CN104802099B - 一种具有大容屑腔的磨块、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有大容屑腔的磨块、其制备方法及应用，所述磨块中含有磨料、凝胶容屑球及结合剂；磨块使用过程中，凝胶容屑球通过水解、破碎等方式脱离磨块，在磨块表面通过“失材”形成大量容屑腔，从而解决现有磨块容屑腔空间不足的缺陷，还能根据需要，通过不同容屑球浓度磨块的组合排布构成具有一定容屑腔分布的磨抛盘，从而彻底解决现有磨抛盘容屑空间分布不足和容屑空间单一分布的缺陷，实现磨抛盘表面容屑空间按需分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有大容屑腔的磨块、其制备方法及应用。
背景技术
硅、固结蓝宝石、碳化硅等光电材料以及工程陶瓷、天然岩石等硬脆材料在光伏、LED产业、半导体微电子、光学晶体、航空航天、民用等领域发挥着无可替代的优势作用。受硬脆材料高硬度、高脆性难加加工特点的限制，采用固结磨块进行磨抛加工是其获得高质量表面的主要手段。固结磨块磨抛加工材料的实质是磨块表面众多磨料对工件材料的不断刻划切削将被磨除部分工件材料转化成微小磨屑从而达到磨除材料。由于常规磨块所用磨料尺寸小(甚至达到50um以下)，磨块与工件接触界面缝隙削，缺乏容纳磨屑空间；结果导致大量磨屑滞留在磨块与工件接触界面，导致磨块发生堵塞，不仅影响加工效率，甚至进而引发烧伤等问题，根本达不到人们所预期的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种具有大容屑腔的磨块、其制备方法及应用，通过其中的凝胶容屑球在使用过程中破碎，可在磨块表面形成大量容屑腔，从而解决现有磨块容屑腔空间不足的缺陷，还能根据需要，实现磨抛盘表面容屑空间按需分布。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，包括：
1)按凝胶原料：海藻酸钠溶液为48～52g：0.9～1.1L的比例将凝胶原料加入至质量浓度为3.5～4.5％的海藻酸钠溶液中，超声搅拌1.5～2.5小时，形成均匀的混合液；将混合液通过直径为0.4～0.6mm的针孔，以55～65滴/秒的速度滴入至质量浓度为0.4～0.6％的氯化钙溶液中，制得凝胶容屑球；
2)取磨料与上述之凝胶容屑球按体积比1:1～8进行均化混合，得到混合物；
3)将2)中得到的混合物与结合剂按体积比1:9～11均匀混合后倒入磨具，固化成型，移除磨具，即得磨块。
一实施例中：所述凝胶原料为氧化铝、碳化硅、石墨粉中的至少一种。
一实施例中：所述步骤1)中，制得的凝胶容屑球粒径为0.4～1.1mm。
一实施例中：所述磨料为立方氮化硼、金刚石中的至少一种。
一实施例中：所述磨料表面预先经过金属化和/或粗糙化涂层处理。
一实施例中：所述的结合剂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、光固化树脂、热固化树脂、金属结合剂中的至少一种。
一实施例中：所述固化成型为自然固化、加热固化、光固化、微波固化中的至少一种。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：
一种具有大容屑腔的磨块，所述磨块中含有磨料、凝胶容屑球及结合剂，且三者的体积比为磨料：凝胶容屑球：结合剂为1:1～8:20～90。
一实施例中：所述凝胶容屑球为氧化铝凝胶容屑球、碳化硅凝胶容屑球、石墨粉凝胶容屑球中的至少一种。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三是：
一种具有大容屑腔的磨抛盘，所述磨抛盘由具有不同凝胶容屑球浓度的具有大容屑腔的磨块按一定组合方式固定在磨抛盘基体上形成。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明的一种具有大容屑腔的磨块、其制备方法及应用，磨块中含有凝胶容屑球，磨块使用过程中，凝胶容屑球通过水解、破碎等方式脱离磨块，在磨块表面通过“失材”形成大量容屑腔，从而解决现有磨块容屑腔空间不足的缺陷，还能根据需要，通过不同容屑球浓度磨块的组合排布构成具有一定容屑腔分布的磨抛盘，从而彻底解决现有磨抛盘容屑空间分布不足和容屑空间单一分布的缺陷，实现磨抛盘表面容屑空间按需分布，避免了使用过程发生堵塞及烧伤工件的问题，从而可以实现高效精密磨抛。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1中磨块M1的内部结构示意图，图中11为磨粒，22为氧化铝凝胶容屑球，33为环氧树脂。
图2为本发明实施例6中磨抛盘结构示意图，图中M1为磨块M1，M2为磨块M2，M3为磨块M3,2为磨抛盘基体。
具体实施方式
下面通过实施例具体说明本发明的内容：
实施例1
1)按氧化铝：海藻酸钠溶液为50g：1L的比例将粒径为100～150μm的氧化铝微粉加入至质量浓度为4％的海藻酸钠溶液中，超声搅拌2小时，形成均匀的混合液；将混合液通过直径为0.5mm的针孔，以60滴/秒的速度滴入至质量浓度为0.5％的氯化钙溶液中，制得粒径为0.5～1mm的氧化铝凝胶容屑球；
2)取粒径为200～250μm的微细金刚石磨粒与氧化铝凝胶容屑球按体积比1:2进行均化混合，得到混合物；
3)将2)中得到的混合物与结合剂环氧树脂按体积比1:10均匀混合后倒入磨具，经过3小时常压室温自然固化成型后，移除磨具，即得磨块M1，磨块M1的内部结构如图1所示。
实施例2
1)按氧化铝：海藻酸钠溶液为50g：1L的比例将粒径为10～30μm的氧化铝微粉加入至质量浓度为4％的海藻酸钠溶液中，超声搅拌2小时，形成均匀的混合液；将混合液通过直径为0.5mm的针孔，以60滴/秒的速度滴入至质量浓度为0.5％的氯化钙溶液中，制得粒径为0.5～1mm的氧化铝凝胶容屑球；
2)取粒径为40～50μm的微细金刚石磨粒与氧化铝凝胶容屑球按体积比1:4进行均化混合，得到混合物；
3)将2)中得到的混合物与环氧树脂按体积比1:10均匀混合后倒入磨具，经过3小时常压室温自然固化成型后，移除磨具，即得磨块M2。
实施例3
1)按氧化铝：海藻酸钠溶液为50g：1L的比例将粒径为100～200μm的氧化铝微粉加入至质量浓度为4％的海藻酸钠溶液中，超声搅拌2小时，形成均匀的混合液；将混合液通过直径为0.5mm的针孔，以60滴/秒的速度滴入至质量浓度为0.5％的氯化钙溶液中，制得粒径为0.5～1mm的氧化铝凝胶容屑球；
2)取粒径为200～250μm的微细金刚石磨粒与氧化铝凝胶容屑球按体积比1:6进行均化混合，得到混合物；
3)将2)中得到的混合物与环氧树脂按体积比1:10均匀混合后倒入磨具，经过3小时常压室温自然固化成型后，移除磨具，即得磨块M3。
实施例4
1)按碳化硅：海藻酸钠溶液为50g：1L的比例将粒径为30～100μm的碳化硅微粉加入至质量浓度为4％的海藻酸钠溶液中，超声搅拌2小时，形成均匀的混合液；将混合液通过筛网滴入至质量浓度为0.5％的氯化钙溶液中，制得粒径为0.5～1mm的碳化硅凝胶容屑球；
2)取粒径为120～180μm的立方氮化硼磨粒与碳化硅凝胶容屑球按体积比1:5进行均化混合，得到混合物；
3)将2)中得到的混合物与结合剂酚醛树脂按体积比1:10均匀混合后倒入磨具，经过加热固化成型后，移除磨具，即得磨块M4。
实施例5
1)按石墨粉：海藻酸钠溶液为50g：1L的比例将粒径为100～150μm的石墨粉加入至质量浓度为4％的海藻酸钠溶液中，超声搅拌2小时，形成均匀的混合液；将混合液通过雾化喷入至质量浓度为0.5％的氯化钙溶液中，制得粒径为0.5～1mm的石墨粉凝胶容屑球；
2)取粒径为200～250μm的立方氮化硼磨粒与石墨粉凝胶容屑球按体积比1:3进行均化混合，得到混合物；
3)将2)中得到的混合物与结合剂聚酰亚胺树脂按体积比1:10均匀混合后倒入磨具，经过微波固化成型后，移除磨具，即得磨块M5。
实施例6
取实施例1-3中得到的磨块M1、M2、M3，按图1所示的分布方式，用现有技术固定在磨抛盘基体2上，即得具有大容屑腔的磨抛盘，如图2所示，M1在磨抛盘基体2上的投影呈圆形且M1位于磨抛盘基体2中心；M2在磨抛盘基体2上的投影呈半月形，10个M2周向间隔布置在M1周围；M3在磨抛盘基体2上的投影呈类梯形，12个M3周向间隔布置在磨抛盘2基体周缘。在加工过程中，氧化铝凝胶容屑球在外力作用下粉碎，通过“失材”的方式让位形成容屑腔，由于磨块M1、M2、M3中容屑球浓度不同，因此形成的容屑腔数目不同，从而形成不同的容屑腔分布，实现磨抛盘表面容屑空间的按需分布。当然，磨抛盘的结构并不以此实施例为限，实际使用时可以根据磨抛盘直径、所受载荷、排屑能力、冷却条件以及磨抛盘外观等因素，来确定磨抛盘表面不同容屑球浓度磨块的数量及排布方式。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，其特征在于：包括：
1)按凝胶原料：海藻酸钠溶液为48～52g：0.9～1.1L的比例将凝胶原料加入至质量浓度为3.5～4.5％的海藻酸钠溶液中，超声搅拌1.5～2.5小时，形成均匀的混合液；将混合液通过直径为0.4～0.6mm的针孔，以55～65滴/秒的速度滴入至质量浓度为0.4～0.6％的氯化钙溶液中，制得凝胶容屑球；
2)取磨料与上述之凝胶容屑球按体积比1:1～8进行均化混合，得到混合物；
3)将步骤2)中得到的混合物与结合剂按体积比1:9～11均匀混合后倒入磨具，固化成型，移除磨具，即得磨块。
2.根据权利要求1所述的一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，其特征在于：所述凝胶原料为氧化铝、碳化硅、石墨粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，制得的凝胶容屑球粒径为0.4～1.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，其特征在于：所述磨料为立方氮化硼、金刚石中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，其特征在于：所述磨料表面预先经过金属化和/或粗糙化涂层处理。
6.根据权利要求1所述的一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，其特征在于：所述的结合剂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、光固化树脂、热固化树脂、金属结合剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种具有大容屑腔的磨块的制备方法，其特征在于：所述固化成型为自然固化、加热固化、光固化、微波固化中的至少一种。
8.一种根据权利要求1所述的制备方法所制备的具有大容屑腔的磨块，其特征在于：所述磨块中含有磨料、凝胶容屑球及结合剂，且三者的体积比为磨料：凝胶容屑球：结合剂为1:1～8:20～90。
9.根据权利要求8所述的一种具有大容屑腔的磨块，其特征在于：所述凝胶容屑球为氧化铝凝胶容屑球、碳化硅凝胶容屑球、石墨粉凝胶容屑球中的至少一种。
10.一种具有大容屑腔的磨抛盘，其特征在于：所述磨抛盘由具有不同凝胶容屑球浓度的如权利要求8所述的具有大容屑腔的磨块按一定组合方式固定在磨抛盘基体上形成。
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