[发明专利]一种基于溶胶凝胶法的树脂金属复合镜面磨削砂轮及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于溶胶凝胶法的树脂金属复合镜面磨削砂轮的制备方法，属于精密加工研磨抛光领域。在制备过程中，在聚乙烯醇胶水中添加水溶性树脂得到混合胶水，然后加入到金刚石微粉、耐水氮化铝微粉、电解铜粉、填料、添加剂分散混合制备悬浮液中制备浆料；将浆料倒入砂轮模具中制备砂轮并进行修型和修整。本发明中聚乙烯醇和水溶性树脂混合胶水溶胶凝胶制备的镜面磨削砂轮具有金刚石分布均匀，毛细微孔贯通的特点，添加了具有耐水涂层的可溶氮化铝，镜面磨削砂轮表层氮化铝颗粒耐水涂层磨去后，氮化铝水解，强度下降，具有表层自修锐的作用，而镜面磨削砂轮内部氮化铝耐水涂层保护，保证镜面磨削砂轮内部强度稳定。

技术领域

本发明属于精密加工研磨抛光领域，涉及一种基于溶胶凝胶法的树脂金属复合镜面磨削砂轮及其制备方法。

背景技术

镜面磨削是指经磨削后的工件，表面粗糙度Ra不大于0.01μm，光如镜面，可以清晰成像，故称镜面磨削。镜面磨削主要是磨粒微刃去除工件表面余量，同时由于磨料磨损而变钝，在工件表面上产生摩擦、挤压、压光和抛光作用。因此，一般实现镜面磨削，采取两种措施，一是采用细磨料的砂轮，用橡胶结合剂的弹性砂轮进行挤压抛光，而达到镜面，这种镜面磨削要粗磨—精磨—半精磨—超精磨和镜面磨削五个工序，才达到镜面加工；一种是采用稍粗粒度磨料实行修整，经慢速修整，把磨料切刃修成平整，砂轮表面修整的愈平，磨削后粗糙度也愈低。这种方法达到镜面的主要原因是微刃的切除作用。

传统砂轮制作方法为粉料混合→过筛→干燥→压制→烧结，容易出现物相团聚的问题，如何减少磨粒磨具内部缺陷、保证磨具组织的均匀性是一个迫在眉睫的首要问题，因为内部组织的均匀性直接影响抛光性能。同时传统磨具存在长时间使用，磨具发生钝化的问题，因此，需要设计镜面磨削砂轮具有自修锐的功能。

公开号为106944939B的发明专利公开了一种添加可溶性树脂材料的自修锐超硬微细磨具丸片及其制备方法，通过研磨液溶解磨具表层的“可溶性”树脂材料，在结合剂间形成孔隙，起到降低粘结剂强度和其对周围磨粒的把持力，从而达到自动在线可控修锐磨具的目的，但是该方法容易对丸片内部产生树脂溶解，造成溶胀，导致强度下降；公开号为104944956A的发明专利公开了一种基于凝胶反应的多晶纳米金刚石磨具制备方法，该方法采用聚丙烯晴进行凝胶，硬度高，适用于研磨阶段；公开号为108081159A的发明专利公开了一种聚乙烯醇缩醛树脂磨具有机凝胶成型方法，该凝胶方法无法适用于水性体系，同时采用单一树脂，无法碳化形成毛细微孔。

为解决金刚石镜面磨削砂轮物相团聚、造毛细孔、自修锐的问题，本发明采用复合树脂凝胶成型，一种树脂烧结固化，另一种树脂碳化产生毛细微孔；添加耐水涂层的可水解填料，在磨削过程中，表面摩擦，耐水涂层拭除，填料水解，结合强度下降，钝化磨粒脱落，实现表面可溶自锐的条件下，砂轮内部填料由于耐水涂层保护，不会水解，基体强度得到保证。

发明内容

本发明通过聚乙烯醇(PVA)+水溶性树脂液凝胶制作镜面磨削砂轮，避免了粉末成型分散不均匀的问题。首先利用PVA具有的物理凝胶能力，形成凝胶素坯，烧结后水溶性树脂固化，PVA碳化，水溶性树脂烧结固化温度也是PVA碳化温度，PVA碳化后产生大量毛细微孔，相比直接粉末成型添加造孔剂产生的孔为闭孔，本方法在镜面磨削砂轮中产生的毛细微孔是贯通微孔，对水的吸收能力强，添加了表面涂覆有耐水纳米二氧化硅涂层的氮化铝可溶粉末填料，磨削过程中，镜面磨削砂轮表层氮化铝表面的二氧化硅磨损，氮化铝被磨削液水解，表面结合强度下降，钝化磨料脱落，新的磨料露出来，保持自锐性；由于镜面磨削砂轮中的毛细微孔具有吸水能力，镜面磨削砂轮里面涂覆有耐水纳米二氧化硅涂层的氮化铝可避免直接水解，保持镜面磨削砂轮基体的强度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

步骤1：制备表面具有二氧化硅膜层的耐水氮化铝粉末；

步骤2：将金刚石粉末、耐水氮化铝粉末、电解铜粉、填料、添加剂分散在水中，制备得到悬浮液；