CN108081038A - 微小陶瓷制品的抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微小陶瓷制品的抛光方法，包括以下步骤：将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚抛机的电机转速为10～70rpm，抛光时间为1～55h；抛光液包括以下组分:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂、分散剂、水；部分研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面，研磨剂、软质颗粒悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中。利用抛光液的流动性，研磨微小陶瓷制品的弧面、直身位、孔位；研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，增加了陶瓷制品与研磨剂的接触面积，提高抛光效率，研磨剂粘附于软质颗粒，增加了撞击力度，并为分散剂与表面活性剂的混合液带来较大推力，粘附于软质颗粒表面的研磨剂与未粘附于软质颗粒表面的研磨剂共同作用，可抛去较为粗糙的部分。

Description

微小陶瓷制品的抛光方法
技术领域
本发明涉及陶瓷产品制备工艺技术领域，特别是涉及微小陶瓷制品的抛光方法。
背景技术
作为新型高技术陶瓷，氧化锆陶瓷具有高强度、高断裂韧性以及优异的隔热性能以及耐高温性能等属性，被广泛的应用于结构陶瓷和功能陶瓷领域。另外，氧化锆没有磁性、不导电、不生锈，其在生物医学器械领域和道具、工具领域中也应用很广。近来，部分稳定氧化锆(TZP)可以通过粉末冶金方法，制备避磁的手表表壳、耐腐的表件和其它仪器零件。除了上述的应用，TZP还广泛地应用于装饰、生活、医学、压电陶瓷、传感器陶瓷等领域。
但氧化锆陶瓷的硬度仅次于金刚石达到莫氏9级，同时氧化锆陶瓷致密性使其具有比钢化玻璃更强的强度，其抛光的质量往往难以达到设计要求。尤其微小陶瓷制品，因其尺寸较小，如直径为5mm的陶瓷球，抛光的难度更大。如何使微小陶瓷制品获得较好的抛光效果，是目前亟需解决的问题。
发明内容
基于此，本发明提供一种微小陶瓷制品的抛光方法，对微小陶瓷制品具有良好的抛光效果，且该抛光方法中使用的抛光液成份简单，对环境友好。
一种微小陶瓷制品的抛光方法，包括以下步骤：
将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动抛光机，滚抛机的电机转速为10～70rpm，抛光时间为1～55h；抛光液包括以下组分:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂、分散剂、水；部分研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面，研磨剂、软质颗粒悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中。
上述微小陶瓷制品的抛光方法，利用抛光液的流动性，全面研磨微小陶瓷制品的弧面及直身位，甚至孔位；研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，增加了陶瓷制品与研磨剂的接触面积，则氧化锆陶瓷抛光液每一次对陶瓷制品的撞击可抛光较大的面积，提高了抛光效率，且研磨剂粘附于软质颗粒，增加了撞击力度，并为分散剂与表面活性剂的混合液带来较大的推力，进而推动未粘附于软质颗粒表面的研磨剂，粘附于软质颗粒表面的研磨剂与未粘附于软质颗粒表面的研磨剂共同作用，可抛去较为粗糙的部分，使抛光更加精细，同时，还可冲开粘附于陶瓷制品表面的细屑或其他杂质，避免细屑或其他杂质的阻碍，影响抛光效率。
在其中一个实施例中，抛光液中各组分的重量份含量分别为：
在其中一个实施例中，研磨剂为刚玉、碳化硅、氮化硼或金刚石。
在其中一个实施例中，研磨剂的颗粒度为10～100nm。
在其中一个实施例中，软质颗粒为橡胶颗粒。
在其中一个实施例中，软质颗粒的颗粒度为1～10mm。
在其中一个实施例中，抛光液与微小陶瓷制品的质量比为3～35:1。
在其中一个实施例中，滚抛机的电机转速为10～50rpm，抛光时间为1～50h。
在其中一个实施例中，微小陶瓷制品为外表面含有弧面、平面或不规整表面的陶瓷制品。
在其中一个实施例中，微小陶瓷制品的体积为1～300mm3的陶瓷制品。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供一种微小陶瓷制品的抛光方法，主要用于微小型陶瓷制品尤其是氧化锆陶瓷制品的抛光。所述微小陶瓷制品的抛光方法包括以下步骤：
将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动抛光机，滚抛机的电机转速为10～70rpm，抛光时间为1～55h。
抛光液包括以下组分:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂、分散剂、水；部分研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面，研磨剂、软质颗粒悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中。
一些实施例中，抛光液中各组分的重量份含量分别为：
至少50％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，以增加研磨剂的利用率，提高抛光效率。
可以理解，当抛光液用于精细抛光时，研磨剂宜选用较细的颗粒度，较优地，研磨剂宜的颗粒度为10～100nm。
可以理解，因氧化锆陶瓷的硬度较高，研磨剂宜选用与它硬度相近或高于它的硬度的材质，如莫氏硬度≥7的刚玉、碳化硅、氮化硼或金刚石。
一些实施例中，软质颗粒的颗粒度为1～10mm，则软质颗粒的外表面可提供较宽的场所供研磨剂粘附。软质颗粒的颗粒度大于10mm时，研磨剂粘附于其表面后，整体的颗粒过大，抛光液流动阻力较大，流动不畅，影响抛光效率及效果；软质颗粒的颗粒度小于1mm时，软质颗粒的外表面较小，研磨剂较难粘附于其表面，当然，若研磨剂能粘附于软质颗粒的外表面，软质颗粒的颗粒度可以小于1mm。
一些实施例中，软质颗粒为橡胶颗粒，橡胶可以由天然橡胶材料、合成橡胶材料和硅胶中的一种或几种材料混合制成，合成橡胶材料如丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶等。软质颗粒的主要作用是为研磨剂提供粘附场所，所以只要软质颗粒的表面能软化，并让研磨剂稳定粘附于其外表面即可。
表面活性剂选用非离子型表面活性剂，如聚乙二醇十二烷基醚、月桂醇聚氧乙烯醚等，为研磨剂与软质颗粒提供较好的悬浮环境。
分散剂选用醇胺和/或聚胺，醇胺如二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺等，聚胺如丙烯酸-丙烯酰胺共聚物。
抛光液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取软质颗粒，加热，使软质颗粒的表面软化。因软质颗粒的粒径较小，若达到软质颗粒的材料的熔点，软质颗粒将很快熔化结团，所以较优的，加热的最高温度低于软质颗粒材料熔点5～15℃，最优地，加热的最高温度低于软质颗粒材料熔点8～15℃，缓慢软化。当加热至预设温度时，在搅拌状态下，加入研磨剂，使部分研磨剂粘附于软质颗粒的表面，冷却至室温，获得混合物。
可以理解，当制备的量比较多时，可以将软化软质颗粒与研磨剂分别分成若干组，如软质颗粒分成1a组、2a组、3a组，研磨剂分成1a组、2a组、3a组，每一组软质颗粒与研磨剂的质量比均为1：3～6，先取1a组软质颗粒，进行软化，然后1a组研磨剂混入软化的软质颗粒，使其粘附于1a组软质颗粒的表面，获得1a组混合物，再依次制备2a组、3a组的混合物，然后将1a组、2a组、3a组的混合物混匀，以便获得更好的、更均匀的粘附效果。
步骤2：振动分散步骤1所获得的混合物，避免结团，影响抛光效果。
步骤3：往60～75重量份的水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，将混合物加入混合液中，使研磨剂与软质颗粒均匀悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中，获得氧化锆陶瓷抛光液。
一些实施例中，抛光液与微小陶瓷制品的质量比为3～35:1，使微小陶瓷制品完全没入抛光液中，而抛光液具有足够的量填充入微小陶瓷制品之间，研磨陶瓷制品的同时，起到一定的缓冲作用，减缓陶瓷制品的相互冲撞。
本发明微小陶瓷制品的抛光方法可应用于微小陶瓷制品体积为1～300mm3的、外表面含有弧面、平面或不规整表面的陶瓷制品，利用抛光液的流动性，全面研磨微小陶瓷制品的弧面及直身位，甚至孔位。研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，增加了陶瓷制品与研磨剂的接触面积，则氧化锆陶瓷抛光液每一次对陶瓷制品的撞击可抛光较大的面积，提高了抛光效率，且研磨剂粘附于软质颗粒，增加了撞击力度，并为分散剂与表面活性剂的混合液带来较大的推力，进而推动未粘附于软质颗粒表面的研磨剂，粘附于软质颗粒表面的研磨剂与未粘附于软质颗粒表面的研磨剂共同作用，可抛去较为粗糙的部分，使抛光更加精细，同时，还可冲开粘附于陶瓷制品表面的细屑或其他杂质，避免细屑或其他杂质的阻碍，影响抛光效率。
以下为实施例说明。
实施例1
本实施例的微小陶瓷制品的抛光方法应用于体积为15mm3的球形氧化锆陶瓷制品，该微小陶瓷制品的抛光方法包括以下步骤：
步骤1：配制抛光液，抛光液包括以下重量份组分：
约85％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。
研磨剂选用颗粒度为60～80nm的刚玉。
软质颗粒选用颗粒度为3～4mm天然橡胶颗粒。
表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚。
分散剂选用二乙醇胺。
步骤2：取微小陶瓷制品，微小陶瓷制品与抛光液的质量比为1:3，将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动抛光机，滚抛机的电机转速为30rpm，抛光时间为3h，抛光完毕，获得抛光后的微小陶瓷制品。
实施例2
本实施例的微小陶瓷制品的抛光方法应用于直径为2mm，高度为3mm的柱形氧化锆陶瓷制品，该微小陶瓷制品的抛光方法包括以下步骤：
步骤1：配制抛光液，抛光液包括以下重量份组分：
约88％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。
研磨剂宜采用颗粒度为10～40nm的刚玉。
软质颗粒采用颗粒度为1～5mm的丁基橡胶。
表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚。
分散剂选用二甘醇胺。
步骤2：取微小陶瓷制品，微小陶瓷制品与抛光液的质量比为1:10，将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动抛光机，滚抛机的电机转速为20rpm，抛光时间为10h，抛光完毕，获得抛光后的微小陶瓷制品。
实施例3
本实施例的微小陶瓷制品的抛光方法应用于体积为100mm3、中部设有通孔的球形氧化锆陶瓷制品，该微小陶瓷制品的抛光方法包括以下步骤：
步骤1：配制抛光液，抛光液包括以下重量份组分：
约90％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。
研磨剂宜采用颗粒度为50～100nm的金刚石。
软质颗粒采用颗粒度为5～7mm的丁基橡胶。
表面活性剂选用月桂醇聚氧乙烯醚。
分散剂选用二乙醇胺与丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的混合物，二乙醇胺与丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的质量比为1：2。
步骤2：取微小陶瓷制品，微小陶瓷制品与抛光液的质量比为1:20，将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动抛光机，滚抛机的电机转速为30rpm，抛光时间为25h，抛光完毕，获得抛光后的微小陶瓷制品。
实施例4
本实施例的微小陶瓷制品的抛光方法应用于体积为205mm3、表面设有多个孔的球形氧化锆陶瓷制品，该微小陶瓷制品的抛光方法包括以下步骤：
步骤1：配制抛光液，抛光液包括以下重量份组分：
约92％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。
研磨剂宜采用颗粒度为40～60nm的碳化硅。
软质颗粒采用颗粒度为6～8mm的顺丁橡胶。
表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚。
分散剂选用二甘醇胺。
步骤2：取微小陶瓷制品，微小陶瓷制品与抛光液的质量比为1:30，将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动抛光机，滚抛机的电机转速为50rpm，抛光时间为50h。抛光完毕，获得抛光后的微小陶瓷制品。
实施例5
本实施例的微小陶瓷制品的抛光方法应用于体积为260mm3的、表面设有多个孔槽的球形氧化锆陶瓷制品，该微小陶瓷制品的抛光方法包括以下步骤：
步骤1：配制抛光液，抛光液包括以下重量份组分：
约90％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。
研磨剂宜采用颗粒度为40～50nm的刚玉。
软质颗粒采用颗粒度为5～10mm的顺丁橡胶。
表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚和月桂醇聚氧乙烯醚的混合物，聚乙二醇十二烷基醚和月桂醇聚氧乙烯醚的质量比为2：1。
分散剂选用二乙醇胺。
步骤2：取微小陶瓷制品，微小陶瓷制品与抛光液的质量比为1:35，将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动抛光机，滚抛机的电机转速为70rpm，抛光时间为55h，抛光完毕，获得抛光后的微小陶瓷制品。
分别取实施例1至5的抛光后的微小陶瓷制品，并分别检测其粗糙度，结果如表1。
表1
表面粗糙度Ra(μm) 外观
实施例1 ＜Ra0.05 表面光亮、平整
实施例2 ＜Ra0.05 表面光亮、平整
实施例3 ＜Ra0.05 表面光亮、平整
实施例4 ＜Ra0.05 表面光亮、平整
实施例5 ＜Ra0.05 表面光亮、平整
由上检测结果可知，按照本发明的微小陶瓷制品的抛光方法抛光的微小陶瓷制品，表面精细、光亮，表面粗糙度小于Ra0.05，甚至可达Ra0.002。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
将抛光液与微小陶瓷制品投入滚抛机中，滚动所述抛光机，所述滚抛机的电机转速为10～70rpm，抛光时间为1～55h，所述抛光液包括以下组分:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂、分散剂、水；部分所述研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面，所述研磨剂、软质颗粒悬浮于所述表面活性剂与分散剂的混合液中。
2.根据权利要求1所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述抛光液中各组分的重量份含量分别为：
3.根据权利要求1或2所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述研磨剂为刚玉、碳化硅、氮化硼或金刚石。
4.根据权利要求1或2所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述研磨剂的颗粒度为10～100nm。
5.根据权利要求1或2所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述软质颗粒为橡胶颗粒。
6.根据权利要求1或2所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述软质颗粒的颗粒度为1～10mm。
7.根据权利要求1或2所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述抛光液与微小陶瓷制品的质量比为3～35:1。
8.根据权利要求1所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述滚抛机的电机转速为10～50rpm，抛光时间为1～50h。
9.根据权利要求1所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述微小陶瓷制品为外表面含有弧面、平面或不规整表面的陶瓷制品。
10.根据权利要求9所述的微小陶瓷制品的抛光方法，其特征在于，所述微小陶瓷制品的体积为1～300mm3的陶瓷制品。
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