CN109866115B - 一种采用静电植砂工艺制备金刚石研磨材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石研磨材料的制备方法，包括以下步骤：(1)对金刚石进行表面处理，得到处理过的金刚石；(2)在基体的表面涂布一层底胶层；(3)将步骤(1)的金刚石用静电植砂的方法涂布在步骤(2)的底胶层表面上，然后经过固化得到所述的金刚石研磨材料；步骤(1)中，所述的金刚石采用无机胶粘剂或者金属粘合剂进行包覆。通过表面包覆树脂的工艺对金刚石进行预处理，得到的金刚石粉可以有效地在静电场中飞扬，从而可以使后续静电植砂工艺更容易地进行，同时可以更好的和胶粘剂粘接，使得到的研磨材料具有更好的研磨效果。
Description
技术领域
本发明属于研磨材料领域，具体涉及一种采用静电植砂方法得到的金刚石研磨材料及其制备方法。
背景技术
随着微电子、光电子、传感器和材料科学技术的进步，硬脆性材料已经成为高新技术领域中应用最为广泛、活跃的材料。硬脆材料的共性是具有高强度、高硬度、高脆性、良好的耐磨损性和耐腐蚀性以及化学稳定性好的特点。
随着通讯技术的发展，对信号的传输要求越来越高，对于即将面世的5G网络，其要求通讯器件例如信号接收终端等去金属化。陶瓷、高强度玻璃和蓝宝石等材料以其优异的性能，将逐步取代金属在通信领域的作用，而这些超硬材料的使用，对加工提出了较高的要求。
蓝宝石和陶瓷等材料的莫氏硬度是9左右，只有莫氏硬度10的金刚石材料才可以对其磨削加工，因此开发金刚石的研磨材料的需求越来越大。
但是，金刚石由于其导电性，其在静电场很难极化，不能像氧化铝，碳化硅那样很容易的极化，在静电场中飞扬，因此，不便于进行静电植砂操作，影响了其加工性能。
发明内容
本发明提供了一种采用静电植砂方法得到的金刚石研磨材料及其制备方法，该金刚石研磨材料使用了静电植砂方法得到，具有较好的切削力。
一种金刚石研磨材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对金刚石进行表面处理，得到处理过的金刚石；
(2)在基体的表面涂布一层底胶层；
(3)将步骤(1)的金刚石用静电植砂的方法涂布在步骤(2)的底胶层表面上，烘干固化后，再在表面涂复一层复胶，然后经过固化得到所述的金刚石研磨材料；
步骤(1)中，所述的金刚石采用无机胶粘剂进行包覆。
本发明中，通过表面包覆无机胶粘剂的工艺对金刚石进行预处理，得到的金刚石粉可以有效地在静电场中飞扬，从而可以使后续静电植砂工艺更容易地进行，同时可以更好的和胶粘剂粘接，使得到的研磨材料具有更好的研磨效果。
作为优选，步骤(1)中，将一定粒径/浓度的硅溶胶，分散于丁酮中，充分搅拌后，加入金刚石颗粒，静置过夜，然后进行过滤，得到处理的金刚石。
作为优选，步骤(1)中，所述的硅溶胶的粒径为0.1～1微米，所述的金刚石颗粒的中值粒径为10～100微米。
作为优选，步骤(2)中，所述的底胶层的涂布方法如下：
将碳酸钙微粉、氧化钙微粉、聚酯胶、酚醛胶和溶剂混合，充分分散，然后加入固化剂，得到浆液，然后利用辊式涂布机将该将浆液涂布与基材上。
作为优选，步骤(3)中，静电植砂的参数如下：
砂箱下砂量调整为100～150g/m2、极板间距为50～60mm，静电场电压为5～6万伏特，输砂带速度设定为8～10m/min。
作为优选，步骤(3)中，固化温度为100～130℃。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明的金刚石研磨材料通过静电植砂方法获得，具有较好的切削力；
(2)本发明的金刚石在静电植砂之前通过特殊的表面处理工艺，避免了静电植砂过程中金刚石不易飞扬的缺点，提高了金刚石静电植砂的效率。
附图说明
图1为本发明的实施例1中金刚石的经过表面处理后的电镜照片；
图2为本发明的实施例1中金刚石的静电植砂后的电镜照片。
具体实施方式
实施例1
(1)在搅拌条件下，向硅溶胶的水溶液(100mL，粒径为500～600nm，以SiO2计，浓度为15％)中加入金刚石颗粒(1g)，静置过夜，然后进行过滤，得到处理的金刚石，备用，电镜照片如图1所示；
(2)取5g碳酸钙微粉，1g氧化钙微粉，15g固含量为30％的聚酯胶，10g固含量为20％的酚醛胶，10g乙酸乙酯和10g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。
(3)利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上，然后将步骤(1)得到的金刚石进行静电植砂，经过120℃热风干燥后收卷；
静电植砂的参数如下：砂箱下砂量调整为150g/m2、极板间距为50mm，静电场电压为6万伏特，输砂带速度设定为8m/min；
(4)取5g滑石粉微粉，1g硬脂酸锌微粉，15g固含量为30％的聚酯胶，10g固含量为20％的酚醛胶，10g乙酸乙酯和10g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上形成复胶，经过120℃热风干燥后收卷；
(5)将步骤(4)得到的半成品在110℃下固化72小时，即制成金刚石研磨带，表面电镜照片如图2所示。
将制得的研磨带对陶瓷工件进行抛光测试，抛光设备：双面研磨抛光机，抛光对象：陶瓷块，陶瓷块尺寸为50mm×50mm，抛光速率为460nm/min，抛光后粗糙度为Ra 0.12μm。
对比例1
采用普通金刚石胶砂混合法制备得到金刚石研磨带。将制得的研磨带对陶瓷工件进行抛光测试，抛光设备：双面研磨抛光机，抛光对象：陶瓷块，陶瓷块尺寸为50mm×50mm，抛光速率为312nm/min，抛光后粗糙度为Ra 0.17μm。
实施例2
(1)在搅拌条件下，向硅溶胶的水溶液(100mL，粒径为500～600nm，以SiO2计，浓度为15％)中加入金刚石颗粒(1g)，静置过夜，然后进行过滤，得到处理的金刚石，备用；
(2)取5g碳酸钙微粉，2g氧化钙微粉，10g固含量为30％的聚酯胶，15g固含量为20％的酚醛胶，15g乙酸乙酯和15g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。
(3)利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上，然后将步骤(1)得到的金刚石进行静电植砂，经过120℃热风干燥后收卷；
静电植砂的参数如下：砂箱下砂量调整为150g/m2、极板间距为50mm，静电场电压为6万伏特，输砂带速度设定为8m/min；
(4)取5g滑石粉微粉，1g硬脂酸锌微粉，15g固含量为30％的聚酯胶，10g固含量为20％的酚醛胶，10g乙酸乙酯和10g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上形成复胶，经过120℃热风干燥后收卷；
(5)将步骤(4)得到的半成品在110℃下固化72小时，即制成金刚石研磨带。
将制得的研磨带对陶瓷工件进行抛光测试，抛光设备：双面研磨抛光机，抛光对象：陶瓷块，陶瓷块尺寸为50mm×50mm，抛光速率为432nm/min，抛光后粗糙度为Ra 0.14μm。
实施例3
(1)在搅拌条件下，向硅溶胶的水溶液(100mL，粒径为500～600nm，以SiO2计，浓度为15％)中加入金刚石颗粒(1g)，静置过夜，然后进行过滤，得到处理的金刚石，备用；
(2)取5g碳酸钙微粉，1g氧化钙微粉，15g固含量为30％的聚酯胶，10g固含量为20％的酚醛胶，10g乙酸乙酯和10g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。
(3)利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上，然后将步骤(1)得到的金刚石进行静电植砂，经过120℃热风干燥后收卷；
静电植砂的参数如下：砂箱下砂量调整为120g/m2、极板间距为50mm，静电场电压为5万伏特，输砂带速度设定为10m/min；
(4)取5g滑石粉微粉，1g硬脂酸锌微粉，15g固含量为30％的聚酯胶，10g固含量为20％的酚醛胶，10g乙酸乙酯和10g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上形成复胶，经过120℃热风干燥后收卷；
(5)将步骤(4)得到的半成品在110℃下固化72小时，即制成金刚石研磨带。
将制得的研磨带对陶瓷工件进行抛光测试，抛光设备：双面研磨抛光机，抛光对象：陶瓷块，陶瓷块尺寸为50mm×50mm，抛光速率为446nm/min，抛光后粗糙度为Ra 0.13μm。
实施例4
(1)在搅拌条件下，向硅溶胶的水溶液(100mL，粒径为500～600nm，以SiO2计，浓度为15％)中加入金刚石颗粒(1g)，静置过夜，然后进行过滤，得到处理的金刚石，备用；
(2)取5g碳酸钙微粉，1g氧化钙微粉，15g固含量为30％的聚酯胶，10g固含量为20％的酚醛胶，10g乙酸乙酯和10g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。
(3)利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上，然后将步骤(1)得到的金刚石进行静电植砂，经过120℃热风干燥后收卷；
静电植砂的参数如下：砂箱下砂量调整为150g/m2、极板间距为50mm，静电场电压为6万伏特，输砂带速度设定为8m/min；
(4)取5g滑石粉微粉，2g硬脂酸锌微粉，10g固含量为30％的聚酯胶，15g固含量为20％的酚醛胶，15g乙酸乙酯和15g丁酮混合，然后转入球磨机分散罐中，利用球磨机将其充分分散48小时，然后加入10g聚异氰酸酯固化剂，搅拌均匀形成浆液。利用辊式涂布机以15m/min的速度将步骤(2)的浆液均匀的涂附于薄膜带基上形成复胶，经过120℃热风干燥后收卷；
(5)将步骤(4)得到的半成品在110℃下固化72小时，即制成金刚石研磨带。
将制得的研磨带对陶瓷工件进行抛光测试，抛光设备：双面研磨抛光机，抛光对象：陶瓷块，陶瓷块尺寸为50mm×50mm，抛光速率为451nm/min，抛光后粗糙度为Ra 0.13μm。
Claims (3)
1.一种金刚石研磨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对金刚石进行表面处理，得到处理过的金刚石；
(2)在基体的表面涂布一层底胶层；
(3)将步骤(1)的金刚石用静电植砂的方法涂布在步骤(2)的底胶层表面上，烘干固化后，再在表面涂复一层复胶，然后经过固化得到所述的金刚石研磨材料；
步骤(1)中，所述的金刚石采用无机胶粘剂进行包覆；
步骤(1)中，所述的无机胶粘剂为硅溶胶；
步骤(1)中，表面处理方法如下：
在搅拌条件下，向硅溶胶中加入金刚石颗粒，搅拌1～2小时，再静置过夜，然后进行过滤，得到处理的金刚石；
步骤(2)中，所述的底胶层的涂布方法如下：
将碳酸钙微粉、氧化钙微粉、聚酯胶、酚醛胶和溶剂混合，充分分散，然后加入固化剂，得到浆液，然后利用辊式涂布机将将该浆液涂布与基材上；
步骤(3)中，静电植砂的参数如下：
砂箱下砂量调整为100～150g/m2、极板间距为50～60mm，静电场电压为5～6万伏特，输砂带速度设定为8～10m/min。
2.根据权利要求1所述的金刚石研磨材料的制备方法，其特征在于，所述的金刚石颗粒的中值粒径为10～100微米。
3.根据权利要求1所述的金刚石研磨材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，固化温度为100～130℃。
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