[發明專利]一種磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210209689.X
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102719219A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 朱永偉;唐曉驍;墨洪磊;劉蘊鋒;李軍;李標;付杰;左敦穩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭;傅婷婷

技術領域

本發明屬于磨料加工技術領域，涉及一種磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒及其制備方法和應用。

背景技術

在精密超精密加工領域，磨料加工的應用最為廣泛，磨料加工是目前光學零部件和半導體工業的主要加工手段。固結磨料加工是基于二體磨損機制的一種加工手段，與基于三體磨損機制的傳統游離磨料加工相比，平面化所需的材料去除量大大減小。因此，固結磨料加工具有較高的加工效率，同時減少了加工廢液的處理成本及其對環境的污染。固結磨料加工時，當磨粒受到較強烈沖擊作用時，會從基體脫落，從而降低了磨料利用率和磨具的使用壽命。而且，脫落的磨粒會對工件表面產生劃傷，降低工件的表面質量。因此，磨粒的無序脫落問題困擾了固結磨料加工（研磨拋光）技術的廣泛應用。

針對磨粒脫落問題，國內外普遍采用表面鍍覆“毛刺”鎳或銅來提高基體對磨粒把持力的方法。GE公司（現名Diamond?Innovations）的RVG系列，前蘇聯（現烏克蘭）的ACO（AC2）系列，一般是鍍30％、50％或55％的銅或鎳，采用的方法一般為化學鍍或電鍍法。從制備角度來看：化學鍍法存在著鍍層厚度有限，鍍覆過程較慢，鍍液易分解、易產生游離鎳等缺點。電鍍法只適用于金屬粉末，對非金屬粉末需在其表面涂覆一層導電膜，增加了工藝復雜性。從使用角度來看：磨粒表層的鎳層或銅層必然會降低磨粒的鋒利性，限制了其在研磨與拋光領域的應用；另外，鍍覆鎳層或銅層的磨粒無法應用于陶瓷基體，應用領域受到限制。

目前，尚未發現通過在磨粒（如）金剛石表面包覆氧化鎳來提高基體與磨料結合力的報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的上述不足，提供一種磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒。

本發明的另一目的是提供磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒的制備方法。

本發明的又一目的是提供磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒的應用。

本發明的目的可通過如下技術方案實現：

一種磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒，所述的復合磨粒內核選自可作為磨粒的金剛石、碳化物、氧化物或硼化物中的一種或多種，外殼為氧化鎳包覆層。磨粒的包覆層布滿網格狀孔隙，有利于基體的滲入，提高其結合強度。

其中，所述的內核優選金剛石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化鋁、氧化硅中的一種或多種，其粒徑為5nm~500μm；所述的包覆層氧化鎳質量為復合磨粒質量的1~52%。

所述的磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒優選主要通過如下步驟制備得到：

（1）將預處理后的內核粉體加入到pH值為8~12的緩沖液中，配制成質量分數為5~15%的懸浮液，超聲分散1h后，升溫至50~80℃；

（2）將包覆物前驅體配制成0.05~0.4mol/L的溶液，逐滴加入到到步驟（1）制備的內核質量分數為5~15%的懸浮液中并劇烈攪拌，保持溶液pH值穩定；

（3）將上一步反應物離心，沉淀溶于酒精，超聲分散后經120℃烘干24h，300~500℃熱處理1h以上，得到所述的磨粒/氧化鎳核殼結構復合磨粒。

其中，所述的緩沖液根據包覆體系所需pH值選擇三乙醇胺、碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水、硼酸、醋酸、三羥甲基甲胺、醋酸鈉、氯化銨、磷酸氫鈉中的一種或幾種用水配制而成。

所述的包覆物前驅體優選NiCl₂、Ni(NO₃)₂、NiSO₄、NiCO₃中的一種或幾種的組合。

本發明所述的磨粒/氧化鎳核殼結構的復合磨粒的制備方法，包含如下步驟：

（1）將預處理后的內核粉體加入到pH值為8~12的緩沖液中，配制成質量分數為5~15%的懸浮液，超聲分散1h后，升溫至50~80℃；

（2）將包覆物前驅體配制成0.05~0.4mol/L的溶液，逐滴加入到到步驟（1）制備的內核質量分數為5~15%的懸浮液中并劇烈攪拌，保持溶液pH值穩定；

（3）將上一步反應物離心，沉淀溶于酒精，超聲分散后經120℃烘干24h，300~500℃熱處理1h以上，得到所述的磨粒/氧化鎳核殼結構復合磨粒；

其中所述的包覆物前驅體為NiCl₂、Ni(NO₃)₂、NiSO₄、NiCO₃中的一種或幾種的組合。

所述的內核優選金剛石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化鋁、氧化硅中的一種或多種，其粒徑為5nm~500μm。