CN104497886B - 金刚石复合片专用研抛液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
金刚石复合片专用研抛液及其制备方法，属于精密超精密研抛领域。针对普通抛光液不能满足金刚石复合片等超硬材料超精密镜面加工而开发的一种专用研抛液。研抛液是通过磨料、溶剂和添加剂按一定的体积比：5％的光亮剂、5％的金刚石微粉、10％的凡士林、20％的混合脂、60％的煤油配制而成；该研抛液加工后的金刚石复合片工件表面质量均匀，无研抛缺陷，可达镜面抛光效果。同时，该研抛液还可以在加工过程中起到冷却、润滑，吸附和清洗的作用，也可以用于类似超硬材料的镜面研抛加工，操作简单，效率高，成本低，无污染。
Description
技术领域
本发明属于精密超精密研抛技术领域，主要针对金刚石复合片等类似超硬材料研发的专用研抛液，以满足对其进行精密/超精密加工要求。
背景技术
金刚石复合片是采用金刚石微粉与硬质合金基片在超高压高温条件下烧结而成，既具有很高的硬度、耐磨性和热稳定性，又具有高的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料，被广泛应用于石油化工、地质勘探、航空航天、医疗和机械加工工具等领域，具有重要的商业和军事应用价值。但是，正是由于它的一系列优点，使金刚石复合片的加工难度增高，满足不了国内对它精密加工要求。针对这一特点，我们在ELID磨削的基础上采用专用研抛液对其进行精密研抛，研磨时，不像传统的研磨，在加工中另行添加磨料，本发明的专用研抛液可以直接使用，在加工过程中，不需要再添加其他磨料和添加剂，操作简单，效率高、成本低、无污染，同时，工件加工后，无研抛缺陷，表面质量好。
发明内容
本发明的目的在于针对金刚石复合片的超硬特性，普通加工方法加工不了，达不到应用需求的情况，现有的普通研抛液对金刚石复合片，加工表面容易产生缺陷，有研抛纹路，难以达到镜面研抛效果等问题，提供一种金刚石复合片专用研抛液，在研抛过程中，容易研抛，不产生研抛纹路，可以得到镜面研抛效果。使用时，只需将配置好的专用研抛液添加在研抛垫上，放置工件进行加工即可，操作简单，效率高，成本低，无污染。
本发明采用的技术方案为金刚石复合片专用研抛液，该研抛液由磨料、溶剂、添加剂三部分组成。磨料由粒径为0.5～1.5μm的金刚石微粉，溶剂为煤油。研抛液是通过磨料、溶剂和添加剂按一定的体积比：5％的光亮剂、5％的磨料、10％凡士林、20％的混合脂、60％的煤油配制而成，在精密超精密研抛过成中起到润滑、冷却、吸附、清洗和工件表面成膜的作用，以获得最佳的研抛效果。
其中研抛液添加剂的各成分百分比为：
添加剂是由30％凡士林、30％硬脂酸颗粒(C17H35COOH)、20％植物油、20％锭子油。
上述的金刚石复合片专用研抛液的制备方法，具体步骤如下：
①将粒径为0.5～1.5μm的金刚石微粉按1:2的体积比加到熔化的凡士林中，搅拌均匀。
②在①中加入60％的煤油，搅拌混合均匀，冷却至室温备用。
③将硬脂酸颗粒(C17H35COOH)、植物油、锭子油按照一定的体积比，加入到干净的容器中，再加入一定的光亮剂，搅拌均匀，密封储存。
④将上述②和③得到的溶液混合搅拌均匀，得到金刚石复合片专用研抛液。
本发明的专用研抛液还具有以下特点：
⑴与传统的研抛液不同，属于含有超硬磨料的的研抛混合剂，研抛时可以直接使用，不用另加磨料；
⑵本发明的专用研抛液在一定的压力和转速等条件下，可以对金刚石复合片类超硬材料进行直接抛光，使用过程中效率高、成本低、无污染；
⑶添加光亮剂可以有效提高加工表面的光洁度；
⑷金刚石复合片容易研抛，无研抛缺陷，加工表面质量好。该研抛液高效、方便、无污染、不腐蚀工件，能够有效提高加工表面质量和加工效率，同时还可以在加工过程中起到冷却、润滑、吸附和清洗的作用。
附图说明
图1为专用研抛液加工效果。
图2为常规研抛液加工效果。
图3为专用研抛液粗糙度测量结果。
图4为常规研抛液粗糙度测量结果。
图5为专用研抛液加工形貌。
图6为常规研抛液加工形貌。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实例来验证专用研抛液的研抛效果，并与传统的研抛液进行对比实验突出本发明的优越性。
实例一
⑴实施条件
实验设备：BDE-1B变频调速光学二轴研磨研抛机，北京时代表面粗糙度测量仪TR300，图像采集显微镜+松下WV-CP460，S-3400NⅡ型扫描电子显微镜；
研抛条件：环境温度为室温，专用金刚石研抛液，金刚石复合片工件，专用丝绸研抛垫；
研抛参数为：研抛盘转速80～180r/min，研抛压力0.4～0.7KN/cm2，研抛偏心距35mm，频率16-20Hz，研抛时间40～60min。
⑵专用研抛液的配制
按体积比为：5％的光亮剂、5％的磨料、10％的凡士林、20％的混合脂、60％的煤油配制而成。
专用研抛液的制备方法，具体步骤如下：
①将粒径为0.5～1.5μm的金刚石微粉按4:5的体积比加到熔化的凡士林中，搅拌均匀。
②在①中加入60％的煤油，搅拌混合均匀，冷却至室温备用。③将30％凡士林、30％硬脂酸颗粒(C17H35COOH)、20％植物油、20％锭子油加入到干净的容器中，搅拌均匀，再加入5％光亮剂搅拌均匀，密封储存。
④将上述②和③得到的溶液混合搅拌均匀，得到金刚石复合片专用研抛液。
本实例研抛后可得到粗糙度Ra为0.019μm的加工表面，加工效果和粗糙度测量结果分别如附图1和图3所示。
实例二
研抛效果对比实验
⑴实施条件
实验设备：BDE-1B变频调速光学二轴研磨研抛机，北京时代表面粗糙度测量仪TR300，图像采集显微镜+松下WV-CP460，S-3400NⅡ型扫描电子显微镜；
研抛条件：环境温度为室温，专用金刚石研抛液，金刚石复合片工件，专用丝绸研抛垫；
研抛参数为：研抛盘转速80～180r/min，研抛压力0.4～0.7KN/cm2，研抛偏心距35mm，频率16-20Hz，研抛时间40～60min。
⑵常用研抛液的配制
研磨液的配制比为：粒度为W1的金刚石磨料(磨粒直径1μm～1.5μm)与工业猪油均匀搅拌混合后，按体积比加入60％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粒度为W1的金刚石磨料(磨粒直径1μm～1.5μm)按4:5的体积比加到熔化的猪油中，搅拌均匀。
②按体积比加入60％的煤油到上述混合溶液中搅拌至全部溶解。
③将一定量的植物油和机床润滑油倒入干净的容器中搅拌至均匀。
④将②和③得到的溶液混合搅拌均匀，降温至室温。
⑶专用研抛液的配制如实例一
研抛结果分析：
利用上述实施条件下的常规抛光液和本发明的专用金刚石复合片研抛液进行加工实验，在相同的条件下：即，研抛盘转速160r/min，研抛压力0.6KN/cm2，研抛偏心距35mm，频率16Hz，加工约1小时后，对对工件进行观测和测量后得到的如图1、图2所示加工效果，表面粗糙度测量结果分别如图3和图4所示，表面形貌分别如图5和图6所示。从图中可以看出，加工的效果明显的图1要比图2效果更好，图1可以达到镜面效果，而图2效果不明显，基本变化不大，仍存在磨削纹路。另外从粗糙度测量结果和表面形貌可以看出，相对于传统抛光液可以看出，专用研抛液研抛后，表面粗糙度可以达到19nm，而传统的要到100多纳米，效果明显。从表面形貌可以看出，抛光后的工件基本没有抛光缺陷，表面质量较好。因此，本实施例的结果说明在本发明研抛液下经过研抛加工后，工件表面质量均匀、精度高。如表1所示的研抛效果对比。
表1研抛效果对比
Claims (1)
1.一种金刚石复合片专用研抛液的制备方法，其特征在于：该研抛液具体制备步骤如下，
①将粒径为0.5～1.5μm的金刚石微粉按1:2的体积比加到熔化的凡士林中，搅拌均匀；
②在①中加入研磨液总量60％的煤油，搅拌混合均匀，冷却至室温备用；
③将硬脂酸颗粒、植物油、锭子油与凡士林按照3:2:2:3的体积比，加入到干净的容器中，再加入一定的光亮剂，搅拌均匀，密封储存；
④将上述②和③得到的溶液混合搅拌均匀，得到金刚石复合片专用研抛液；研抛液各组分体积比为：5％的光亮剂、5％的粒径为0.5～1.5μm的金刚石微粉、10％凡士林、20％的混合脂、60％的煤油，其中所述的混合脂是由30％凡士林、30％硬脂酸颗粒、20％植物油、20％锭子油混合而成。
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