液体磁性磨具是一种新型的精密小孔加工装置，是由磁性颗粒、非磁性磨料颗粒、基载液、表面活性剂和防锈剂组成的悬浮液。在没有磁场作用的条件下，液体磁性磨具表现为可以自由流动的牛顿流体；施加一定外部磁场之后，其流变性会发生剧烈的变化，黏度和剪切屈服应力大大提高，短时间内可形成一种类似固体的Bing-ham物质。

当与被加工小孔和磨具之间产生相对运动时，在磁场的作用下，磁性颗粒会沿磁场方向形成链状结构，非磁性磨料颗粒被夹持在长链间，从而形成了具有光整加工能力的磨具；进而实现对小孔的光整加工；撤去磁场后，液体磁性磨具又可迅速恢复原来的流体状态刀。这种适应性强、可控性强、工艺简单、加工效率高的光整加工方法，可以广泛应用于机械制造行业中，具有良好的应用前景。工业化生产对液体磁性磨具的稳定性有很高的要求，以便于稳定加工以及磨具的长期存放。在配制，液体磁性磨具时，固体颗粒和基载液之间存在着较大的密度差，长期静置下悬浮液易沉降，加工时泵管路易发生堵塞，因而固相颗粒的防沉降成为制备液体磁性磨具的关键问题。

液体磁性磨具的稳定性包括沉降稳定性和团聚稳定性。沉降稳定性要求铁磁颗粒与非磁性颗粒悬浮不沉降，后者要求颗粒分散不聚集。固相颗粒在基裁液中能否分散均匀，表面活性剂的选择具有决定性的作用。表面活性剂是一种仅需很小浓度便可大大改善悬浮液稳定性的物质，常用的有脂类、聚醚基类，如聚丙烯酸、聚乙二醇等。黄原胶是一种兼具阳离子和阴离子表面活性剂性质的两性离子表面活性剂响，其分子中的羟基（-OH）为亲水基，甲基（CH3）为疏水基。亲水基可以吸附在磁性颗粒以及非磁性磨料颗粒的表面，而疏水基则扩散在基液当中。在磨具中加入黄原胶，并被磁性颗粒和非磁性磨料颗粒吸附之后，亲水端会扩展到溶液中，并与溶液相互作用，增加了颗粒的体积。另一方面，液体-表面活性剂链相互作用是一种混合效应，这种相互作用能够增大体系的自由能，从而防止粒子相互靠近，减少凝聚的机会。因此，选取黄原胶为表面活性剂进行固相颗粒的表面改性，研究不同浓度的黄原胶对液体磁性磨具稳定性的影响。

黄原胶添加量对液体磁性磨具稳定性的影响

黄原胶对液体磁性磨具稳定性能的改善

未加黄原胶的磨具沉降率随时间的延长而不断增大，且增大幅度较明显，说明未加入黄原胶的液体磁性磨具中的固相颗粒沉降迅速。这是由于基载液（去离子水）的密度远小于固相颗粒（铁磁性颗粒和非磁性碳化硅颗粒）的密度，随着时间的推移，沉降体积变大，对于之后的小孔加工实验产生一定的阻碍。而加入质量分数为3%的黄原胶的磨具沉降率随时间变化幅度较小，实验表明加入黄原胶后磨具中的颗粒沉降速度减缓，并且与聚丙烯酸相比较，防沉降效果较好。沉降率随着黄原胶添加浓度的增大而减小，表明黄原胶对液体磁性磨具的稳定性有较大的影响。

黏度

随着黄原胶浓度的增大，磨具的黏度显著提高，将不利于对小孔的加工，故权衡两方面因素的影响，选取浓度为3%左右的黄原胶添加量进行光整加工实验。

微观形貌

原始的固相颗粒形状不规则且聚集在一起，呈团状；改性后的固相颗粒团聚现象减弱，颗粒分散且有明显的包覆层出现。

稳定性影响理论

团聚稳定性和沉降稳定性是评价液体磁性磨具稳定性能的两个重要指标。其中，影响团聚和沉降稳定性的主要因素为单个粒子的沉降速度以及在静电场中粒子间引力与斥力的大小关系。

通过黄原胶在粒子外表面的包覆，粒子的表观密度与溶液密度差有所减小，溶液黏度增加，使得颗粒沉降速度减慢，进而增强了磨具的沉降稳定性；黄原胶的引入，使得颗粒同静电斥力大于引力，不易团聚，磨具的团聚稳定性也有所提高。

黄原胶的加入量应控制在一定范围内才能得到较好的改性效果。试验得出，质量分数为3%的黄原胶对液体磁性磨具稳定性影响效果最好，磨具静置1h后，相比聚丙烯酸，沉降率降低了10%。若黄原胶加入量过小，与颗粒之间的吸附不足，静电斥力不足以克服范德华引力，不能达到很好的稳定效果。液体磁性磨具的工作特性不允许黏度过大或者颗粒半径过小。若加入量过多，致使磨具黏度过大，影响加工效果。

利用黄原胶添加量为3%的液体磁性磨具分别对不同材质的小孔工件进行光整加工，加工后数据表明工件的粗糙度值都有所降低，加工效果明显。