一种蓝宝石用磨抛一体柔性磨头及其制备方法技术

本发明专利技术属于加工技术具体涉及一种蓝宝石用磨抛一体柔性磨头及其制备方法。将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维粉、金刚石磨料、水混合后凝胶固化，再冻干，制备凝胶颗粒；将凝胶颗粒、油脂改性核桃壳粉、树脂混合，然后固化，得到蓝宝石用磨抛一体柔性磨头。根据现有生产情况，现有加工的会出现的较深划痕、崩边现象及质量加工不达标的现象。本发明专利技术公开了一种磨抛一体的超精密砂轮，采用柔性堆积磨料结合硬度适中的树脂体系，大大减少了传统机械加工的会出现的较深划痕、崩边现象及质量加工不达标的现象；保证蓝宝石工件的加工平面度、粗糙度，加工效率。加工效率。加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石用磨抛一体柔性磨头及其制备方法


[0001]本专利技术属于加工技术具体涉及一种蓝宝石用磨抛一体柔性磨头及其制备方法。

技术介绍

[0002]蓝宝石，分子式为Al2O3，具有较好的光学特性和力学性能，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，对红外线透过率高，耐磨性高，硬度为莫氏9级仅次于金刚石，在高温下仍具有较好的稳定性，所以被广泛应用于工业、目防、科研等领域。
[0003]蓝宝石的表面质量主要取决于研磨抛光加工，蓝宝石由于其硬度高且脆性大，较其它材料的精密加工更加复杂，是目前重点研究的难题。随着光电技术的飞速发展，光电产品对蓝宝石材料需求量的日益增加，且对工件表面质量提出了超光滑的要求，为了满足蓝宝石光学器件发展的要求，获得超光滑的表面，须对蓝宝石进行研磨抛光加工。
[0004]现阶段, 蓝宝石的抛光方法有很多,常见的CMP加工对工件的外形局限性较高，只适用于扁平形工件的双面加工。对于一些侧面，弧面及孔类的工件加工，CMP加工无法实现，只能采用CNC数控机床或精雕机进行机械加工，机械加工对砂轮工具的要求极高。根据现有生产情况，现有加工的会出现的较深划痕、崩边现象及质量加工不达标的现象。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种磨抛一体的超精密砂轮，采用柔性堆积磨料结合硬度适中的树脂体系，大大减少了传统机械加工的会出现的较深划痕、崩边现象及质量加工不达标的现象；保证蓝宝石工件的加工平面度、粗糙度，加工效率。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：一种蓝宝石用磨抛一体柔性磨头的制备方法，包括以下步骤：（1）将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维粉、金刚石磨料、水混合后凝胶固化，再冻干，制备凝胶颗粒；（2）将凝胶颗粒、油脂改性核桃壳粉、树脂混合，然后固化，得到蓝宝石用磨抛一体柔性磨头。
[0007]本专利技术中，海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维粉、金刚石磨料、水的质量比为（8～15）∶（10～20）∶（150～250）∶（200～300）∶（1000～2000），优选为（8～12）∶（12～18）∶（180～220）∶（220～260）∶（1000～1500），进一步优选为10∶15∶200∶240∶1100。
[0008]本专利技术中，凝胶颗粒、油脂改性核桃粉、树脂的质量比为（0.8～1.2）∶（0.2～0.4）∶1，优选为1：0.3：1。
[0009]本专利技术中，先将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠与水混合，再与玻璃纤维粉、金刚石磨料的水混合液混合，然后在金属离子作用下凝胶固化，最后冻干，得到凝胶颗粒；所述凝胶颗粒的粒径为0.3～0.8mm。所述冻干为冷冻干燥，其真空压力为1～3Mpa，温度为
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80℃，时间为24～72h。
[0010]本专利技术中，核桃壳粉的粒径为10
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20um；将核桃壳粉浸泡在油脂溶液中，然后取出，
得到油脂改性核桃壳粉，优选的，浸泡时间为3～7h。
[0011]本专利技术中，树脂为环氧树脂及其固化剂。
[0012]本专利技术中，步骤（2）中，固化为35～60℃干燥24～48h。
[0013]本专利技术公开了根据上述方法制备的蓝宝石用磨抛一体柔性磨头，并进一步公开了所述蓝宝石用磨抛一体柔性磨头在加工蓝宝石中的应用，尤其是在对蓝宝石侧面、弧面、孔加工中的应用。
[0014]本专利技术是基于磨抛一体概念，首先将磨料溶胶凝胶处理，做成0.5mm左右直径的磨料颗粒，磨料颗粒表面由几百个1
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5um的微小颗粒堆积组成，这样一颗磨料相当于有几百个切削刃，极大的增加了切削性能及切削效率，同时由于大颗粒磨料是由几百个小颗粒组成的，在加工过程中，不但保证了锋利度，同时也保证了加工质量，可以达到纳米级的粗糙度，真正的做到了磨抛一体。本专利技术冻干制备颗粒水分直接升华，颗粒内部形成孔隙，结合堆积磨料之间的核桃壳粉脱落，提高了磨料脱落能力，加大了磨头的自锐锋利性。
[0015]同时，本专利技术通过将凝胶软磨料固结在树脂中，做到软硬结合，在保证锋利度的前提下，极大的提高了产品寿命。本专利技术通过将核桃壳粉浸泡在一定浓度的油脂中，将其混合在溶胶凝胶磨料及树脂结合中，在加工摩擦过程中，核桃壳粉脱落的地方形成孔隙，极大的解决了抛光磨头在加工过程中堵塞问题及加工效率问题，而且极大的解决了现有技术低温造孔的困难。
[0016]本专利技术采用生物胶体羧甲基纤维素钠及海藻酸钠作为溶胶的复合基体，通过将磨料分散在胶体中，然后再凝胶固化成型，制备成一定尺寸的溶胶凝胶颗粒，溶胶凝胶颗粒由几百个微小的磨料组成，在加工过程中，由于这些微小的磨料出刃，极大的增强了磨抛性能及加工质量。
[0017]本专利技术通过将凝胶颗粒固定在树脂中，在加工过程中，凝胶颗粒遇水会溶胀，即所谓的软磨料。在加工过程中软磨料的溶胀效应，也提高了蓝宝石表面质量，可达到纳米级别。
[0018]本专利技术将软磨料固结在硬树脂中，通过软硬结合，即保证了加工效果，也保证了产品的寿命。本专利技术的工具一般转载在高速旋转的CNC加工中心或者数控雕刻机上面，转速可达上万转，如果强度不够，非常容易飞裂，本专利技术通过选用合适的树脂及造孔剂，可以将凝胶磨料很好的固结在树脂中。
[0019]本专利技术首次以油脂浸泡的核桃壳粉占位造孔，可以在保证抛光磨头强度的同时，增强抛光磨头的切削性能。
[0020]对于一些侧面，弧面及孔类的蓝宝石工件加工，CMP（化学机械抛光）加工无法实现，只能采用CNC数控机床或精雕机进行机械加工，机械加工对砂轮工具的要求极高。根据现有生产情况，现有加工会出现的较深划痕、崩边现象及质量加工不达标的现象。本专利技术首次公开了一种磨抛一体的超精密砂轮，采用柔性堆积磨料结合硬度适中的树脂结合剂，大大减少了传统机械加工的会出现的较深划痕、崩边现象及质量加工不达标的现象；保证蓝宝石工件的加工平面度、粗糙度，加工效率。
附图说明
[0021]图1为凝胶颗粒的显微镜图。
[0022]图2为柔性抛光磨头的实物图。
[0023]图3为柔性抛光磨头的微观结构示意图。
[0024]图4为柔性抛光磨头的加工示意图。
[0025]图5为本专利技术磨头加工后产品表面粗糙度图。
[0026]图6为本专利技术磨头加工后产品表面显微图，标尺为600μm。
[0027]图7为本专利技术磨头加工后产品实物图。
[0028]图8为现有加工后产品表面粗糙度图。
[0029]图9为现有加工后产品表面显微图，标尺为300μm。
具体实施方式
[0030]本专利技术采用的原料都为现有产品，具体制备操作以及性能测试为常规技术。凝胶固化时，金属离子为钙离子或者钾离子。油脂：广州市联诺化工科技有限公司提供的联诺NC100A；环氧树脂，GCC135，固化剂，MD
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02B：东莞市艺升复合材料有限公司，环氧树脂与固化剂按质量比2∶1组成树脂，用于以下实验。
[0031]玻璃纤维的直径为10～60 u本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石用磨抛一体柔性磨头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维粉、金刚石磨料、水混合后凝胶固化，再冻干，制备凝胶颗粒；（2）将凝胶颗粒、油脂改性核桃壳粉、树脂混合，然后固化，得到蓝宝石用磨抛一体柔性磨头。2.根据权利要求1所述蓝宝石用磨抛一体柔性磨头的制备方法，其特征在于，海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维粉、金刚石磨料、水的质量比为（8～15）∶（10～20）∶（150～250）∶（200～300）∶（1000～2000）。3.根据权利要求2所述蓝宝石用磨抛一体柔性磨头的制备方法，其特征在于，海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维粉、金刚石磨料、水的质量比为（8～12）∶（12～18）∶（180～220）∶（220～260）∶（1000～1500）。4.根据权利要求1所述蓝宝石用磨抛一体柔性磨头的制备方法，其特征在于，凝胶颗粒、油脂改性核桃粉、树脂的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡光球，胡坤，王凯平，陆静，
申请(专利权)人：苏州赛尔特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：