[发明专利]一种用于脆硬材料磨削的超硬树脂砂轮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于砂轮技术领域，具体公开了一种用于脆硬材料磨削的超硬树脂砂轮及其制备方法。

背景技术

树脂超硬材料砂轮主要是由磨粒、结合剂和气孔组成的。磨粒是磨削砂轮工作主要部分。结合剂在砂轮中起粘结作用，一般要求对磨粒有较好粘结能力，并且具有良好的机械性能和自锐性，具有良好的工艺性能以便于加工制造。砂轮中气孔基本是独立式的，起容屑和散热的作用。例如在进行硅片精密磨削加工时，气孔在硅片磨削过程中起到容屑的作用，可以防止砂轮堵塞，另一方面在磨削过程中储存磨削液，提高砂轮热传导效应，在一定程度上提高砂轮寿命，一些工件被要求抛光到一定条件时，高孔隙率显得尤为重要。

砂轮在磨削硬脆工件材料时，应该有以下技术要求：要求砂轮层组织均匀性高，能持续自锐无须修整 ；由于脆性材料去除总量大，所以对砂轮的容屑功能要求比较高，因此用于这种加工的砂轮需要加大其构成三要素之一的气孔率，气孔率的增加可以提高砂轮容屑功能，减少工件烧伤现象。目前用于硬脆性工件材料的磨削砂轮多是采用树脂粉、磨料等其它辅料高温压制成型，因其工艺的特性在压制过程中会出现砂轮层不均匀，自锐性不好。

以往多孔树脂砂轮多是把水溶性粒子或者中空材料混入流动的料浆内，形成“占位”情况，产生气孔。水溶性粒子法主要是通过将可形成孔的水溶性粒子加入到磨料层中“占位”，树脂砂轮在磨削液是水性时，水溶性粒子溶解于水，“占位”处形成气孔结构。中空材料法则是通过添加中空的类球形的闭孔材料到砂轮中制造多孔结构。这两种采用“占位”的方法制造多气孔砂轮会受固体物量的上限制约，导致树脂砂轮的气孔率上限受到限制；同时树脂液粘度大，造成成型料的混合均匀难度大，这在一定程度上导致树脂砂轮的气孔分布不均匀；此外，这种“占位”法引入的粒子会对磨削对象-硬脆材料造成污染或者降低其磨削质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于脆性材料磨削的大气孔超硬树脂砂轮，该超硬树脂砂轮具有较好的组织均匀性和高气孔率，对硬脆材料具有良好的磨削性能，磨削表面粗糙度可达到纳米级；并同时提供了该砂轮的制备方法。

一种用于脆硬材料磨削的超硬树脂砂轮，由以下重量份的原料制成：酚醛树脂液10-23份、气孔成形剂5-15份、偶联剂1-3份、增强剂1-5份、金刚石40-70份、固化剂10-17份。

为了得到质量较好的超硬树脂砂轮，酚醛树脂液为结合剂，粘度为200Pa·s；所述偶联剂为Z-6173，偶联剂Z-6173是一种功能化硅氧烷产品，它能增强配混料中聚合物一填料间的相互作用，内含烷氧基和烷基功能化基团，改进无机填料进入有机聚合物的分散性，分析纯级别；所述金刚石粒度5-10μm；增强剂为氧化铬，氧化铬粒度为5-15μm；气孔成形剂为吐温80，分析纯级别及以上；固化剂为GH-01；所述金刚石和酚醛树脂液的质量比为（4-6）∶1。

以下介绍本发明中超硬树脂砂轮所用的各材料：

酚醛树脂液是一种多组份、多层次、深度催化的新工艺制成，它的特点是分子量均匀适中，可使成型材料的松散和干湿达到最佳状态，即使在高温、高湿度季节仍能保持其特性。本发明使用的液体树脂液还可用水和甲醇的混合液任意调整粘度，适用磨具制造。

气孔成形剂，可以使用有机性气孔成形剂、水溶性粒子和中空材料等，也可以使用一些气体形成剂，例如球状的发泡苯乙烯等。此外本发明中使用的气孔成形剂，是有机系吐温80。吐温80化学名为聚氧乙烯20山梨醇酐单有酸酯，属混合物，其以失水山梨醇为骨架，侧链接具有亲水特性的3个氧化乙烯链、1个具有亲脂特性的脂肪链，因此吐温80属于两亲型非离子表面活性剂，能与水、甲醇、乙醇、氯仿等相混溶，具有良好增溶性能。可以把树脂液乳化成均匀细小的气泡。作为本发明的气孔成形剂是不错的选择。

偶联剂和增强剂是为了使磨料与结合剂之间，结合程度好。也可以使用其它的偶联剂和增强剂，不限于Z-6173和增强剂氧化铬。

金刚石磨料可以使用单晶、自锐和多晶型，根据研磨条件，可选取一种或者大于一种的金刚石磨料。粒度M5/10，M6/8,M4/6的金刚石都可以满足本发明使用。

上述用于脆硬材料磨削的超硬树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：

（1）向金刚石中加入偶联剂和丙酮，超声波机器内超声15-25min后烘干得处理后的金刚石备用；