[发明专利]一种蓝宝石晶体加工用树脂磨具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂磨具及其制备方法，尤其涉及一种蓝宝石晶体加工用树脂磨具及其制备方法。

背景技术

蓝宝石晶体作为一种集优良光学性能、物理性能、机械性能和化学性能于一体的晶体材料，广泛应用于 LED照明衬底、导弹导引头球罩、高能探测和高功率强激光窗口。

蓝宝石晶体为α- AL₂O₃晶体，莫氏硬度为9级，很难进行加工。如采用金属结合剂金刚石磨具对蓝宝石晶体进行加工时，因为结合剂自锐性差，加工时表面易被阻塞，从而拉伤蓝宝石表面，甚至产生较深的划痕和碎裂；采用树脂结合剂金刚石磨具对蓝宝石晶体进行加工时，虽自锐性好不存在阻塞问题，但树脂结合剂对金刚石的把持力较差，金刚石没有能够充分利用就脱落，造成磨具使用寿命短、磨具面形稳定性差，所加工晶体的面形不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝宝石晶体加工用树脂磨具及其制备方法，解决树脂磨具加工蓝宝石晶体时，使用寿命短、磨具面形稳定性差的问题。

碳化硅晶须是有一定长径比的单晶纤维，具有高强度、高硬度、高耐腐蚀性，高导热性和低膨胀系数等优越性能，是一种优良的强化增韧材料。同时碳化硅的莫氏硬度高达9.5级，是一种重要的磨料。本发明在树脂磨具中引入碳化硅晶须，不但可能提高磨轮本体强度提高磨具面形稳定性外，碳化硅晶须还能对硬度略小于其的蓝宝石晶体进行研磨抛光，从而提高蓝宝石晶体加工光洁度。碳化硅晶须品种规格较多，发明人在试验过程中发现，如果碳化硅晶须选择不当极易划伤蓝宝石晶体表面，发明人通过多次反复的实验后，发现在树脂磨具中加入长径比为20-50、粒度为1～10μm的立方相β晶型的碳化硅晶须，不但提高磨具面形稳定性、延长树脂磨具使用寿命、研磨抛光蓝宝石晶体，而且不会划伤蓝宝石晶体表面。

湿润剂是树脂磨具成型料中的临时粘结剂，它将磨料表面润湿后，使结合剂能够均匀的粘在磨料的表面，从而防止组分分层的产生。发明人通过实验发现，将液状的硅烷偶联剂作为湿润剂使用，不但可以防止组分分层，而且可以提高树脂磨具的面形稳定性、增强填料和树脂界面的粘结能力。  

本发明蓝宝石晶体加工用树脂磨具，其制备方法如下：

（1）将金刚石粉、热固化树脂粉、填充剂、碳化硅晶须及湿润剂按例比进行混料，得到成型料；

（2）将成型料同基体装入模具内，在温度140℃～210℃、压力2～10MPa下，将成型料压制成型在基体上，保温30～60分钟预固化，脱模，得到预固化蓝宝石晶体加工用树脂磨具；

（3）将预固化蓝宝石晶体加工用树脂磨具在150℃～210℃下继续后固化2～ 14小时，得到半成品蓝宝石晶体加工用树脂磨具；

（4）将半成品蓝宝石晶体加工用树脂磨具进行后修整，得到完工的蓝宝石晶体加工用树脂磨具。

其中成型料重量配比如下：

金刚石粉            10～35份  

热固性树脂粉        15～40份

填充剂              20～50份

碳化硅晶须          0.1～3份

湿润剂              0.5～2份。

热固性树脂粉为酚醛树脂粉、聚酰亚胺树脂粉、改性酚醛树脂粉、改性聚酰亚胺树脂粉中的一种或几种的组合物；填充剂为金属粉、金属氧化物粉中的一种或几种的组合物；碳化硅晶须为粒度为1～10μm、长径比为20-50的立方相β晶型碳化硅晶须；湿润剂为液状硅烷偶联剂。

具体实施方式   

下面结合具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的。

实施例1 

 将40/45金刚石粉20克、PF2802A酚醛树脂粉30克、粒度3μm长径比30的立方相β晶型碳化硅晶须0.5克、300目铜粉40克、KH550硅偶联剂1克，混料l小时，得到成型料；将成型料同Φ200×20T×5基体装入模具内，在200℃、3MPa下，将成型料压制成型在基体上，保温40分钟预固化，脱模，得到预固化树脂磨具；将预固化树脂磨具在200℃下继续后固化10小时，得到半成品树脂磨具;将半成品树脂磨具用碳化硅砂轮除去毛剌及飞边得到Φ200×20T×5蓝宝石晶体加工用树脂磨具。

实施例2