高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法。金剛石砂輪包括基體和工作磨料層，工作磨料層由金剛石、樹脂結(jié)合劑、納米級二氧化硅、納米級氧化鋅、納米級氧化鐵和納米級氧化鎂組成。首先將樹脂結(jié)合劑、納米級二氧化硅、納米級氧化鋅、納米級氧化鐵和納米級氧化鎂混勻，得到復(fù)合樹脂結(jié)合劑；然后將潤濕后的金剛石加入混勻，得到成型料；將成型料投入節(jié)塊模具中熱壓成型，成型后進行二次固化，固化后的節(jié)塊成品粘接在基體上，經(jīng)加工得到高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪。利用本發(fā)明制備的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪具備內(nèi)部組織缺陷少、密度均勻、加工的寶石面型精度高、無振紋及微裂紋等特點，而且對環(huán)境無污染。
【專利說明】高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磨料磨具磨削【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金 剛石砂輪及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 中國的寶石加工業(yè)具有悠久的歷史和光輝燦爛的文化。近年來，隨著國家經(jīng)濟的 快速發(fā)展和人們物質(zhì)文化生活水平的迅速提高，整個中國的寶石業(yè)出現(xiàn)了空前繁榮，成為 寶石生產(chǎn)加工大國，也是寶石消費、出口大國。不同的寶石加工工藝有所差異，但加工程序 大致相同，包括選料、設(shè)計、切磨造型、粗磨、細磨、精磨和拋光等，其中研磨和拋光占有重要 的地位，決定寶石的平坦化效率、光潔度和附加值。
[0003] 在寶石加工過程中，以前使用拋光粉，拋光粉中添加一些重金屬，以達到呈現(xiàn)多種 顏色的目的，也存在著一定的浸出毒性，這些重金屬隨著廢水流入周圍環(huán)境，直接影響到地 表水質(zhì)，也極易造成土壤板結(jié)，農(nóng)作物缺氧死亡，生態(tài)環(huán)境惡化，并直接影響到人體健康。此 夕卜，長期從事打磨、拋光等加工工作的工人可能經(jīng)常吸入粉塵，則有可能患肺沉著癥，而且 工人手工加工寶石的效率很低。為了解決這些問題，各個生產(chǎn)廠家都開始了對寶石加工領(lǐng) 域精密磨床的開發(fā)研究，寶石加工的精密磨床已經(jīng)研制成功，但需要磨料粒度非常細小、組 織非常均勻、形狀較為復(fù)雜的磨削工具與之配套。由于精密加工質(zhì)量要求很高，加工對象表 面要求達到鏡面效果。加工面型精度P-V150i!m以下、無燒傷、無振紋、無劃痕和無微裂紋。 因此，對于一個650mm以上長度的滾筒磨具，如何減少磨具內(nèi)部缺陷、保證磨具組織的均勻 性是一個比較關(guān)鍵的問題。
[0004] 目前，寶石加工的精密磨床配置的復(fù)雜及面型精度高的電鍍滾筒磨具，而現(xiàn)有的 電鍍工藝中鍍液含有劇毒氰化物，排放的廢水和廢氣對環(huán)境有危害。而且電鍍滾筒磨具磨 削的寶石有振紋及微裂紋。尚無利用新材料及具有拋光性能較好的樹脂結(jié)合劑制造寶石加 工滾筒磨具的廠家，在此背景下本發(fā)明在生產(chǎn)樹脂結(jié)合劑寶石拋光盤的基礎(chǔ)上對寶石滾筒 磨具的生產(chǎn)進行了發(fā)明創(chuàng)造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了克服電鍍磨削寶石有振紋和微裂紋的缺陷以及 解決電鍍工藝中鍍液含有劇毒氰化物排放的廢水和廢氣對環(huán)境的危害問題。本發(fā)明提供一 種高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法。利用本發(fā)明技術(shù)方案制備的高精度 滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪具備內(nèi)部組織缺陷少、密度均勻、加工的寶石面型精度高、無 振紋及微裂紋等特點，而且對環(huán)境無污染。
[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 本發(fā)明提供一種高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，所述金剛石砂輪包括基體和工 作磨料層，以重量百分含量表示，所述工作磨料層的原料組成為金剛石10?20%、樹脂結(jié)合 劑30?40%、納米級二氧化硅10?25%、納米級氧化鋅10?20%、納米級氧化鐵5?10%和 納米級氧化鎂1?6%。
[0007] 本發(fā)明金剛石砂輪的工作磨料層由多個金剛石節(jié)塊組成，金剛石節(jié)塊有規(guī)則錯位 地密布粘接在基體外壁四周，相鄰金剛石節(jié)塊兩端面之間緊密貼合；金剛石節(jié)塊的厚度為 2 ?10cm〇
[0008] 根據(jù)上述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，所述工作磨料層的原料組成為 金剛石18%、樹脂結(jié)合劑36%、納米級二氧化硅22%、納米級氧化鋅10%、納米級氧化鐵8%和 納米級氧化鎂6%。
[0009] 根據(jù)上述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，所述樹脂結(jié)合劑為酚醛樹脂或 聚酰亞胺，所述樹脂結(jié)合劑的粒度為30?40ym;所述金剛石為多晶自銳性金剛石，其粒度 為5?50iim，其金剛石濃度為30?100%。
[0010] 根據(jù)上述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，所述多晶自銳性金剛石為表面 鍍銅或鍍鎳多晶自銳性金剛石，其中未鍍覆金剛石與鍍覆金剛石二者重量比為1:2?3:1。
[0011] 另外，提供一種高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法，所述制備方法 包括以下步驟： a、 首先按照上述高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪工作磨料層的原料組成配比比 例稱取各種原料； b、 將稱取的樹脂結(jié)合劑、納米級二氧化硅、納米級氧化鋅、納米級氧化鐵和納米級氧化 鎂混合均勻，得到復(fù)合樹脂結(jié)合劑； c、 將酚醛樹脂溶液加入稱取的金剛石中進行充分潤濕，每kg各原料總重量加入1? 5mL潤濕劑酚醛樹脂液，潤濕處理后的金剛石加入步驟b得到的復(fù)合樹脂結(jié)合劑中，充分混 合均勻后得到成型料； d、 將步驟c得到的成型料投入組裝好的金剛石節(jié)塊模具中，然后放入四柱液壓機中 進行熱壓成型，首先升溫至90±5°C條件下進行排氣2?9次，然后在20噸壓力下升溫至 185±5°C條件下保溫60min，保溫后冷卻至80°C以下卸模，得到金剛石節(jié)塊半成品； e、 步驟d卸模后得到的金剛石節(jié)塊半成品放入恒溫干燥箱中進行二次固化，固化后所 得產(chǎn)品為金剛石節(jié)塊成品； f、 將步驟e所得金剛石節(jié)塊成品通過環(huán)氧樹脂膠粘劑有規(guī)則錯位地粘結(jié)在基體外壁 四周，然后進行車床加工、修整及做動平衡，最后得到高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂 輪。
[0012] 根據(jù)上述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法，步驟c中所述酚醛 樹脂溶液的配制方法為：首先按照酚醛樹脂粉與無水乙醇質(zhì)量比為3:2的比例稱取兩種原 料，把稱取的酚醛樹脂粉加入無水乙醇中，使其完全溶解，最終得到溶解度為60%的酚醛樹 脂溶液。
[0013] 根據(jù)上述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法，步驟e中所述二次 固化的具體操作過程為：卸模后的金剛石節(jié)塊半成品放入恒溫干燥箱中后，首先由室溫經(jīng) 30min升溫至100°C保溫30?60min，然后經(jīng)20min升溫至120°C保溫30?60min，然后經(jīng) 20min升溫至140°C保溫30?60min，然后經(jīng)20min升溫至160°C保溫30?60min，然后經(jīng) 30min升溫至185°C保溫4?8小時。
[0014] 本發(fā)明的積極有益效果： 1、利用本發(fā)明技術(shù)方案制備的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪具備內(nèi)部組織缺 陷少、密度均勻、加工的寶石面型精度高、無振紋及微裂紋等特點，而且對環(huán)境無污染；因 此，本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0015] 2、利用本發(fā)明技術(shù)方案制備的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪外徑為 230mm、長度為650mm，由基體和工作磨料層兩部分組成，磨料層有65個金剛石節(jié)塊組成。利 用本發(fā)明高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪磨削及拋光各種寶石具有較高的耐磨性、熱 穩(wěn)定性和良好的柔韌性，而且磨削鋒利壽命長。
[0016] 3、本發(fā)明制備的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪內(nèi)部組織中金剛石磨料、樹 脂結(jié)合劑及填料分布均勻，無明顯的偏聚現(xiàn)象，使得整個鋁排上的每一個寶石都具有相同 大小的版位、相同的光亮度。
[0017] 4、本發(fā)明高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪與現(xiàn)有使用電鍍滾筒式金剛石砂 輪相比，具有以下優(yōu)點，詳見表1。
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，所述金剛石砂輪包括基體和工作磨料 層，其特征在于：以重量百分含量表示，所述工作磨料層的原料組成為金剛石10?20%、樹 脂結(jié)合劑30?40%、納米級二氧化娃10?25%、納米級氧化鋅10?20%、納米級氧化鐵5? 10%和納米級氧化鎂1?6%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，其特征在于：所述工 作磨料層的原料組成為金剛石18%、樹脂結(jié)合劑36%、納米級二氧化硅22%、納米級氧化鋅 10%、納米級氧化鐵8%和納米級氧化鎂6%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，其特征在于：所 述樹脂結(jié)合劑為酚醛樹脂或聚酰亞胺，所述樹脂結(jié)合劑的粒度為30?40 y m ;所述金剛石 為多晶自銳性金剛石，其粒度為5?50 iim，其金剛石濃度為30?100%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，其特征在于：所述多 晶自銳性金剛石為表面鍍銅或鍍鎳多晶自銳性金剛石，其中未鍍覆金剛石與鍍覆金剛石二 者重量比為1:2?3:1。
5. -種高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法，其特征在于，所述制備方法 包括以下步驟： a、 首先按照權(quán)利要求1或2所述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪工作磨料層的 原料組成配比比例稱取各種原料； b、 將稱取的樹脂結(jié)合劑、納米級二氧化硅、納米級氧化鋅、納米級氧化鐵和納米級氧化 鎂混合均勻，得到復(fù)合樹脂結(jié)合劑； c、 將酚醛樹脂溶液加入稱取的金剛石中進行充分潤濕，每kg各原料總重量加入1? 5mL潤濕劑酚醛樹脂液，潤濕處理后的金剛石加入步驟b得到的復(fù)合樹脂結(jié)合劑中，充分混 合均勻后得到成型料； d、 將步驟c得到的成型料投入組裝好的金剛石節(jié)塊模具中，然后放入四柱液壓機中 進行熱壓成型，首先升溫至90±5°C條件下進行排氣2?9次，然后在20噸壓力下升溫至 185±5°C條件下保溫60min，保溫后冷卻至80°C以下卸模，得到金剛石節(jié)塊半成品； e、 步驟d卸模后得到的金剛石節(jié)塊半成品放入恒溫干燥箱中進行二次固化，固化后所 得產(chǎn)品為金剛石節(jié)塊成品； f、 將步驟e所得金剛石節(jié)塊成品通過環(huán)氧樹脂膠粘劑有規(guī)則錯位地粘結(jié)在基體外壁 四周，然后進行車床加工、修整及做動平衡，最后得到高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂 輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法，其特征在 于，步驟c中所述酚醛樹脂溶液的配制方法為：首先按照酚醛樹脂粉與無水乙醇質(zhì)量比為 3:2的比例稱取兩種原料，把稱取的酚醛樹脂粉加入無水乙醇中，使其完全溶解，最終得到 溶解度為60%的酚醛樹脂溶液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度滾筒式樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法，其特征在 于，步驟e中所述二次固化的具體操作過程為：卸模后的金剛石節(jié)塊半成品放入恒溫干燥 箱中后，首先由室溫經(jīng)30min升溫至100°C保溫30?60min，然后經(jīng)20min升溫至120°C保 溫30?60min，然后經(jīng)20min升溫至140°C保溫30?60min，然后經(jīng)20min升溫至160°C保 溫30?60min，然后經(jīng)30min升溫至185°C保溫4?8小時。
【文檔編號】B24D18/00GK104440610SQ201410644797
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】蘇彥賓 申請人:河南新源超硬材料有限公司