[发明专利]一种多颗粒附聚型磨粒体、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种多颗粒附聚型磨粒体、制备方法及其应用。该磨粒体主要由磨料和结合剂制备而成；所述的磨料为熔融或烧结氧化铝、熔融或烧结氧化锆、熔融或烧结氧化铝‑氧化锆、刚玉类、碳化硅、立方体氮化硼、碳化硼、燧石、石榴石、氮化硅和金刚石中的任一种或任几种；所述的结合剂包括有机结合剂、无机结合剂和金属结合剂。得到的磨粒体粒径为40目～8000目，其形状包括球体、立方体、金字塔型和圆柱体型等。通过结合剂将多种单晶颗粒结合在一起制备得到附聚型的磨粒体切削刃小、磨削力强，制备方法简单易行，成本低；该附聚型磨粒体在应用中，研磨工件的表面粗糙度低，抛光时对于工件的表面没有划痕，完全满足现代精加工行业中的要求。

技术领域

本发明属于磨粒加工及磨料磨粒技术领域，具体涉及一种多颗粒附聚型磨粒体、制备方法及其应用。

背景技术

磨粒加工是以硬质矿物质(磨料)颗粒作为切削工具进行材料去除的加工过程的统称。磨料加工方法工艺适应性极强、工艺方法众多，如磨削、研磨、抛光、珩磨、超精加工、自由磨粒加工、复合磨粒加工等，其应用范围广，可对金属、陶瓷、玻璃、石材、耐火材料、混凝土、骨骼、复合材料等各种材料进行加工，可对平面、圆柱表面、球面、渐开线齿面、螺旋表面、自由曲面等各种表面实现荒、粗、精和超精加工等各种精密加工；磨粒加工机床涉及种类最多的机床，被广泛的应用与机械制造、轻工、建筑、耐火材料等多种行业。即许多难以加工的材料均可由磨粒进行加工，磨粒加工是各个行业中广泛应用的重要加工方法。

由于磨粒和切削尺寸细小、磨削力小，参加切削的磨粒众多，所以磨粒加工能够很容易获得高精度低表面粗糙度的表面。特别是应用非常细微的磨粒，可以获得纳米级切削刃，从而实现极薄的微细切削、获得无缺陷表面，可以获得表面精度0.1μm、表面粗糙度Ra0.008～0.025μm的加工表面。因此磨粒加工是超精密加工的主要手段，在现代航空航天、精密机械和仪器、电子信息、尖端武器、小型和微型机械等高科技领域中具有重要的应用。

随着科技的快速发展，各个行业中对于研磨抛光的加工提出了越来越高的要求。其中高效与高精是要求最高的两部分。传统的磨料均为单颗粒的单晶结构，晶体本身是一个完整的大晶粒，单晶是具有完整晶体外形的单个颗粒，颗粒内部的晶格是周期排列，具有各向异性，颗粒表面较为光滑，切削刃数量少，切削力弱。且单个颗粒切削刃大而硬，划伤严重，同时受到外力冲击时沿解理面破裂，颗粒会很快变小，使得磨料的研磨寿命明显变短。

从做成固结磨具来讲，由于单晶颗粒磨料具有解理面，在磨削过程中、使用一段时间后刃面磨损很容易出现钝化，而且单晶容易整体从结合剂中拔出失去磨削效果，而不能充分发挥磨料的效用，导致了磨具的寿命短、磨削率低。从抛光应用方面讲：在IT行业中，硬盘及磁头需要非常高的表面光洁度和平整度，光通讯中光纤连接器端面抛光后粗糙度Ra值需要在纳米级；LED行业中蓝宝石晶片的研磨抛光不但要求很强的切削力，而且要求晶片表面无划痕。上述的高精度要求，采用传统的单晶结构磨料单颗粒进行磨削已经无法实现。

为了克服现有技术中单晶颗粒作为磨料时的缺陷，现有技术中通常大的单晶颗粒进行刻蚀，制造成海绵体状，避免了颗粒在受到外力冲击时沿解理面的破裂，也提高了在磨削抛光过程中的加工效率。但是因单晶颗粒在刻蚀过程中，由表及里进行刻蚀，外表面被刻蚀的程度较严重，而内部刻蚀程度较轻，造成了内外硬度的不一致；而且单晶颗粒由于形成机理原因，每颗磨料与每颗磨料之间、以及同一颗磨料不同的部位的软硬度均不相同，所以刻蚀的程度也不一样，这样造成了被加工工件表面的存在划伤、平整度不够的问题。