CN101058643A - 金属钽及其合金专用研磨液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

金属钽及其合金专用研磨液及其制备方法属于精密机械抛光领域。常规的研磨液不能很好的满足研磨加工的要求。研磨液的成分及配比为：体积比为25％的磨料与混合脂的均匀混合物、25％植物油、50％煤油，其中，磨料与混合脂的体积比为1∶1，混合脂的配比是：当环境温度高于20℃时为质量比为45％的硬脂酸颗粒、40％的石蜡和15％的蜂蜡；当环境温度低于20℃时则为40％的硬脂酸颗粒、45％的石蜡和15％的蜂蜡。研磨液的制备方法为：先将按要求配制的混合脂加热至熔化后过滤，然后按比例依次加入磨料、植物油和煤油。均匀搅拌后冷却至室温。该研磨液能提高研磨加工表面质量和加工效率，适用于航空航天制造工程及机械制造等行业。

Description

金属钽及其合金专用研磨液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种机械研磨用专用的混合研磨液，是金属钽及其合金的精密机械研磨专用研磨液，也适用于研磨材料性质类似的软金属。该研磨液适用于航空航天制造工程及机械制造等行业。

背景技术

在机械研磨以及其它研磨工艺中，经常会用到研磨液和研磨膏。干式研磨用的是研磨膏，湿式研磨用的是研磨液。研磨液的作用在于使磨料均匀分布在研磨工具的表面，使磨料能同时对工件表面进行切削。同时，研磨液还起到润滑、冷却及化学成膜等作用，促进研磨的顺利进行，提高研磨效果。

目前常规的研磨液中不含有磨料，实际研磨加工时，先须将磨料嵌入硬度比工件硬度低的研具里，研磨时在研具和工件间加入研磨液，使磨料均布以进行研磨加工。使用这种方法研磨时，对研具的要求比较高。主要表现在：研具硬度要低于工件硬度；材质紧密；具有良好的耐磨性能；足够的刚度。因此，在使用常规的研磨液进行研磨时，会受到上述条件的限制，从而最终影响到研磨加工的效果。此外，由于常规的研磨液不是针对具体的某一类材料，其研磨液的成分及配比不能很好的满足研磨加工的要求，研磨加工的精度和效率比较差。

本发明的专用研磨液则有效地解决了上述问题。针对材料的特点，优化了研磨液的成分及配比，并加入了适合钽及其合金研磨的磨料，采用不同的研磨加工方式。与专用研磨液对应的研磨方式为：研具由研磨基盘加上存蓄磨料装置取代，研磨时磨料加入到存蓄磨料装置中，再放上工件进行研磨。此外，只要将研磨液中的磨料换成更细粒度的同种磨料，就可以用于更高精度要求的金属钽及其合金研磨。

发明内容

本发明目的在于针对金属钽及其合金的精密机械研磨中普通研磨液不能很好的满足加工的要求而研制发明的一种专用研磨液。钽及其合金由于其特有的物理化学性能获得了广泛的应用，然而难加工的问题限制了这类材料的应用，特别是在国防军工和航空航天等领域。本发明可以极大地提高钽及其合金等材料的表面加工质量和加工效率。

本发明的金属钽及其合金专用研磨液，其特征在于：包括有磨粒直径为3.5μm～5μm的绿色SiC磨料、混合脂、煤油和植物油，各成分的配比是：体积比为25％的磨料与混合脂的均匀混合物、25％的植物油、50％的煤油，其中，磨料与混合脂的体积比为1∶1；

混合脂的配制根据加工时的环境温度有两种选择：当环境温度高于20℃时，混合脂由质量比为45％的硬脂酸颗粒、40％的石蜡和15％的蜂蜡加热熔化混合制成；当环境温度低于20℃时，混合脂由质量比为40％的硬脂酸颗粒、45％的石蜡和15％的蜂蜡加热熔化混合制成。

研磨液主要起研磨切削、润滑和冷却作用，并使磨粒均匀分布在研具表面。根据材料钽的特点，研磨液成分包含有：粒度为W5的绿色SiC磨料(磨粒直径3.5μm～5μm)；混合脂；煤油；植物油。其中，磨料起研磨切削作用；混合脂主要用来包裹磨粒、阻止磨料快速沉淀、吸附、润滑和化学作用；煤油用来冷却、稀释磨料；植物油主要用来冷却、润滑和均布磨料。配制时首先将混合脂加热，与磨料混合，比例以混合脂均匀包裹住磨料为宜。然后，再将其与植物油、煤油按1∶1∶2的比例(体积比)混合，进行搅拌，使它们溶成所要的研磨液。混合脂的配制是将硬脂酸颗粒(C₁₇H₃₅COOH)、石蜡(柏子油)、蜂蜡按表1中的比例加热熔化后混合，混合后须经过滤方能使用。

所述的金属钽及其合金专用研磨液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①当环境温度高于20℃时，将质量比为45％的硬脂酸颗粒、40％的石蜡和15％的蜂蜡加热，至熔化混合即可，然后过滤备用；

当环境温度低于20℃时，将质量比为40％的硬脂酸颗粒、45％的石蜡和15％的蜂蜡加热，至熔化混合即可，然后过滤备用。

②按1∶1的体积比将磨粒直径为3.5μm～5μm的绿色SiC磨料倒入上述混合脂中搅拌，至混合脂均匀包裹住磨料。

③将占研磨液的体积百分比为25％的植物油倒入上述混合脂溶液中搅拌至全部溶解。

④将占研磨液的体积百分比为50％的煤油倒入上述溶液中搅拌，待溶剂全部溶解后，降温至室温，得到最终研磨液。

本发明的专用研磨液与传统的研磨液不同，它是含有磨料的液态研磨混合剂。该研磨液除了一般研磨液的功能外，还具有以下特点：

(1)研磨时不用另加磨料；

(2)研磨效率高，加工表面质量好。

具体实施方式：

为了检验专用研磨液的效果，进行了具体的实施例以及与常用研磨液的研磨效果对比实验，具体实施如下：

实施例1：环境温度为25℃时。

(1)实施条件

BDE-1B变频调速光学二轴研磨抛光机，2205表面粗糙度测量仪，专用研磨液，钽钨铪工件，专用蓄料布存蓄磨料，研磨参数为：频率15Hz，压力0.3N/cm²，偏心距15cm，研磨时间10min。

(2)专用研磨液的制作方法

研磨液的配制比为：体积比为25％的磨料与混合脂的均匀混合物、25％的植物油、50％的煤油。

(3)配制方法：

①将质量比为45％的硬脂酸颗粒(C₁₇H₃₅COOH)、40％的石蜡(柏子油)和15％的蜂蜡加热，至熔化混合即可，然后过滤备用；

②按1∶1的体积比将粒度为W5的绿色SiC磨料(磨粒直径3.5μm～5μm)倒入上述混合脂中搅拌，至混合脂均匀包裹住磨料。

③将体积比为25％的植物油倒入上述混合脂溶液中搅拌至全部溶解。

④将体积比为50％的煤油倒入上述溶液中搅拌，待溶剂全部溶解后，降温至室温。

本实施例的研磨效果见附表2。

实施例2：环境温度为18℃时。

(1)实施条件

BDE-1B变频调速光学二轴研磨抛光机，2205表面粗糙度测量仪，专用研磨液，钽钨铪工件，专用蓄料布存蓄磨料，研磨参数为：频率15Hz，压力0.3N/cm²，偏心距15cm，研磨时间10min。

(2)专用研磨液的制作方法

研磨液的配制比为：体积比为25％的磨料与混合脂的均匀混合物、25％的植物油、50％的煤油。

(3)配制方法：

①将质量比为40％的硬脂酸颗粒(C₁₇H₃₅COOH)、45％的石蜡(柏子油)和15％的蜂蜡加热，至熔化混合即可，然后过滤备用。

②按1∶1的体积比将粒度为W5的绿色SiC磨料(磨粒直径3.5μm～5μm)倒入上述混合脂中搅拌，至混合脂均匀包裹住磨料。

③将体积比为25％的植物油倒入上述混合脂溶液中搅拌至全部溶解。

④将体积比为50％的煤油倒入上述溶液中搅拌，待溶剂全部溶解后，降温至室温。

本实施例的研磨效果见附表3。

研磨效果对比实验：环境温度21℃时。

(1)实验条件

BDE-1B变频调速光学二轴研磨抛光机，2205表面粗糙度测量仪，常见塑性材料研磨液和专用研磨液，钽钨铪工件，专用蓄料布存蓄磨料，研磨参数为：频率15Hz，压力0.3N/cm²，偏心距15cm，研磨时间10min。

(2)常见塑性材料研磨液的配制

常见塑性材料研磨液的制作方法如下述所示：

研磨液的配制比为：粒度为W1的Al₂O₃磨料(磨粒直径0.5μm～1μm)与工业猪油均匀搅拌混合后，按体积比加入30倍的煤油，再加入少量机床润滑油和少量的植物油。

配制方法：

①将猪油加热，至熔化即可，然后过滤备用。

②按1∶1的体积比将的粒度为W1的Al₂O₃磨料(磨粒直径0.5μm～1μm)倒入熔化的猪油中搅拌，至猪油均匀包裹住磨料。

③按体积比加入30倍的煤油到上述混合溶液中搅拌至全部溶解。

④将适量的植物油倒入上述溶液中搅拌至全部溶解。

⑤将适量的机床润滑油倒入上述溶液中搅拌，待溶剂全部溶解后，降温至室温。

(3)专用研磨液的配制同实施例1。

研磨效果对比结果见附表4所示。表1混合脂的配比(质量百分比)

                             表2研磨后的表面粗糙度

                             表3研磨后的表面粗糙度

                                表4研磨效果对比

工艺条件					表面粗糙度(Ra)
							研磨频率(Hz)	研磨压力(N/cm2)	偏心距(mm)	蓄料装置	研磨时间(min)	常规研磨液	专用研磨液
15	0.3	15	专用蓄料布	10	0.140μm	0.025μm

Claims (2)

1.一种金属钽及其合金专用研磨液，其特征在于：包括有磨粒直径为3.5μm～5μm的绿色SiC磨料、混合脂、煤油和植物油，各成分的配比是：体积比为25％的磨料与混合脂的均匀混合物、25％的植物油、50％的煤油，其中，磨料与混合脂的体积比为1∶1；

混合脂的配制根据加工时的环境温度有两种选择：当环境温度高于20℃时，混合脂由质量比为45％的硬脂酸颗粒、40％的石蜡和15％的蜂蜡加热熔化混合制成；当环境温度低于20℃时，混合脂由质量比为40％的硬脂酸颗粒、45％的石蜡和15％的蜂蜡加热熔化混合制成。

2.根据权利要求1所述的金属钽及其合金专用研磨液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①当环境温度高于20℃时，将质量比为45％的硬脂酸颗粒、40％的石蜡和15％的蜂蜡加热，至熔化混合即可，然后过滤备用；

当环境温度低于20℃时，将质量比为40％的硬脂酸颗粒、45％的石蜡和15％的蜂蜡加热，至熔化混合即可，然后过滤备用。

②按1∶1的体积比将磨粒直径为3.5μm～5μm的绿色SiC磨料倒入上述混合脂中搅拌，至混合脂均匀包裹住磨料。

③将占研磨液的体积百分比为25％的植物油倒入上述混合脂溶液中搅拌至全部溶解。

④将占研磨液的体积百分比为50％的煤油倒入上述溶液中搅拌，待溶剂全部溶解后，降温至室温，得到最终研磨液。