一种金刚石磨削液及其制备方法

摘要

本发明属于超硬材料磨削技术领域，具体涉及一种金刚石磨削液及其制备方法。所述磨削液的制备方法，包括以下步骤：（1）金刚石的预处理：①将以下重量份的原料金刚石40‑80份、二氧化锰5‑10份、氧化铁5‑10份、碳化硅30‑60份混匀；②将步骤①物料于750‑790℃下焙烧；③将步骤②物料冷却至室温，选出金刚石并清洗烘干；（2）磨削液的配置：按重量份计，①配制试剂A：将0.05‑0.15份氯化钙和1.2‑3.6份碳酸钠溶于100份水中，然后加入10份预处理金刚石；②配制试剂B：将0.2‑0.4份羧甲基纤维素钠和5.0‑15份柠檬酸溶于50份水中；③将B倒入A中并搅匀即得到金刚石磨削液。本发明方法采用先对金刚石预处理再配置磨削液，工艺过程简单，易于控制；制备的磨削液磨削效率大大提高。

权利要求

1.一种金刚石磨削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）金刚石的预处理

①将以下重量份的原料：金刚石40-80份、二氧化锰5-10份、氧化铁5-10份、碳化硅30-

60份混合均匀；

②将步骤①的物料于750-790℃下焙烧；

③将步骤②的物料冷却至室温，筛选出金刚石并清洗烘干，得预处理金刚石；

（2）磨削液的配置

①配制试剂A：按重量份计，将0.05-0.15份氯化钙和1.2-3.6份碳酸钠溶于100份水中，然后加入10份预处理金刚石，得试剂A；

②配制试剂B：按重量份计，将0.2-0.4份羧甲基纤维素钠和5.0-15份柠檬酸溶于50份水中，得试剂B；

③将试剂B倒入试剂A中并搅拌均匀即得到金刚石磨削液；

金刚石的粒径为100-500μm；

步骤（1）金刚石的预处理中步骤②物料于750-790℃下焙烧并保温3-8min。

2.根据权利要求1所述金刚石磨削液的制备方法，其特征在于，所述二氧化锰、氧化铁、碳化硅粒径均小于50μm。

3.根据权利要求1所述金刚石磨削液的制备方法，其特征在于，步骤（1）金刚石的预处理中步骤②在焙烧时，将物料铺平，铺平厚度不超过10mm。

4.根据权利要求1所述金刚石磨削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)金刚石的预处理

①将以下重量份的原料：金刚石40份、二氧化锰5份、三氧化二铁5份、碳化硅30份混合均匀；

所述金刚石的粒度为120/140，其中值粒径为120μm，二氧化锰、三氧化二铁、碳化硅粒径均小于20μm；

②将步骤①的物料平铺于陶瓷盘中，厚度不超过10mm，然后将装有物料的陶瓷盘放入马弗炉中，升温至750℃并保温3min；

③待马弗炉降温至60℃以下，取出步骤②装有物料的陶瓷盘并冷至室温，过140目筛，筛选出的金刚石用水清洗后烘干，得预处理金刚石；

(2)磨削液的配置

①配制试剂A：按重量份计，将0.05份的氯化钙和1.2份的碳酸钠溶于100份的去离子水中，然后加入10份预处理金刚石；

②配制试剂B：按重量份计，将0.2份的羧甲基纤维素钠和5.0份的柠檬酸溶于50份的去离子水中；

③使用前将试剂B倒入试剂A中并搅拌均匀即得到金刚石磨削液。

5.采用权利要求1-4任一所述方法制备得到的金刚石磨削液。

说明书

一种金刚石磨削液及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于超硬材料磨削技术领域，具体涉及一种金刚石磨削液及其制备方法。

背景技术

[0002] 金刚石磨削液磨削强度高，无粉尘和其它有害物污染，广泛用于金属、陶瓷、玻璃等材料工件的磨削加工。现有技术中，研磨料为超硬磨料微粉，如人造金刚石、碳化硅等，传统加入超硬磨料微粉是通过人工抛撒加料、加水冷却的方式，将磨料微粉加到磨盘上，但人工加料数量和加料均匀性都不易控制。另外，小颗粒金刚石颗粒容易制成悬浮液，较大的金刚石颗粒难以悬浮限制了其在磨削液应用领域的使用。同时，现有金刚石磨削液中的金刚石颗粒发挥磨削作用的是六八面体金刚石磨粒晶体的棱角，锋利度有限。

[0003] 本发明创造了金刚石增刃方法，即将金刚石表面处理成有无数坑洞的粗糙表面，大大提高了磨削效率。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种金刚石磨削液，该磨削液磨削工件时，磨削效率提高。

[0005] 本发明还提供了上述金刚石磨削液的制备方法，该方法先对金刚石预处理再配置磨削液，工艺过程简单，易于控制。

[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0007] 一种金刚石磨削液的制备方法，包括以下步骤：

[0008] (1)金刚石的预处理

[0009] ①将以下重量份的原料：金刚石40-80份、二氧化锰5-10份、氧化铁5-10份、碳化硅30-60份混合均匀；

[0010] ②将步骤①的物料于750-790℃下焙烧；

[0011] ③将步骤②的物料冷却至室温，筛选出金刚石并清洗烘干，得预处理金刚石；经过预处理的金刚石表面生成孔洞，可附着气泡，从而增大金刚石的粒度和锋利度。

[0012] (2)磨削液的配置

[0013] ①配制试剂A：按重量份计，将0.05-0.15份的氯化钙和1.2-3.6份的碳酸钠溶于100份的水中，然后加入10份经步骤(1)处理得到的预处理金刚石；

[0014] ②配制试剂B：按重量份计，将0.2-0.4份的羧甲基纤维素钠和5.0-15份的柠檬酸溶于50份的水中；

[0015] ③将试剂B倒入试剂A中并搅拌均匀即得到金刚石磨削液。

[0016] 优选的，金刚石的粒径为100-500μm。

[0017] 优选的，所述二氧化锰、氧化铁、碳化硅的粒径均小于50μm。

[0018] 优选的，步骤(1)金刚石的预处理中步骤②物料于750-790℃下焙烧并保温3-8min。

[0019] 优选的，步骤(1)金刚石的预处理中步骤②在焙烧时，将物料铺平，铺平厚度不超过10mm。

[0020] 采用上述方法制备得到的金刚石磨削液。

[0021] 二氧化锰、氧化铁和碳化硅分别作为氧化催化剂、氧化剂、稀释隔离剂使用，在进行步骤(1)的焙烧时，氧化铁和金刚石(碳)反应，使金刚石颗粒表面产生坑洞；碳化硅与金刚石接触的部分，不发生反应，金刚石表面不会形成坑洞。步骤(2)通过A、B试剂的配置，A、B两种试剂反应可释放出气泡，气泡进入经步骤(1)处理后的金刚石坑洞中，在使用时达到使磨粒(即金刚石)悬浮的目的。

[0022] 本发明的原理如下：金刚石磨削液其实都是金刚石磨粒的悬浊液，可消除固体磨削产生的粉尘污染。现有磨削液不论配方如何均利用增加溶液密度和粘稠度的原理使磨粒悬浮。本方案在增加溶液密度和粘稠度的基础上，一是通过磨粒培烧改变磨粒状态，使磨粒表面增刃，同时创造磨粒多坑洞易吸附气泡的机会，配制了两种混合后能产生气泡的配方，达到更粗磨粒悬浮的目的。本方案磨粒喷向工件时，不但磨粒刃口多比较锋利，而且磨粒粗动能大(动量公式E＝MV式中E为磨粒动量，M为磨粒质量，V为磨粒喷出速度)，磨削效率提高。

[0023] 步骤(1)中，金刚石与粉剂配方(即二氧化锰、氧化铁和碳化硅)在750-790℃这个阶段温度进行焙烧，使金刚石在高温、氧气(空气)和粉剂催化作用下，表面碳原子出现石墨化倾向。若温度低于750℃则粉剂中的催化剂失去活性，物料达不到转化临界点，金刚石冷却后无变化；金刚石表面不接触转化催化剂则达到转化为石墨的温度临界点会明显高于790℃，此时会使整个金刚石晶体(内部)全部向石墨转化而强度下降。在催化剂存在条件下温度高于790℃或时间长于8min，会出现过度损耗。

[0024] 和现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0025] 1.本发明将金刚石表面处理成有无数坑洞的粗糙表面，使磨粒表面增刃，同时创造磨粒多坑洞易吸附气泡的机会，配制了两种混合后能产生气泡的配方，达到更粗磨粒悬浮的目的；

[0026] 2.于750-790℃温度下焙烧3-8min，使金刚石表面很好地被蚀成孔洞，继而后续步骤生产的气泡附着于金刚石孔洞中，从而增大金刚石的粒度和锋利度；

[0027] 3.采用本发明的方法制备的磨削液，磨削金属、陶瓷、玻璃等工件时，与传统工艺相比，磨削效率可以提高两倍以上。

附图说明

[0028] 图1为实施例1经预处理的金刚石的显微照片；

[0029] 图2为未经预处理的金刚石显微照片。

具体实施方式

[0030] 下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明，但并不是对本发明的限制。

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例金刚石磨削液的制备方法，包括以下步骤：

[0033] (1)金刚石的预处理

[0034] ①将以下重量份的原料：金刚石40份、二氧化锰5份、三氧化二铁5份、碳化硅30份混合均匀；

[0035] 所述金刚石的粒度为120/140，其中值粒径为120μm，二氧化锰、三氧化二铁、碳化硅粒径均小于20μm；

[0036] ②将步骤①的物料平铺于陶瓷盘中，厚度不超过10mm，然后将装有物料的陶瓷盘放入马弗炉中，升温至750℃并保温3min；

[0037] ③待马弗炉降温至60℃以下，取出步骤②装有物料的陶瓷盘并冷至室温，过140目筛，筛选出的金刚石用水清洗后烘干，得预处理金刚石；

[0038] (2)磨削液的配置

[0039] ①配制试剂A：按重量份计，将0.05份的氯化钙和1.2份的碳酸钠溶于100份的去离子水中，然后加入10份预处理金刚石；

[0040] ②配制试剂B：按重量份计，将0.2份的羧甲基纤维素钠和5.0份的柠檬酸溶于50份的去离子水中；

[0041] ③使用前将试剂B倒入试剂A中并搅拌均匀即得到金刚石磨削液。

[0042] 本实施例的预处理的金刚石的显微照片见图1，从图1可以看出，金刚石(磨粒)表面粗糙，且有无数个点状或条状突起的磨削刃。图2为步骤(1)中原料金刚石的显微照片，图中的金刚石表面光滑，它的六八面体的棱为磨削刃。由此可以看出，经过预处理的金刚石表面磨削刃大大提高。

[0043] 采用实施例1的磨削液磨削工件(YG8和SiC烧结毛坯)的磨削速率见表1。

[0044] 实施例2

[0045] 本实施例金刚石磨削液的制备方法，包括以下步骤：

[0046] (1)金刚石的预处理

[0047] ①将以下重量份的原料：金刚石80份、二氧化锰10份、三氧化二铁10份、碳化硅60份混合均匀；

[0048] 所用金刚石的粒度为30/35，其中值粒径为485μm，二氧化锰、三氧化二铁、碳化硅粒径均小于50μm；

[0049] ②将步骤①的物料平铺于陶瓷盘中，厚度不超过10mm，然后将装有物料的陶瓷盘放入马弗炉中，升温至790℃并保温8min；

[0050] ③待马弗炉降温至60℃以下，取出步骤②装有物料的陶瓷盘并冷至室温，过60目筛，筛选出的金刚石用水清洗后烘干，得预处理金刚石；

[0051] (2)磨削液的配置

[0052] ①配制试剂A：按重量份计，将0.15份的氯化钙和3.6份的碳酸钠溶于100份的去离子水中，然后加入10份预处理金刚石；

[0053] ②配制试剂B：按重量份计，将0.4份的羧甲基纤维素钠和15份的柠檬酸溶于50份的去离子水中；

[0054] ③使用前将试剂B倒入试剂A中并搅拌均匀即得到金刚石磨削液。

[0055] 实施例3

[0056] 本实施例金刚石磨削液的制备方法，包括以下步骤：

[0057] (1)金刚石的预处理

[0058] ①将以下重量份的原料：金刚石60份、二氧化锰7.5份、三氧化二铁7.5份、碳化硅45份混合均匀；

[0059] 所用金刚石的粒度为70/80，其中值粒径为200μm，二氧化锰、三氧化二铁、碳化硅粒径均小于40μm；

[0060] ②将步骤①的物料平铺于陶瓷盘中，厚度不超过10mm，然后将装有物料的陶瓷盘放入马弗炉中，升温至770℃并保温5min；

[0061] ③待马弗炉降温至60℃以下，取出步骤②装有物料的陶瓷盘并冷至室温，过100目筛，筛选出的金刚石用水清洗后烘干，得预处理金刚石；

[0062] (2)磨削液的配置

[0063] ①配制试剂A：按重量份计，将0.1份的氯化钙和2.4份的碳酸钠溶于100份的去离子水中，然后加入10份预处理金刚石；

[0064] ②配制试剂B：按重量份计，将0.3份的羧甲基纤维素钠和10份的柠檬酸溶于50份的去离子水中；

[0065] ③使用前将试剂B倒入试剂A中并搅拌均匀即得到金刚石磨削液。

[0066] 需要说明的是，为了能充分达到最佳的磨削效果，本发明配好后的金刚石磨削液存放时间一般不超过48h，保证预处理金刚石的孔洞中气泡的充足。

[0067] 对比例1

[0068] 采用东莞市昊泰测量仪器有限公司生产的金刚石研磨抛光膏作为对比例1，并使用该抛光膏磨削工件(YG8和SiC烧结毛坯)。

[0069] 对比例2

[0070] 采用美国QMAXIS公司的PP-3-032金刚石抛光液作为对比例2，并使用该抛光液磨削工件(YG8和SiC烧结毛坯)。

[0071] 实施例1、对比例1-2的磨削液磨削工件(YG8和SiC烧结毛坯)的磨削速率见表1。

[0072] 表1实施例和对比例的磨削液磨削工件的磨削速率表

[0073]

[0074] 从表1可以看出，经本发明方法对金刚石预处理后，金刚石的粒径、表面形态发生了明显的变化。采用本发明的磨削液磨削工件的磨削速率是常规普通市售(对比例1和对比例2)磨削液的2倍以上，大大提高了磨削效率。