[發(fā)明專利]一種具有高拋光性能的環(huán)氧樹脂結(jié)合劑金剛石磨具的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310171511.5
• 申請日: 2013-03-23
• 公開（公告）號: CN104057403A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張水洞;曾文峰;鄧國川
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門宇信金剛石工具有限公司
• 主分類號: B24D3/28
• 分類號: B24D3/28;B24D18/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磨具制備方法，尤指一種具有高拋光性能的環(huán)氧樹脂結(jié)合劑金剛石磨具的制備方法。

背景技術(shù)

超硬材料樹脂磨具是以超硬材料金剛石或立方氮化硼為磨料，以樹脂粉為結(jié)合劑，加入適當?shù)奶畛洳牧?，通過配制、混合、熱壓成型、固化及機械加工等工藝過程而制成的具有一定幾何形狀、能適用不同磨削要求的一種加工工具。在超硬材料磨具中樹脂結(jié)合劑磨具所占比例約為30％～60％，超硬材料樹脂磨具具有原材料易得，成本低；低溫固化，生產(chǎn)周期短，所需設(shè)備和制造工藝流程簡單；磨削效率高；磨具自銳性好，不易堵塞，被加工對象表面不易燒傷；磨具有一定的彈性，拋光性能好等優(yōu)點。影響超硬材料樹脂磨具的鋒利度、壽命和磨削性能的因素，主要包括金剛石、樹脂結(jié)合劑的種類和比例等因素。目前可作為拋光磨具的樹脂有許多種，例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨脂樹脂、聚乙烯醇縮醛等。其中磨具行業(yè)最常用的是酚醛樹脂，它具有較高的耐熱性，現(xiàn)已廣泛用來制造樹脂砂輪、樹脂切割片等。但是由于磨削過程中放出大量的熱導致酚醛樹脂分解或軟化，粘結(jié)力下降，磨料大量脫落，使得在實際磨削應(yīng)用中，昂貴的超硬材料沒有完全磨鈍就脫落，這嚴重影響了磨具的磨削效率和磨削比，同時也造成了很大的浪費。并且酚醛樹脂固化過程中會有副產(chǎn)物生成，粘結(jié)強度低，而且剛性較大，拋光性能差，用來制作拋光磨具并不很理想。另外，固化過程中有小分子量副產(chǎn)物的生成，若要求制作致密的磨具就必須在固化過程中加壓，這必然會使工藝復雜。其他各種樹脂，如聚氨脂樹脂、聚乙烯醇縮醛、聚酰亞胺、聚苯硫醚等也都存在著生產(chǎn)工藝復雜、生產(chǎn)效率低，有毒等因素而影響其使用范圍。

環(huán)氧樹脂(EP)是一類非常重要的熱固性樹脂，它是聚合物基復合材料中應(yīng)用最廣泛的基體樹脂之一。加入固化劑固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理化學性能，它與材料的表面具有優(yōu)異的粘接性能，介電性能良好且固化收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定，常用作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、涂料等用途。環(huán)氧樹脂具有最強的粘結(jié)力，對金屬、非金屬等多種材料都有很高的粘結(jié)力。這非常便于在磨具中加入各種填充料，并且使磨具在填充料比例較大的情況下其有較高的強度。其次，環(huán)氧樹脂也具有一定的耐熱性。環(huán)氧樹脂在用酸酐固化后具有200～300℃的耐熱性。若無機填料含量高，耐熱性還會進一步提高。第三，環(huán)氧樹脂具有較好的彈性，尤其是環(huán)氧樹脂中加入活性增韌劑后，彈性大幅度提高。在大理石、花崗巖以及混凝土地板等打磨過程中，在經(jīng)歷了400目和800目的粗拋光后，為了達到這些加工對象具有較光亮的效果，需要采用1000目至3000目的金剛石磨具進行打磨。為達到高拋光效果，這個規(guī)格的磨具制備過程中會添加一定比例的稀土拋光粉，其有效成份是氧化鈰，它是極有效的拋光用化合物，能用化學分解和機械摩擦二種形式同時拋光對象。在拋光過程中，氧化鈰拋光粉有兩種作用，即機械作用與膠體化學作用，這兩種作用是同時出現(xiàn)的。拋光的初始階段，是CeO₂去陳表面凹凸層的過程，因而呈現(xiàn)出新的拋光面，這時機械作用是主要的。同時，由于拋光混合物中有水，在拋光過程中形成H₃O⁺離子，在大理石、花崗巖以及混凝土表面H₃O⁺離子與Na⁺離子相互交換而與形成水解化合物；同時由于CeO₂拋光劑具有多價的性質(zhì)，Ce(III)/Ce(IV)的氧化還原反應(yīng)會破環(huán)硅酸鹽晶格，并通過化學吸附作用，使拋光介質(zhì)表面與拋光劑接觸的物質(zhì)(包括玻璃及水解化合物)被氧化或形成(…Ce-O-Si…)絡(luò)合物而被除去，表面更為平整，因此光潔度高，拋光效果良好。

中國專利CN101200053A報道了一種環(huán)氧樹脂結(jié)合復合磨料的磨具，包括15～78％環(huán)氧樹脂、2～44％的磨料以及4～18％固化劑，其中專利所述的磨料包括金剛石、碳化硅或剛玉中的一種或幾種以上的組合，固化劑包括4，4，-亞甲基雙苯胺、固體二氨基二苯基甲烷或液體改性～氨基～苯基甲烷中的一種或兩種以上的組合。該發(fā)明得到的環(huán)氧樹脂結(jié)合復合磨料的磨具可應(yīng)用于各種磨削拋光設(shè)備。

除了樹脂種類對金剛石采用自銳型的金剛石磨料，可以有效的提高磨具的切削效率，中國專利CN1762660A報道了一種金剛石樹脂磨具的制備方法，其特征技術(shù)主要是磨具的工作層主要由自銳型金剛石磨料(12.5～31.25％，體積比，下同)、樹脂粘結(jié)劑(40％～50％)、填充劑制成(5～15％的硬質(zhì)碳化物、5～15％的硬質(zhì)氧化物和0～3％的石墨組成的添加料)，該發(fā)明磨具磨削效率高，使用壽命長。