一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法技术

本发明专利技术涉及一种树脂磨具的制备方法，具体涉及一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法，属于精密研磨抛光领域。以纳米金刚石粉为磨料，以树脂作结合剂，以可挥发液体作为分散介质，经压制成型及固化处理使其成为具有一定形状的研磨及抛光丸片。具体实施方法是先制备纳米金刚石分散液；再将填料和湿润剂混合，湿润后的填料和树脂结合剂混合在可挥发性液体中，得到树脂混合液；然后将纳米金刚石分散液缓慢加入到树脂混合液中，得到混合浆料；最后混合浆料干燥，粉化，过筛，压制，高温烧结，得到研磨丸片。优点：由于在液体中进行混合，磨具中各组分分散均匀，适合于微细磨具丸片的制作，可以提高对光学元件加工的表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法
本专利技术涉及一种树脂磨具制备方法，具体涉及一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法，属于精密研磨抛光领域。
技术介绍
随着科技的发展，蓝宝石玻璃等清脆材料应用越来越广泛。其中蓝宝石玻璃有着很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，并且防化学腐蚀，它耐高温，导热好，硬度高，透红外，化学稳定性好，主要在医疗器械、手机面板、高档手表、LED行业等应用。这些应用领域都是中高端产品，材料成本较高，因此要严格把控蓝宝石玻璃制作的每一个流程。在这些流程中最重要的一个环节是抛光研磨过程。由于精密加工质量要求很高，加工对象表面粗糙度达到纳米级别，无烧伤，无振纹，无划痕，无微裂纹。而常用的磨料颗粒尺寸均较大，已不能满足高级光学玻璃、晶体、蓝宝石和金相表面的超高精度的表面加工。纳米金刚石兼具有金刚石和纳米颗粒的双重特等优点，而且颗粒尺寸比最好的磨料要小一个量级。利用高纯纳米金刚石的超硬特性、粒子微细及粗糙的表面极易除去材料表面的起伏，可将材料表面粗糙度减小到纳米级。因此，纳米金刚石被视为超精抛光的新一代理想磨料。纳米金刚石主要应用在：1、超级抗磨润滑油脂；2、多元复合电镀化学镀；3、芯片、铁氧磁头、高级光学镜头、宝石首饰、精密零部件抛光；4、特种涂料(高级汽车表面漆)；5、军用汽车、坦克、导弹、飞机、船舰等的隐形材料；6、功能陶瓷；7、人造牙齿骨骼、生物芯片；8、橡胶、塑料、玻璃、织物的增强；9、静压法制造金刚石、化学气相沉积金刚石膜的晶种。伴随着这些应用领域的拓展，纳米金刚石在磨具中的应用也应发生质的飞跃，但是传统磨具制作方法为粉料混合，已不适用制作纳米金刚石磨具，如何减少纳米磨粒磨具内部缺陷、保证磨具组织的均匀性是一个迫在眉睫要解决的问题，因为内部组织的均匀性直接影响磨削性能。纳米金刚石碳表面极易受化学改性的影响，能和任何极性介质兼容，这种特点使得纳米金刚石颗粒有可能在载体中均匀分布。查阅大多数专利可得，普通磨具制备方法采用混料方法有一定的局限性，磨具各组分未能充分混合均匀。例如专利号201310535641.2公开了一种超硬CBN磨具的生产工艺，此专利采用混料机混料，这种方法已经很优越，但由于机器停机过程中离心力发生变化，也会导致混料的不均匀以及纳米金刚石团聚现象。纳米金刚石团聚问题在在超精细研磨中是一个致命的问题，直接影响精度。查阅专利号201510655728.2公开了一种抛光液中纳米金刚石团聚体形貌修整方法：取纳米金刚石抛光液、金刚石微粉和陶瓷球混合，加入研磨缓冲剂，球磨，但这种方法是后期处理的方法，过程复杂且效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，将纳米金刚石磨粒做成了固着磨具，提高了研磨抛光效率；填料和湿润剂结合，湿润剂有一定的粘结性，且不挥发，用它湿润填料不会和结合剂脱离，保证了成型料的质量；在可挥发液体中混合各组分，可以将各组分混合均匀，不会产生纳米金刚石团聚。这种方法可在磨具制造过程中从根源解决磨具内部组织混料不均匀，以及纳米金刚石团聚问题。本专利技术首先提供了一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法。先制备纳米金刚石分散液；再将填料和湿润剂混合，湿润后的填料和树脂结合剂混合在可挥发性液体中，得到树脂混合液；然后将纳米金刚石分散液缓慢加入到树脂混合液中，得到混合浆料；最后混合浆料经过干燥，粉化，过筛，压制，高温烧结，得到纳米金刚石磨具丸片。所述的采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法，具体制备方法如下：步骤1，先将纳米金刚石加入到可挥发性液体中，添加表面活性剂、偶联剂，分散均匀，制备纳米金刚石分散液，其中纳米金刚石30～150份，可挥发性液体30～200份，表面活性剂和偶联剂添加量均为纳米金刚石重量的0.1～1.5％，表面活性剂和偶联剂的作用使改变纳米金刚石表面状态，提高纳米金刚石的分散性；步骤2，再将填料和湿润剂混合，湿润后的填料和树脂结合剂机械搅拌混合在可挥发性液体中，得到树脂混合液，其中树脂结合剂25～40份，可挥发性液体30～100份；步骤3，将纳米金刚石分散液缓慢加入到树脂混合液中，机械搅拌混合均匀得到混合浆料；步骤4，将步骤3得到的混合浆料，加热蒸发，干燥，粉化，过筛，得到混合物料；步骤5，将步骤4得到的混合物料压制成型，高温烧结，冷却后得到纳米金刚石研磨丸片。所述的树脂结合剂采用丙烯酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂，有机硅树脂，酚醛树脂，环氧树脂，新酚树脂，聚氨酯树脂，聚酰亚胺树脂，以及胶木粉中的任意一种。所述的可挥发性液体包括甲醇，乙醇，酒精，异丙醇，水，丙酮，丁酮以及上述任意多种的混合液。所述的磨料采用纳米金刚石，可以是多晶纳米金刚石也可以是单晶纳米金刚石，平均粒径范围为1～1000纳米。所述的填料，包括铜粉，铜包石墨，滑石粉，冰晶石，氧化铈，铝氧粉，碳酸钙，氧化钙，氧化镁，二硫化钼，其中铜粉5～45份，铜包石墨3～5份，铝氧粉5～10份，碳酸钙3～6份，氧化钙1～2份，氧化镁1～2份，滑石粉3～5份，冰晶石粉1～5份，二硫化钼5～8份，氧化铈3～5份。所述的碳酸钙以及铝氧粉能起一定程度的补强作用，并能提高结合剂的耐热性和耐磨性；二硫化钼起到了抛光作用；冰晶石粉起到了润滑作用；氧化钙和氧化镁则促进了酚醛树脂的硬化作用；铜包石墨提高磨具的润滑性能和自锐性；铜粉提高磨具的散热性能；氧化铈可以对工件表面活化，提高抛光性能。所述的湿润剂可以是蒸馏水，环氧树脂液，酚醛树脂液，偶联剂，以及含有3％的硼砂水或者聚乙烯水溶液中的一种或者多种，湿润剂的加入量为填料的重量的1.5～4％，润湿剂主要作用使降低填料的表面张力，提高填料再液体中的相容性。所述制备方法在于，步骤1所述的表面活性剂可以是阴离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂中的一种或者多种，阴离子型表面活性剂包括了脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐类表面活性剂，非离子型表面活性剂包括了聚氧乙烯型、多元醇型、烷基醇酰胺型表面活性剂；偶联剂可以是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)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种或者多种。所述制备方法在于，步骤1所述的分散方法可以是超声分散、机械搅拌分散、机械研磨分散、高速剪切分散方法中的一种或者多种。所述制备方法在于，步骤3所述的加热蒸发温度为30～70℃，干燥可以在室内干燥也可以在除湿器皿中干燥，粉化通过打碎机将干燥后的粉料进行打碎粉化，过筛的筛网目数大于等于10000目。所述制备方法在于，步骤4所述的压制成型，高温烧结可以是同步也可以是分开，即可以是冷压成型，也可以是热压成型；冷压成型即先将混合粉料压制成胚体，成型压力为20～50Mpa，保持压力的时间为15～20s，再将胚体放置到烧结炉中进行烧结，烧结按一定升温曲线从60℃加热到150～170℃，保温为3～4小时，最后随室温冷却；热压成型即压制过程中，可对丸片模具进行加热，成型压力为20～50Mpa，加热按一定升温曲线从60℃加热到150～170℃，保温为2～3小时。所述制备方法在于，步骤4所述的压制成型，丸片形状可以是梯形、四方形、新月形、螺旋形，圆形，多边形，星形，圆环形。根据上述方法得到的纳米金刚石磨具丸片，成型密度大,紧密、质地坚硬，丸片内部纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法，其特征在于步骤如下：先制备纳米金刚石分散液；再将填料和湿润剂混合，湿润后的填料和树脂结合剂混合在可挥发性液体中，得到树脂混合液；然后将纳米金刚石分散液缓慢加入到树脂混合液中，得到混合浆料；最后混合浆料经过干燥，粉化，过筛，压制，高温烧结，得到纳米金刚石磨具丸片。

【技术特征摘要】
1.一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法，其特征在于步骤如下：先制备纳米金刚石分散液；再将填料和湿润剂混合，湿润后的填料和树脂结合剂混合在可挥发性液体中，得到树脂混合液；然后将纳米金刚石分散液缓慢加入到树脂混合液中，得到混合浆料；最后混合浆料经过干燥，粉化，过筛，压制，高温烧结，得到纳米金刚石磨具丸片。2.一种采用湿混法的纳米金刚石磨具丸片制备方法，其特征在于具体制备方法如下：步骤1，先将纳米金刚石加入到可挥发性液体中，添加表面活性剂、偶联剂，分散均匀，制备纳米金刚石分散液，其中纳米金刚石30～150份，可挥发性液体30～200份，表面活性剂和偶联剂添加量均为纳米金刚石重量的0.1～1.5％；步骤2，再将填料和湿润剂混合，湿润后的填料和树脂结合剂机械搅拌混合在可挥发性液体中，得到树脂混合液，其中树脂结合剂25～40份，可挥发性液体30～100份；步骤3，将纳米金刚石分散液缓慢加入到树脂混合液中，机械搅拌混合均匀得到混合浆料；步骤4，将步骤3得到的混合浆料，加热蒸发，干燥，粉化，过筛，得到混合物料；步骤5，将步骤4得到的混合物料压制成型，高温烧结，冷却后得到纳米金刚石研磨丸片。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的树脂结合剂采用丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、环氧树脂、新酚树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、以及胶木粉中的任意一种；所述的可挥发性液体为甲醇、乙醇、异丙醇、水、丙酮、丁酮中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的磨料采用多晶纳米金刚石或单晶纳米金刚石，平均粒径范围为1～1000纳米。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的填料包括铜粉、铜包石墨、滑石粉、冰晶石、氧化铈、铝氧粉、碳酸钙、氧化钙、氧化镁和二硫化钼，以重量份计其中铜粉5～45份，铜包石墨3～5份，铝氧粉5～10份，碳酸钙3～6份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯凯萍，郑兴龙，周兆忠，倪成员，郁炜，尹涛，许庆华，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33