑0.25～2％；金屬緩蝕劑0.1～1％；分散劑0.01～0.5％；潤(rùn)滑劑0.05～2％；研磨助劑0.1～1％；有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑，其pH值為8.5?10；余量為去離子水。本發(fā)明采用有機(jī)膦酸及其鈉鹽作為研磨助劑，它與普通螯合劑復(fù)配使用時(shí)，可表現(xiàn)理想的協(xié)同效果，同時(shí)它也可以作為緩蝕劑，在增強(qiáng)研磨速率的同時(shí)又保證了鋁合金的表面質(zhì)量。本發(fā)明的研磨組合物，特別適用于鋁合金外殼的研磨，它具備切削力大、研磨后表面質(zhì)量好、平整度高、易清洗等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C09K3/14, B24B37/00, C09G1/02, H01L21/304
【公開號(hào)】CN105710760
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610257378
【發(fā)明人】熊偉, 熊慶玉
【申請(qǐng)人】衡陽市宏達(dá)威環(huán)?？萍加邢薰?br>