本發(fā)明涉及一種樹脂磨具制備方法，具體涉及一種采用濕混法的納米金剛石磨具丸片制備方法，屬于精密研磨拋光領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著科技的發(fā)展，藍(lán)寶石玻璃等清脆材料應(yīng)用越來越廣泛。其中藍(lán)寶石玻璃有著很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，并且防化學(xué)腐蝕，它耐高溫，導(dǎo)熱好，硬度高，透紅外，化學(xué)穩(wěn)定性好，主要在醫(yī)療器械、手機(jī)面板、高檔手表、LED行業(yè)等應(yīng)用。這些應(yīng)用領(lǐng)域都是中高端產(chǎn)品，材料成本較高，因此要嚴(yán)格把控藍(lán)寶石玻璃制作的每一個流程。在這些流程中最重要的一個環(huán)節(jié)是拋光研磨過程。由于精密加工質(zhì)量要求很高，加工對象表面粗糙度達(dá)到納米級別，無燒傷，無振紋，無劃痕，無微裂紋。而常用的磨料顆粒尺寸均較大，已不能滿足高級光學(xué)玻璃、晶體、藍(lán)寶石和金相表面的超高精度的表面加工。納米金剛石兼具有金剛石和納米顆粒的雙重特等優(yōu)點(diǎn)，而且顆粒尺寸比最好的磨料要小一個量級。利用高純納米金剛石的超硬特性、粒子微細(xì)及粗糙的表面極易除去材料表面的起伏，可將材料表面粗糙度減小到納米級。因此，納米金剛石被視為超精拋光的新一代理想磨料。納米金剛石主要應(yīng)用在：1、超級抗磨潤滑油脂；2、多元復(fù)合電鍍化學(xué)鍍；3、芯片、鐵氧磁頭、高級光學(xué)鏡頭、寶石首飾、精密零部件拋光；4、特種涂料(高級汽車表面漆)；5、軍用汽車、坦克、導(dǎo)彈、飛機(jī)、船艦等的隱形材料；6、功能陶瓷；7、人造牙齒骨骼、生物芯片；8、橡膠、塑料、玻璃、織物的增強(qiáng)；9、靜壓法制造金剛石、化學(xué)氣相沉積金剛石膜的晶種。伴隨著這些應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，納米金剛石在磨具中的應(yīng)用也應(yīng)發(fā)生質(zhì)的飛躍，但是傳統(tǒng)磨具制作方法為粉料混合，已不適用制作納米金剛石磨具，如何減少納米磨粒磨具內(nèi)部缺陷、保證磨具組織的均勻性是一個迫在眉睫要解決的問題，因?yàn)閮?nèi)部組織的均勻性直接影響磨削性能。納米金剛石碳表面極易受化學(xué)改性的影響，能和任何極性介質(zhì)兼容，這種特點(diǎn)使得納米金剛石顆粒有可能在載體中均勻分布。查閱大多數(shù)專利可得，普通磨具制備方法采用混料方法有一定的局限性，磨具各組分未能充分混合均勻。例如專利號201310535641.2公開了一種超硬CBN磨具的生產(chǎn)工藝，此專利采用混料機(jī)混料，這種方法已經(jīng)很優(yōu)越，但由于機(jī)器停機(jī)過程中離心力發(fā)生變化，也會導(dǎo)致混料的不均勻以及納米金剛石團(tuán)聚現(xiàn)象。納米金剛石團(tuán)聚問題在在超精細(xì)研磨中是一個致命的問題，直接影響精度。查閱專利號201510655728.2公開了一種拋光液中納米金剛石團(tuán)聚體形貌修整方法：取納米金剛石拋光液、金剛石微粉和陶瓷球混合，加入研磨緩沖劑，球磨，但這種方法是后期處理的方法，過程復(fù)雜且效率不高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，將納米金剛石磨粒做成了固著磨具，提高了研磨拋光效率；填料和濕潤劑結(jié)合，濕潤劑有一定的粘結(jié)性，且不揮發(fā)，用它濕潤填料不會和結(jié)合劑脫離，保證了成型料的質(zhì)量；在可揮發(fā)液體中混合各組分，可以將各組分混合均勻，不會產(chǎn)生納米金剛石團(tuán)聚。這種方法可在磨具制造過程中從根源解決磨具內(nèi)部組織混料不均勻，以及納米金剛石團(tuán)聚問題。本發(fā)明首先提供了一種采用濕混法的納米金剛石磨具丸片制備方法。先制備納米金剛石分散液；再將填料和濕潤劑混合，濕潤后的填料和樹脂結(jié)合劑混合在可揮發(fā)性液體中，得到樹脂混合液；然后將納米金剛石分散液緩慢加入到樹脂混合液中，得到混合漿料；最后混合漿料經(jīng)過干燥，粉化，過篩，壓制，高溫?zé)Y(jié)，得到納米金剛石磨具丸片。所述的采用濕混法的納米金剛石磨具丸片制備方法，具體制備方法如下：步驟1，先將納米金剛石加入到可揮發(fā)性液體中，添加表面活性劑、偶聯(lián)劑，分散均勻，制備納米金剛石分散液，其中納米金剛石30～150份，可揮發(fā)性液體30～200份，表面活性劑和偶聯(lián)劑添加量均為納米金剛石重量的0.1～1.5％，表面活性劑和偶聯(lián)劑的作用使改變納米金剛石表面狀態(tài)，提高納米金剛石的分散性；步驟2，再將填料和濕潤劑混合，濕潤后的填料和樹脂結(jié)合劑機(jī)械攪拌混合在可揮發(fā)性液體中，得到樹脂混合液，其中樹脂結(jié)合劑25～40份，可揮發(fā)性液體30～100份；步驟3，將納米金剛石分散液緩慢加入到樹脂混合液中，機(jī)械攪拌混合均勻得到混合漿料；步驟4，將步驟3得到的混合漿料，加熱蒸發(fā)，干燥，粉化，過篩，得到混合物料；步驟5，將步驟4得到的混合物料壓制成型，高溫?zé)Y(jié)，冷卻后得到納米金剛石研磨丸片。所述的樹脂結(jié)合劑采用丙烯酸樹脂，聚氨酯樹脂，環(huán)氧樹脂，有機(jī)硅樹脂，酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂，新酚樹脂，聚氨酯樹脂，聚酰亞胺樹脂，以及膠木粉中的任意一種。所述的可揮發(fā)性液體包括甲醇，乙醇，酒精，異丙醇，水，丙酮，丁酮以及上述任意多種的混合液。所述的磨料采用納米金剛石，可以是多晶納米金剛石也可以是單晶納米金剛石，平均粒徑范圍為1～1000納米。所述的填料，包括銅粉，銅包石墨，滑石粉，冰晶石，氧化鈰，鋁氧粉，碳酸鈣，氧化鈣，氧化鎂，二硫化鉬，其中銅粉5～45份，銅包石墨3～5份，鋁氧粉5～10份，碳酸鈣3～6份，氧化鈣1～2份，氧化鎂1～2份，滑石粉3～5份，冰晶石粉1～5份，二硫化鉬5～8份，氧化鈰3～5份。所述的碳酸鈣以及鋁氧粉能起一定程度的補(bǔ)強(qiáng)作用，并能提高結(jié)合劑的耐熱性和耐磨性；二硫化鉬起到了拋光作用；冰晶石粉起到了潤滑作用；氧化鈣和氧化鎂則促進(jìn)了酚醛樹脂的硬化作用；銅包石墨提高磨具的潤滑性能和自銳性；銅粉提高磨具的散熱性能；氧化鈰可以對工件表面活化，提高拋光性能。所述的濕潤劑可以是蒸餾水，環(huán)氧樹脂液，酚醛樹脂液，偶聯(lián)劑，以及含有3％的硼砂水或者聚乙烯水溶液中的一種或者多種，濕潤劑的加入量為填料的重量的1.5～4％，潤濕劑主要作用使降低填料的表面張力，提高填料再液體中的相容性。所述制備方法在于，步驟1所述的表面活性劑可以是陰離子型表面活性劑，非離子型表面活性劑中的一種或者多種，陰離子型表面活性劑包括了脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽和磷酸酯鹽類表面活性劑，非離子型表面活性劑包括了聚氧乙烯型、多元醇型、烷基醇酰胺型表面活性劑；偶聯(lián)劑可以是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或者多種。所述制備方法在于，步驟1所述的分散方法可以是超聲分散、機(jī)械攪拌分散、機(jī)械研磨分散、高速剪切分散方法中的一種或者多種。所述制備方法在于，步驟3所述的加熱蒸發(fā)溫度為30～70℃，干燥可以在室內(nèi)干燥也可以在除濕器皿中干燥，粉化通過打碎機(jī)將干燥后的粉料進(jìn)行打碎粉化，過篩的篩網(wǎng)目數(shù)大于等于10000目。所述制備方法在于，步驟4所述的壓制成型，高溫?zé)Y(jié)可以是同步也可以是分開，即可以是冷壓成型，也可以是熱壓成型；冷壓成型即先將混合粉料壓制成胚體，成型壓力為20～50Mpa，保持壓力的時間為15～20s，再將胚體放置到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)按一定升溫曲線從60℃加熱到150～170℃，保溫為3～4小時，最后隨室溫冷卻；熱壓成型即壓制過程中，可對丸片模具進(jìn)行加熱，成型壓力為20～50Mpa，加熱按一定升溫曲線從60℃加熱到150～170℃，保溫為2～3小時。所述制備方法在于，步驟4所述的壓制成型，丸片形狀可以是梯形、四方形、新月形、螺旋形，圓形，多邊形，星形，圓環(huán)形。根據(jù)上述方法得到的納米金剛石磨具丸片，成型密度大,緊密、質(zhì)地堅(jiān)硬，丸片內(nèi)部納米金剛石組織不會發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，且磨具內(nèi)部組織穩(wěn)定，耐用。拋光出來的藍(lán)寶石玻璃，表明光滑沒有劃痕。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1)采用可揮發(fā)性液體混合各固體粉末組分，相比干粉混合可以使各組分混合地更加均勻，由于溶劑有較好的揮發(fā)性和溶解性，可以快速干燥，提高了磨具制作效率。2)采用納米金剛石磨料，納米金剛石硬度高、耐磨性好，粒度小，是精密研磨拋光硬質(zhì)合金、陶瓷、寶石、光學(xué)玻璃等高硬度材料的有效磨料，對工件進(jìn)行加工，可以起到以磨代拋的作用，加工效率高，工件表面質(zhì)量好。3)加入濕潤劑后，使填料表面粘上一層結(jié)合劑，保證填料分布均勻。4)得到的磨具，內(nèi)部組織均勻且穩(wěn)定，研磨拋光出來的藍(lán)寶石玻璃表面質(zhì)量高。附圖說明圖1是納米金剛石研磨丸片表面TEM圖；圖2是nanopoli-100平面拋光機(jī)示意圖；圖3是表面干涉形貌圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：實(shí)施例1納米金剛石磨具丸片制作步驟如下：步驟1，先將平均粒徑為10nm的納米金剛石粉加入到可揮發(fā)性液體乙醇中，添加表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉陰離子表面活性劑，聚乙二醇非離子表面活性劑)、偶聯(lián)劑KH-570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)，分散均勻，分散采用先機(jī)械攪拌10分鐘，攪拌速度為200-400轉(zhuǎn)/分，再超聲分散15分鐘，得到納米金剛石分散液,納米金剛石分散液配比如表1所示；表1納米金剛石分散液配比成分重量(g)納米金剛石50乙醇80十二烷基苯磺酸鈉0.2聚乙二醇0.8偶聯(lián)劑KH-5700.5步驟2，再將填料和濕潤劑聚乙烯水溶液混合，濕潤后的填料和樹脂結(jié)合劑機(jī)械攪拌混合在可揮發(fā)性液體乙醇中，得到樹脂混合液，樹脂混合液配比如表2所示；表2樹脂混合液配比步驟3，將納米金剛石分散液緩慢加入到樹脂混合液中，邊加邊攪拌，機(jī)械攪拌30分鐘，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分，混合均勻得到混合漿料，混合漿料混合漿料配比如表3所示；表3混合漿料配比成分重量(g)納米金剛石分散液130樹脂混合液129步驟4，將步驟3得到的混合漿料，40℃條件下緩慢加熱蒸發(fā)，失重大于38％后放在室溫條件下干燥，失重大于45％后，將混合粉料放進(jìn)打碎機(jī)打算粉化，過篩篩網(wǎng)目數(shù)為10000目，得到混合物料；步驟5，將步驟4得到的混合物料放置到圓形丸片模具中，壓制成胚體，成型壓力為30Mpa，保持壓力的時間為15s，再將胚體放置到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)按一定升溫曲線從60℃加熱到160℃，保溫為3小時，最后隨室溫冷卻，得到納米金剛石研磨丸片，透射電鏡下，表面形貌圖如圖1所示。實(shí)施例2操作與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，可揮發(fā)性液體使用70％的酒精，由于酒精中含有水，步驟4中的干燥方法可以放在除濕器皿中干燥，提高磨具丸片生產(chǎn)效率。實(shí)施例3操作與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，表1中的乙醇為160g，表2中的乙醇為90g，即溶劑使用量加倍，由于溶劑介質(zhì)太多，納米金剛石分散液和樹脂混合液混合后得到的混合漿料濃度較稀，蒸發(fā)干燥過程中，磨粒和填料容易沉底，造成混合物料各組分的均勻性下降。實(shí)施例4操作與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，步驟5采用熱壓成型，即將步驟4得到的混合物料放置到圓形丸片模具中，壓制過程中，可對丸片模具進(jìn)行加熱，成型壓力為20Mpa，加熱按一定升溫曲線從60℃加熱到160℃，保溫為2小時，最后隨模具自然冷卻，得到納米金剛石研磨丸片，熱壓燒結(jié)由于加熱加壓同時進(jìn)行，粉料處于熱塑性狀態(tài)，有助于顆粒的接觸擴(kuò)散、流動傳質(zhì)過程的進(jìn)行，磨具丸片成型強(qiáng)度比冷壓成型高。實(shí)施例5該實(shí)施例中，納米金剛石磨具丸片制作步驟如下：步驟1，先將平均粒徑為100nm的納米金剛石粉加入到可揮發(fā)性液體乙醇中，添加表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉陰離子表面活性劑，聚乙二醇非離子表面活性劑)、偶聯(lián)劑KH-570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)，分散均勻，分散采用先機(jī)械攪拌10分鐘，再超聲分散15分鐘，得到納米金剛石分散液,納米金剛石分散液配比如表4所示；表4納米金剛石分散液配比成分重量(g)納米金剛石7080wt％異丙醇水溶液80十二烷基苯磺酸鈉0.3聚乙二醇0.6偶聯(lián)劑KH-5700.4步驟2，再將填料和濕潤劑3％的硼砂水混合，濕潤后的填料和樹脂結(jié)合劑機(jī)械攪拌混合在可揮發(fā)性液體乙醇中，得到樹脂混合液，樹脂混合液配比如表5所示；表5樹脂混合液配比成分重量(g)酚醛樹脂2580wt％異丙醇水溶液40銅粉30銅包石墨粉4滑石粉4冰晶石粉2氧化鈰5二硫化鉬5氧化鈣1氧化鎂1碳酸鈣3鋁氧粉53％的硼砂水1.5步驟3，將納米金剛石分散液緩慢加入到樹脂混合液中，機(jī)械攪拌混合均勻得到混合漿料，混合漿料混合漿料配比如表6所示；表6混合漿料配比成分重量(g)納米金剛石分散液150樹脂混合液125步驟4，將步驟3得到的混合漿料，45℃條件下緩慢加熱蒸發(fā)，失重大于36％后放在干燥器皿下干燥，失重大于40％后，將混合粉料放進(jìn)打碎機(jī)打算粉化，過篩篩網(wǎng)目數(shù)為10000目，得到混合物料；步驟5，將步驟4得到的混合物料放置到六邊形丸片模具中，壓制成胚體，成型壓力為30Mpa，保持壓力的時間為15s，再將胚體放置到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)按一定升溫曲線從60℃加熱到160℃，保溫為3小時，最后隨室溫冷卻，得到納米金剛石研磨丸片。實(shí)施例6將實(shí)施例1得到的納米金剛石研磨丸片貼在nanopoli-100平面拋光機(jī)上，如圖2所示，對藍(lán)寶石進(jìn)行拋光，轉(zhuǎn)速為60rpm，載荷為20KPa，加工2小時后，表面粗糙度Ra從42nm下降到12.95nm，白光關(guān)涉表面形貌圖如圖3所示。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3