[发明专利]一种采用多孔陶瓷骨架树脂强化的金刚石磨具丸片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精密加工研磨抛光领域，涉及一种陶瓷树脂结合剂磨具，具体涉及一种采用多孔陶瓷骨架树脂强化的金刚石磨具丸片的制备方法。

背景技术

陶瓷结合剂金刚石磨具具有金刚石和陶瓷结合剂的共同特点，与普通刚玉、碳化硅磨具相比，具有高强度，耐热性能好，切削锋利，磨削力强，磨削效率高，磨削时温度比较低，耐磨性高，磨粒消耗少，特别是在磨很硬又很脆的工件时最明显；可以适应各种冷却液的作用；磨削时磨具的热膨胀量小，且陶瓷结合剂对磨粒粘附力强，棱角保持性能好，形状保持性好，能进行高精度磨削；磨具内有较多的气孔，磨削时有利于排屑和散热，不易堵塞、不易烧伤工件；磨具的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易，不会产生让刀现象，解决了树脂金刚石磨具的低寿命，磨削效率低，磨具本身在磨削过程中易变形的问题。陶瓷结合剂金刚石磨具主要应用在晶圆，金刚石复合片，金刚石聚晶，金刚石刀具，立方氮化硼，钨钢，新型工程结构陶瓷，宝石，水晶，稀土材料等高硬脆材料的机械加工中，并取得了良好的经济效益。传统陶瓷结合剂磨具的制作方法主要是磨料、陶瓷结合剂粉体、填料、造孔剂混合后，压制，烧结成型，该种方法容易造成胚体组分不均匀。传统金刚石磨具制造方法如：专利号为201110009145.4的专利公开了一种陶瓷-金属结合剂金刚石金刚石磨具及其制备方法，其金属陶瓷结合剂为：Si02 40-50％、A1203 8-15％、B203 12-20％、Li20 3-6％、Na20 6-12％、K20 3-6％、Zn0 2-8％、Ti 1-10％、Al 1-5％，该种方法为传统干法磨具制作方法。

凝胶陶瓷是将含有多种组分的陶瓷胶液，通过物理或化学使分子或离子成核，制成溶胶，在一定条件下，再经凝胶化处理，获得多组分的复合相的凝胶体，经烧结后可获得所需组分的陶瓷基复合材料，该方法制成的陶瓷胚体组分均匀。

以下文献将凝胶陶瓷技术引入到了陶瓷结合剂磨具的制作中：专利号为200680044108.4的专利公开了一种具有可渗透结构的磨具，该种磨具介绍了一种通过溶胶-凝胶形成氧化铝磨粒的团聚体的方法，再将磨粒团聚体制备成磨具；专利号为201410464988.7的专利公开了一种磨具用低温陶瓷结合剂的制备方法，该方法通过以硅酸盐溶液作为溶胶-凝胶制备的起始点，在引发剂作用下丙烯酰胺自由基发生聚合的同时与N、N’-亚甲基双丙烯酰胺交链联形成三维立体网络结构，得到低温陶瓷结合剂；专利号为201610090011.2的专利公开了一种陶瓷结合剂细粒度磨具的制备方法，该方法将磨料、陶瓷结合剂、造孔剂和海藻酸钠溶液混合，加入氯化钙溶液中钙化，得到水凝胶，溶胶体中的磨料、陶瓷结合剂和造孔剂被固结在凝胶体中，形成磨具毛坯；同样，湖南大学的胡伟达通过采用溶胶凝胶法所制陶瓷结合剂与金刚石磨料混合后制备成砂轮。

上述磨具为单一的陶瓷结合剂磨具，由于陶瓷烧结温度高，无法将磨具填料、添加剂引入导陶瓷磨具中，限制了陶瓷结合剂磨具的性能，本发明首先将凝胶陶瓷和金刚石磨料烧结，形成多孔陶瓷结合剂包覆金刚石磨料的网状骨架体，再将树脂结合剂和填料溶于溶剂中，通过注浆方法填充到网状骨架体中，低温烧结形成磨具丸片，该新型复合磨具骨架为陶瓷结合剂，形状保持性好，能进行高精度磨削，磨具中的金刚石磨料由陶瓷结合剂包覆，陶瓷结合剂对磨粒粘附力强，切削性能好，树脂结合剂提高了磨具强度，填料提高了磨具的自锐、活化、散热等性能，具有陶瓷结合剂磨具和树脂结合剂磨具的双重性能。

发明内容

一种采用多孔陶瓷骨架树脂强化的金刚石磨具丸片的制备方法，其特征在于，具体制备方法包括以下步骤：

步骤1：将有机单体和水混合，配成一定浓度的预混液，以下各成份按重量计，水20～100份、有机单体4～30份；

步骤2：将下列成份在预混液中混合，粉状陶瓷10～120份、金刚石磨料30～150份、造孔剂0.5～2份、交联剂0.1～1份、分散剂0.5～1.5份和偶联剂0.2～1份、PH调节剂0.5～2份，制备浓浆料；

步骤3：向步骤2中得到的浆料中加入引发剂0.05～0.5份和反应加速剂0.01～0.3份，混合均匀，将其注入模具，引发单体的原位聚合，形成坯体；

步骤4：坯体脱模，然后干燥处理，高温烧结，脱脂、有机凝胶挥发，形成形成多孔陶瓷结合剂包覆金刚石磨料的网状骨架体；

步骤5：将树脂和填料混合在溶剂中得到树脂混合浆料，将树脂混合浆料注浆到多孔陶瓷结合剂包覆金刚石磨料的网状骨架体中，树脂3～20份，填料5～20份，溶剂10～40份；