CN107400499A - 一种金刚石研磨膏及其制备方法 - Google Patents

一种金刚石研磨膏及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金刚石研磨膏及其制备方法，所述的金刚石研磨膏是由人造金刚石微粉、凡士林、柴油、油酸、石墨、硬脂酸与聚四氟乙烯组成的。本发明金刚石研磨膏具有良好的研磨抛光性能，膏体细腻，对蓝宝石镜片材料有良好的抛光效果。

Description

一种金刚石研磨膏及其制备方法
技术领域
本发明属于材料抛光研磨技术领域。更具体的，本发明涉及一种金刚石研磨膏，还涉及所述金刚石研磨膏的制备方法。
背景技术
研磨的特点是在研磨过程中磨料不断滚动，产生挤压和切削两种作用，在工件的加工过程中，随着研磨膏与工件的接触面积不断的加大，会出现一些磨削不动和研磨膏与工件表面不能很好地粘附而降低研磨的效率。这些问题的出现会使工件材料的加工变得困难，特别对于某些精密器件和材料表面要求高光洁度的器件提高了难度。
为了更好的解决现有技术的缺陷，本发明在总结现有的技术基础上，通过大量的实验和分析，本发明人研制出一种金刚石研磨膏，解决研磨抛光时一些常见的问题，提高研磨效率。
发明内容
要解决的技术问题 ]
本发明的目的是提供一种金刚石研磨膏。
本发明的另一个目的是提供所述金刚石研磨膏的制备方法。
技术方案 ]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种金刚石研磨膏。
所述的金刚石研磨膏是由30~225重量份凡士林、15~115重量份柴油、15~115重量份油酸、5~40重量份石墨、30~225重量份硬脂酸、5~40重量份聚四氟乙烯与2~15份人造金刚石微粉组成的。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的金刚石研磨膏是由75~180重量份凡士林、30~100重量份柴油、30~100重量份油酸、15~30重量份石墨、75~180重量份硬脂酸、15~30重量份聚四氟乙烯与6~12份人造金刚石微粉组成的。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的金刚石研磨膏是由110~144重量份凡士林、55~74重量份柴油、55~74重量份油酸、20~24重量份石墨、110~144重量份硬脂酸、20~24重量份聚四氟乙烯与8~10份人造金刚石微粉组成的。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述人造金刚石微粉的粒径是0.5~3.5微米。
本发明涉及一种金刚石研磨膏的制备方法。
该制备方法的步骤如下：
A、溶解
将30~225重量份凡士林和30~225重量份硬脂酸加到15~115重量份柴油中，待融化后加入5~40重量份聚四氟乙烯和5~40重量份石墨，得到一种乳浊液。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入2~15重量份人造金刚石微粉和15~115重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散10～20min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A中，在水浴加热温度70～80℃的条件下溶解硬脂酸。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，凡士林的用量75~180重量份；硬脂酸的用量75~180重量份；柴油的用量30~100重量份；聚四氟乙烯的用量15~30重量份；石墨的用量15~30重量份。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，凡士林的用量110~144重量份；硬脂酸的用量110~144重量份；柴油的用量55~74重量份；聚四氟乙烯的用量20~24重量份；石墨的用量20~24重量份。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，人造金刚石微粉的用量是6~12重量份；油酸的用量是30~100重量份。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，人造金刚石微粉的用量是8~10重量份；油酸的用量是55~74重量份。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种金刚石研磨膏。
所述的金刚石研磨膏是由30~225重量份凡士林、15~115重量份柴油、15~115重量份油酸、5~40重量份石墨、30~225重量份硬脂酸、5~40重量份聚四氟乙烯与2~15份人造金刚石微粉组成的。
本发明使用的人造金刚石微粉是指粒径为0.5~3.5微米的金刚石颗粒，金刚石微粉硬度高、耐磨性好，广泛用于切削、磨削、钻探等技术领域。金刚石微粉是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料。本发明使用的人造金刚石微粉是由河南省亚龙硬材料有限公司以商品名金刚石粉销售的产品。
本发明使用的凡士林在本发明组合物中主要起一种润滑剂的作用，即起到润滑膏体的作用。本发明使用的凡士林是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名医用凡士林销售的产品。在本发明组合物中，凡士林是必需的组分，如果没有凡士林，则会使膏体不能揉和在一起，缺乏一定的韧性，膏体不能起到润滑的作用。
油酸是一种单不饱和Omega-9脂肪酸，化学式为C18H34O2，不溶于水，具有乳化剂、润滑剂和表面活性剂等多种功能。在本发明组合物中，油酸使金刚石研磨膏膏体润滑的作用。本发明使用的油酸是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名油酸销售的产品。在本发明组合物中，油酸是必须的组分，如果没有油酸，则会使形成的膏体润滑效果不好，膏体粗糙。当然，也可以使用与油酸性质和作用相近，同时对本发明金刚石研磨膏性能没有不良影响的其它化合物，例如单硬脂酸甘油酯、丙三醇，这些化合物也都在本发明保护范围之内。
硬脂酸为白色或类白色有滑腻感的粉末或结晶性硬块，其剖面有微带光泽的细针状结晶；有类似油脂的微臭，无味。广泛用于制化妆品、塑料耐寒增塑剂、脱模剂、稳定剂、表面活性剂、橡胶硫化促进剂、防水剂、抛光剂、金属皂、金属矿物浮选剂、软化剂、医药品及其他有机化学品。本发明使用的硬脂酸是由云南瑞祥化玻教研仪研发有限公司以商品名硬脂酸销售的产品。在本发明组合物中，硬脂酸主要起分散剂和润滑剂的功效。
柴油在本发明中起到润滑、粘附和一定的清洗作用，在本发明组合物中，也可以使用与柴油性质和作用相近，同时对本发明金刚石研磨膏性能没有不良影响的其它化合物，例如机油、煤油、汽油等石油提纯产品，这些化合物也都在本发明保护范围之内。
石墨是元素碳的一种同素异形体，常温下单质碳的化学性质比较稳定，石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：耐高温性、导电、导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性、抗热震性。作耐磨润滑材料：石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃温度中在很高的滑动速度下，不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和轴承，它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。本发明使用的石墨是由云南瑞祥化玻教研仪研发有限公司以商品名石墨销售的产品。在本发明组合物中，石墨使金刚石研磨膏的膏体更加润滑。
本发明使用的聚四氟乙烯在本发明组合物中主要起一种润滑剂和稠化剂的作用，具有较小的摩擦系数。本发明使用的聚四氟乙烯是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的产品。在本发明组合物中，聚四氟乙烯使金刚石研磨膏的膏体润滑和稠化。
在本发明组合物中，其它组分的含量在所述的范围内时，如果人造金刚石微粉的量小于2重量份，则会不够达到研磨的效果；如果人造金刚石微粉的量大于15重量份，金刚石含量过高会使金刚石微粉聚集为颗粒状，降低研磨抛光的效果；因此，人造金刚石微粉的量为2～15重量份是合理的，优选地是6～12重量份，更优选地是8～10重量份。
同样地，其它组分的含量在所述的范围内时，如果凡士林的量小于30重量份，则会使金刚石研磨膏起不到润滑的效果；如果凡士林的量大于225重量份，则会使所得的金刚石研磨膏不能形成好的膏状体，具有一定的流动性；因此，凡士林的量为30~225重量份是恰当的，优选地是75～180重量份，更优选地是110～144重量份。
其它组分的含量在所述的范围内时，如果硬脂酸的量小于30重量份，则会使金刚石研磨膏凝固的不是很充分；如果硬脂酸的量大于400重量份，则会使金刚石研磨膏不能很好的分散，膏体粗糙、干硬；因此，硬脂酸的量为30~225重量份是可行的，优选地是75～180重量份，更优选地是110～144重量份。
其它组分的含量在所述的范围内时，如果柴油的量小于15重量份会降低材料表面的光洁度；如果柴油的量大于115重量份，则会使金刚石研磨膏的膏体松软，膏体在研磨过程中损耗较快，金刚石研磨膏的利用率低；因此，柴油的量为15~115重量份使合理的，优选的是30~100重量份，更优选地市55~74重量份。
其它组分的含量在所述的范围内时，如果聚四氟乙烯的量小于5重量份，则会分散的效果效果不好；如果聚四氟乙烯的量大于40重量份，则会使研磨膏发生聚集的现象，降低研磨膏的品质，达不到预期的效果；因此，聚四氟乙烯的量为5～40重量份是合理的，优选地是15～30重量份，更优选地是20～24重量份。
根据本发明，所述的金刚石研磨膏优选地是由75~180重量份凡士林、30~100重量份柴油、30~100重量份油酸、15~30重量份石墨、75~180重量份硬脂酸、15~30重量份聚四氟乙烯与6~12份人造金刚石微粉组成的。
更优选地，所述的金刚石研磨膏是由110~144重量份凡士林、55~74重量份柴油、55~74重量份油酸、20~24重量份石墨、110~144重量份硬脂酸、20~24重量份聚四氟乙烯与8~10份人造金刚石微粉组成的。
根据本发明，所述的金刚石微粉的粒径是0.5～3.5微米。
在本发明中，如果金刚石微粉的粒径超过所述的范围，则会分散时间长，降低实验的效率。
本发明涉及一种金刚石研磨膏的制备方法。
该制备方法的步骤如下：
A、溶解
将30~225重量份凡士林和30~225重量份硬脂酸加到15~115重量份柴油中，待融化后加入5~40重量份聚四氟乙烯和5~40重量份石墨，得到一种乳浊液。
这个溶解步骤优选地是在水浴加热温度70～80℃的条件下将各组分溶解于柴油中。
优选地，凡士林的用量是75～180重量份；硬脂酸的用量是75～180重量份；柴油的用量是30~100重量份；聚四氟乙烯的用量是15~30重量份；石墨的用量是15~30重量份。
更优选地，凡士林的用量是110~144重量份；硬脂酸的用量是110~144重量份；柴油的用量是55~74重量份；聚四氟乙烯的用量是20~24重量份；石墨的用量是20~24重量份。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入2~15重量份人造金刚石微粉和15~115重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散10～20min，得到一种黑色乳状混合物；
本发明使用集热式恒温加热磁力搅拌器的目的在于将粒径0.5～3.5微米的金刚石微粉均匀、快速分散在各组分中，从而能够获得一种稳定的乳状混合物。
如果搅拌分散时间短于10min时，则会使膏体分散不均匀；如果其搅拌分散时间超过20min时，则会膏体聚集为颗粒的现象。因此，其搅拌分散时间为10～20min是可取的。
本发明使用的集热式恒温加热磁力搅拌器是目前市场上销售的产品，例如由邦西仪器科技有限公司以商品名的集热式恒温加热磁力搅拌器销售的产品。
优选地，人造金刚石微粉的用量是6～12重量份；油酸的用量是30～100重量份。
更优选地，人造金刚石微粉的用量是8～10重量份；油酸的用量是55~74重量份。
C、冷却
将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
在本发明中，让乳状混合物冷却方式可以是人们熟知的各种方式，例如用冷水浴或冰箱冷却方式，只是需要将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，就得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准ZYP300研磨机，使用本发明易清洗金刚石研磨膏对蓝宝石镜片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果为蓝宝石镜片表面粗糙度均明显的降低且材料表面刮痕少，由上述结果清楚地看出本发明的金刚石研磨膏提高了研磨抛光的效率。
本发明的金刚石研磨膏具有下述特点：
A、本发明的金刚石研磨膏制备方法简单、方便。
B、本发明的金刚石研磨膏中的人造金刚石微粉分散均匀，膏体细腻。
C、本发明的金刚石研磨膏的研磨效果优异，性能稳定。
有益效果 ]
本发明的有益效果是：现有的研磨膏具有金刚石微粉的粒度大，研磨抛光后材料表面的刮痕多，且不均匀，在相同研磨条件下与其相比，本发明的金刚石微粉小，能达到较理想的精研磨，本发明将油酸作为调和剂和润滑剂，从而具有良好的润滑性。本发明将聚四氟乙烯作为分散剂，使金刚石微粉能够更好的分散，硬脂酸具有表面活化剂的效果，有利于膏体的形成，集热式恒温加热磁力搅拌器更利于人造金刚石微粉均匀的分散和各组分的水浴条件，提高了金刚石的分散性，让金刚石研磨膏的制备更简单、更方便。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例 1：制备易一种金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
A、溶解
在水浴加热温度70℃的条件下，将75重量份凡士林和75重量份硬脂酸加到30重量份柴油中，待融化后加入20重量份聚四氟乙烯和20重量份石墨，得到一种乳浊液。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入6重量份人造金刚石微粉和55重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散18min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准ZYP300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对蓝宝石镜片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，蓝宝石镜面材料的表面粗糙度Ra为0.109μm，相比于抛光前的表面粗糙度Ra为0.318μm明显降低，材料表面干净，划痕少。
由上述结果清楚地看出本发明的金刚石研磨膏提高了研磨抛光的效率。
实施例 2：制备一种金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
A、溶解
在水浴加热温度75℃的条件下，将180重量份凡士林和180重量份硬脂酸加到100重量份柴油中，待融化后加入24重量份聚四氟乙烯和24重量份石墨，得到一种乳浊液。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入12重量份人造金刚石微粉和74重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散10min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
采用冰箱冷却方式，将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准ZYP300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对蓝宝石镜片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，蓝宝石镜片材料的表面粗糙度Ra为0.111μm，相比于抛光前的表面粗糙度Ra为0.322μm明显降低，材料表面划痕少。
由上述结果清楚地看出本发明的金刚石研磨膏提高了研磨抛光的效率。
实施例 3：制备一种金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
A、溶解
在水浴加热温度80℃的条件下，将30重量份凡士林和30重量份硬脂酸加到30重量份柴油中，待融化后加入5重量份聚四氟乙烯和5重量份石墨，得到一种乳浊液。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入2重量份人造金刚石微粉和15重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散12min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准ZYP300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对蓝宝石镜片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，蓝宝石镜片材料的表面粗糙度Ra为0.098μm，相比于抛光前的表面粗糙度Ra为0.314μm明显降低，材料表面划痕少。
由上述结果清楚地看出本发明的金刚石研磨膏提高了研磨抛光的效率。
实施例 4：制备一种金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
A、溶解
在水浴加热温度75℃的条件下，将225重量份凡士林和225重量份硬脂酸加到100重量份柴油中，待融化后加入40重量份聚四氟乙烯和40重量份石墨，得到一种乳浊液。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入15重量份人造金刚石微粉和115重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散20min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
采用冰箱冷却方式，将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准ZYP300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对蓝宝石镜片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，蓝宝石镜面材料的表面粗糙度Ra为0.116μm，相比于抛光前的表面粗糙度Ra为0.328μm明显降低，材料表面干净，划痕少。
由上述结果清楚地看出本发明的金刚石研磨膏提高了研磨抛光的效率。
实施例 5：制备一种金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
A、溶解
在水浴加热温度72℃的条件下，将110重量份凡士林和110重量份硬脂酸加到55重量份柴油中，待融化后加入15重量份聚四氟乙烯和15重量份石墨，得到一种乳浊液。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入8重量份人造金刚石微粉和30重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散16min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准ZYP300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对蓝宝石镜片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，蓝宝石镜面材料的表面粗糙度Ra为0.114μm，相比于抛光前的表面粗糙度Ra为0.326μm明显降低，材料表面干净，划痕少。
由上述结果清楚地看出本发明的金刚石研磨膏提高了研磨抛光的效率。
实施例 6：制备一种金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
A、溶解
在水浴加热温度78℃的条件下，将144重量份凡士林和144重量份硬脂酸加到74重量份柴油中，待融化后加入30重量份聚四氟乙烯和30重量份石墨，得到一种乳浊液。
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入10重量份人造金刚石微粉和100重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散14min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准ZYP300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对蓝宝石镜片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，蓝宝石镜面材料的表面粗糙度Ra为0.094μm，相比于抛光前的表面粗糙度Ra为0.310μm明显降低，材料表面干净，划痕少。
由上述结果清楚地看出本发明的金刚石研磨膏提高了研磨抛光的效率。

Claims (10)

1.一种金刚石研磨膏，其特征在于所述的金刚石研磨膏是由30~225重量份凡士林、15~115重量份柴油、15~115重量份油酸、5~40重量份石墨、30~225重量份硬脂酸、5~40重量份聚四氟乙烯与2~15份人造金刚石微粉组成的。
2.根据权利要求1所述的金刚石研磨膏，其特征在于所述的金刚石研磨膏是由75~180重量份凡士林、30~100重量份柴油、30~100重量份油酸、15~30重量份石墨、75~180重量份硬脂酸、15~30重量份聚四氟乙烯与6~12份人造金刚石微粉组成的。
3.根据权利要求1所述的金刚石研磨膏，其特征在于所述的金刚石研磨膏是由110~144重量份凡士林、55~74重量份柴油、55~74重量份油酸、20~24重量份石墨、110~144重量份硬脂酸、20~24重量份聚四氟乙烯与8~10份人造金刚石微粉组成的。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的金刚石研磨膏，其特征在于所述人造金刚石微粉的粒径是0.5~3.5微米。
5.一种金刚石研磨膏的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：
A、溶解
将30~225重量份凡士林和30~225重量份硬脂酸加到15~115重量份柴油中，待融化后加入5~40重量份聚四氟乙烯和5~40重量份石墨，得到一种乳浊液；
B、分散
往步骤A得到的溶液中加入2~15重量份人造金刚石微粉和15~115重量份油酸，混合均匀，接着置于集热式恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌分散10～20min，得到一种黑色乳状混合物；
C、冷却
将步骤B得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，在水浴加热温度70～80℃的条件下溶解凡士林和硬脂酸。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，凡士林的用量75~180重量份；硬脂酸的用量75~180重量份；油类的用量30~100重量份；聚四氟乙烯的用量15~30重量份；石墨的用量15~30重量份。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，凡士林的用量110~144重量份；硬脂酸的用量110~144重量份；油类的用量55~74重量份；聚四氟乙烯的用量20~24重量份；石墨的用量20~24重量份。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，人造金刚石微粉的用量是6~12重量份；油酸的用量是30~100重量份。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，人造金刚石微粉的用量是8~10重量份；油酸的用量是55~74重量份。
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