CN102719219B - 一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒及其制备方法和应用。该复合磨料内核为金刚石或碳化硼、碳化硅等，外壳为氧化镍包覆层。制备时，首先将预处理后磨料粉体加入到一定pH值的缓冲液中，超声分散1h后，升温至50～80℃；然后，将包覆物前驱体配制成0.05～0.4mol/L的溶液，逐滴加入到缓冲液中并剧烈搅拌，并保持pH值恒定；最后，将反应物分离后经120℃烘干24h，300～500℃热处理1h以上，得到磨料/氧化镍核壳结构的复合磨粒。本发明可增加磨具基体对磨粒的把持力，有效解决磨粒的脱落问题，提高磨粒的利用率和磨具使用寿命。

Description

一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于磨料加工技术领域，涉及一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒及其制备方法和应用。
背景技术
在精密超精密加工领域，磨料加工的应用最为广泛，磨料加工是目前光学零部件和半导体工业的主要加工手段。固结磨料加工是基于二体磨损机制的一种加工手段，与基于三体磨损机制的传统游离磨料加工相比，平面化所需的材料去除量大大减小。因此，固结磨料加工具有较高的加工效率，同时减少了加工废液的处理成本及其对环境的污染。固结磨料加工时，当磨粒受到较强烈冲击作用时，会从基体脱落，从而降低了磨料利用率和磨具的使用寿命。而且，脱落的磨粒会对工件表面产生划伤，降低工件的表面质量。因此，磨粒的无序脱落问题困扰了固结磨料加工（研磨抛光）技术的广泛应用。
针对磨粒脱落问题，国内外普遍采用表面镀覆“毛刺”镍或铜来提高基体对磨粒把持力的方法。GE公司（现名Diamond Innovations）的RVG系列，前苏联（现乌克兰）的ACO（AC2）系列，一般是镀30％、50％或55％的铜或镍，采用的方法一般为化学镀或电镀法。从制备角度来看：化学镀法存在着镀层厚度有限，镀覆过程较慢，镀液易分解、易产生游离镍等缺点。电镀法只适用于金属粉末，对非金属粉末需在其表面涂覆一层导电膜，增加了工艺复杂性。从使用角度来看：磨粒表层的镍层或铜层必然会降低磨粒的锋利性，限制了其在研磨与抛光领域的应用；另外，镀覆镍层或铜层的磨粒无法应用于陶瓷基体，应用领域受到限制。
目前，尚未发现通过在磨粒（如）金刚石表面包覆氧化镍来提高基体与磨料结合力的报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒。
本发明的另一目的是提供磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒的制备方法。
本发明的又一目的是提供磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒的应用。
本发明的目的可通过如下技术方案实现：
一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒，所述的复合磨粒内核选自可作为磨粒的金刚石、碳化物、氧化物或硼化物中的一种或多种，外壳为氧化镍包覆层。磨粒的包覆层布满网格状孔隙，有利于基体的渗入，提高其结合强度。
其中，所述的内核优选金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氧化硅中的一种或多种，其粒径为5nm~500μm；所述的包覆层氧化镍质量为复合磨粒质量的1~52%。
所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒优选主要通过如下步骤制备得到：
（1）将预处理后的内核粉体加入到pH值为8~12的缓冲液中，配制成质量分数为5~15%的悬浮液，超声分散1h后，升温至50~80℃；
（2）将包覆物前驱体配制成0.05~0.4mol/L的溶液，逐滴加入到到步骤（1）制备的内核质量分数为5~15%的悬浮液中并剧烈搅拌，保持溶液pH值稳定；
（3）将上一步反应物离心，沉淀溶于酒精，超声分散后经120℃烘干24h，300~500℃热处理1h以上，得到所述的磨粒/氧化镍核壳结构复合磨粒。
其中，所述的缓冲液根据包覆体系所需pH值选择三乙醇胺、碳酸钠、氢氧化钠、氨水、硼酸、醋酸、三羟甲基甲胺、醋酸钠、氯化铵、磷酸氢钠中的一种或几种用水配制而成。
所述的包覆物前驱体优选NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、NiCO3中的一种或几种的组合。
本发明所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒的制备方法，包含如下步骤：
（1）将预处理后的内核粉体加入到pH值为8~12的缓冲液中，配制成质量分数为5~15%的悬浮液，超声分散1h后，升温至50~80℃；
（2）将包覆物前驱体配制成0.05~0.4mol/L的溶液，逐滴加入到到步骤（1）制备的内核质量分数为5~15%的悬浮液中并剧烈搅拌，保持溶液pH值稳定；
（3）将上一步反应物离心，沉淀溶于酒精，超声分散后经120℃烘干24h，300~500℃热处理1h以上，得到所述的磨粒/氧化镍核壳结构复合磨粒；
其中所述的包覆物前驱体为NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、NiCO3中的一种或几种的组合。
所述的内核优选金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氧化硅中的一种或多种，其粒径为5nm~500μm。
所述的缓冲液根据包覆体系所需pH值选择三乙醇胺、碳酸钠、氢氧化钠、氨水、硼酸、醋酸、三羟甲基甲胺、醋酸钠、氯化铵、磷酸氢钠中的一种或几种用水配制而成。
步骤（2）所述的搅拌转速为1000～1500rpm。
本发明所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒在制备金属基、树脂基、陶瓷基固结磨具中的应用。
有益效果：
本发明制得的磨粒/氧化镍核壳结构复合磨粒，氧化镍包覆层均匀致密，包覆厚度可控，工艺简单经济。包覆层氧化镍呈网格状，多孔隙，表面积大，有效提高了基体对磨粒的把持力，有效解决磨粒的脱落问题，提高磨粒的利用率并延长了磨具使用寿命。本发明复合磨粒外壳硬度较低，不会影响磨粒对工件的作用。。
附图说明
图1为金刚石磨料的SEM图
图2为金刚石/氧化镍核壳结构的复合磨粒的SEM图
图3为金刚石/氧化镍核壳结构复合磨粒的EDS图
图4不同磨粒的树脂基研磨垫使用后的表面形貌图
（a）为含普通金刚石磨粒的树脂基研磨垫使用后的表面形貌图；（b）为含金刚石/氧化镍核壳结构复合磨料的树脂基研磨垫使用后的表面形貌图
具体实施方式
实施例1
将5克7～14μm的金刚石磨粒经酸浸泡1.5h，去离子水清洗，烘干后加入到三乙醇胺-盐酸缓冲液中，配成15wt％的水溶液，调节pH值为8.5，超声分散1h，加热至反应温度55℃。
将包覆物前驱体NiCl2配制成0.2mol/L的溶液300ml，逐滴滴入金刚石悬浮液中，采用磁力搅拌器剧烈搅拌，搅拌转速为1000rpm。反应过程中，不断添加三乙醇胺或氨水，保证体系的pH值为8.5。
将反应物离心后溶于酒精，超声分散后经120℃烘干24h，500℃热处理的1h以上，得到金刚石/氧化镍核壳结构复合磨粒，采用Sartorius BS-224s型精密天平称量包覆前后的磨粒质量，得其包覆层氧化镍质量为复合磨料质量的50%。采用SEM观察：磨粒表面形貌布满了网格状孔隙（图2），EDS分析表明表面已覆盖了氧化镍层（图3）。
实施例2
将3克50～100nm的金刚石经酸浸泡1.5h，去离子水清洗，烘干后加入到三羟甲基甲胺-盐酸缓冲液中，配成15wt％的水溶液，调节pH值为9，超声分散1h，加热至反应温度75℃。
将包覆物前驱体Ni(NO3)2配制成0.15mol/L的溶液200ml，逐滴滴入金刚石悬浮液中，采用磁力搅拌器剧烈搅拌，搅拌转速为1300pm。反应过程中，不断添加三羟甲基甲胺或氢氧化钠，保证体系的pH值为9。
将反应物离心后溶于酒精，超声分散后经120℃烘干24h，450℃热处理的1h以上，得到金刚石/氧化镍核壳结构复合磨粒，采用Sartorius BS-224s型精密天平称量包覆前后的磨粒质量，得其包覆层氧化镍质量为复合磨料质量的20%。
实施例3
将6克80/100目的立方氮化硼磨料经酸浸泡1.5h，去离子水清洗，直接加入到氨水-氯化铵缓冲液中，配成15wt％的水溶液，调节pH值为11，超声分散1h，加热至反应温度60℃。
将包覆物前驱体NiSO4配制成0.15mol/L的溶液50ml，逐滴滴入金刚石悬浮液中，采用磁力搅拌器剧烈搅拌，搅拌转速为1500rpm。反应过程中，不断添加氨水或氢氧化钠，保证体系的pH值为11。
将反应物离心后溶于酒精，超声分散后经120℃烘干24h，500℃热处理的1h以上，得到立方氮化硼/氧化镍核壳结构复合磨粒，采用Sartorius BS-224s型精密天平称量包覆前后的磨粒质量，得其包覆层氧化镍质量为复合磨料质量的5%。
比较例1
市售金刚石磨粒（7～14μm）经酸浸泡1.5h，去离子水清洗，烘干后保留。该磨粒的SEM图见图1，磨粒棱角鲜明，表面平滑无异物。
研磨实验
分别采用实施例1和比较例1中的磨粒对K9玻璃进行固结磨料研磨实验，加工条件如表1所示。
表1研磨条件
  抛光机   CP-4
  工件   K9玻璃
  研磨垫   树脂基固结磨料研磨垫
  研磨压力   4Psi
  研磨液种类   去离子水
  研磨液流量   50～100ml/min
  研磨时间   30min
  上盘转速   55rpm
  下盘转速   60rpm
  温度   25℃
研磨后清洗研磨垫，采用数码显微镜进行观察，实施例1和比较例1的研磨垫图片分别参见图4（a）和图4（b）。
图中可见，研磨后，采用本发明所述的金刚石/氧化镍核壳结构复合磨粒制备的固结磨料研磨垫磨粒保持数量多、脱落少，按照该方法对实施例2、3制备的复合磨粒进行了对K9玻璃进行固结磨料研磨实验，得到了与实施例1中复合磨粒及其近似的研磨垫图片，说明本发明所述磨料有效改善了树脂基体对磨料的把持力，延长了研磨垫使用寿命。

Claims (8)

1.一种磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒，其特征在于所述的复合磨粒内核选自可作为磨粒的金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氧化硅中的一种或多种，其粒径为5nm~500μm；外壳为氧化镍包覆层，所述的氧化镍包覆层质量为复合磨粒质量的1~52%；所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒主要通过如下步骤制备得到：
（1）将预处理后的内核粉体加入到pH值为8~12的缓冲液中，配制成质量分数为5~15%的悬浮液，超声分散1h后，升温至50~80℃；
（2）将包覆物前驱体配制成0.05~0.4mol/L的溶液，逐滴加入到步骤（1）制备的内核质量分数为5~15%的悬浮液中并剧烈搅拌，保持溶液pH值稳定；
（3）将上一步反应物离心，沉淀溶于酒精，超声分散后经120℃烘干24h，300~500℃热处理1h以上，得到所述的磨粒/氧化镍核壳结构复合磨粒。
2.根据权利要求1所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒，其特征在于所述的缓冲液根据包覆体系所需pH值选择三乙醇胺、碳酸钠、氢氧化钠、氨水、硼酸、醋酸、三羟甲基甲胺、醋酸钠、氯化铵、磷酸氢钠中的一种或几种用水配制而成。
3.根据权利要求1所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒，其特征在于所述的包覆物前驱体为NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、NiCO3中的一种或几种的组合。
4.权利要求1所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
（1）将预处理后的内核粉体加入到pH值为8~12的缓冲液中，配制成质量分数为5~15%的悬浮液，超声分散1h后，升温至50~80℃；
（2）将包覆物前驱体配制成0.05~0.4mol/L的溶液，逐滴加入到到步骤（1）制备的内核质量分数为5~15%的悬浮液中并剧烈搅拌，保持溶液pH值稳定；
（3）将上一步反应物离心，沉淀溶于酒精，超声分散后经120℃烘干24h，300~500℃热处理1h以上，得到所述的磨粒/氧化镍核壳结构复合磨粒；
其中所述的包覆物前驱体为NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、NiCO3中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求4所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒的制备方法，其特征在于所述的内核为金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铝、氧化硅中的一种或多种，其粒径为5nm~500μm。
6.根据权利要求4所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒的制备方法，其特征在于所述的缓冲液根据包覆体系所需pH值选择三乙醇胺、碳酸钠、氢氧化钠、氨水、硼酸、醋酸、三羟甲基甲胺、醋酸钠、氯化铵、磷酸氢钠中的一种或几种用水配制而成。
7.根据权利要求4所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒的制备方法，其特征在于步骤（2）所述的搅拌转速为1000~1500rpm。
8.权利要求1所述的磨粒/氧化镍核壳结构的复合磨粒在制备金属基、树脂基、陶瓷基固结磨具中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102908962A (zh) * 2012-10-30 2013-02-06 上海大学 核壳型镍铝复合氧化物的制备方法
CN103333034A (zh) * 2013-06-27 2013-10-02 南京理工大学 纳米氧化镍包覆的改性硼燃料及其制备方法
CN103509470B (zh) * 2013-09-28 2014-12-10 浙江大学 用于超精密抛光的核壳结构复合料浆的制备方法
CN104962234B (zh) * 2015-05-13 2017-05-03 华侨大学 一种掺杂二氧化钛金刚石复合磨粒及其制备方法和应用
CN106191968B (zh) * 2016-07-18 2018-05-15 青岛高测科技股份有限公司 一种电镀超硬磨料切割线的制作方法
CN109317149A (zh) * 2018-10-11 2019-02-12 郑州大学 一种负载镍的SiO2@C核壳材料的制备方法及应用
CN111092196A (zh) * 2018-10-24 2020-05-01 中国石油化工股份有限公司 一种氧化硅和氢氧化镍复合材料及其合成方法
CN112778971A (zh) * 2021-01-14 2021-05-11 深圳陶陶科技有限公司 一种抛光用复合磨粒、研磨液及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101423398A (zh) * 2008-12-02 2009-05-06 四川大学 陶瓷包覆粉末及其制备方法
CN102044670A (zh) * 2009-10-14 2011-05-04 三星Sdi株式会社 负极活性材料及其制备方法和可充电锂电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101423398A (zh) * 2008-12-02 2009-05-06 四川大学 陶瓷包覆粉末及其制备方法
CN102044670A (zh) * 2009-10-14 2011-05-04 三星Sdi株式会社 负极活性材料及其制备方法和可充电锂电池

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