CN112692738A - 一种石英玻璃切割用树脂基刀片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石英玻璃切割用树脂基刀片及其制备方法，将金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石混合后热压，再固化，得到石英玻璃切割用树脂基刀片。本发明主要应用于硬脆性石英玻璃的切割，是一种锋利性树脂划片刀及制备方法，本发明划片刀锋利性强，能够使用较高的切割速度快并且切割过程中产品不崩边，有效的提高生产效率。

Description

一种石英玻璃切割用树脂基刀片及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术，具体涉及一种石英玻璃切割用树脂基刀片及其制备方法。

背景技术

目前树脂基切割刀片主要是由磨粒、外加填料、树脂粉构成，磨粒主要包括金刚石与cBN等，树脂粉主要是酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。树脂基切割刀片因良好的切割加工性，广泛用于玻璃、蓝宝石等硬脆性材料的加工，现有技术公开了一种具有改善机械性能、断裂力学性能、热冲击稳定、化学性能稳定、摩擦性能优异和宽使用领域的陶瓷基摩擦材料及其制备方法。其原料组成为：无机高分子聚合粘结剂、增强材料、摩擦性能调节剂等材料组成。现有技术公开了一种耐高温高强度树脂砂轮，包括以下重量份原料：磨料、碳纤维改性酚醛树脂、冰晶石、硫铁矿、钛白粉、漂珠、碱土氧化物、润湿剂；将对叔丁基苯酚甲醛树脂加入反应釜中，再加入甲醇，升温至120-130℃，搅拌1-2h，再依次加入硝酸铁、硝酸镍，搅拌20-30min，再加入碳纤维，搅拌1-2h，得到混合物料，将得到的混合物料置于马弗炉中，在氮气保护条件下，于800-1000℃条件下，煅烧3-4h，再自然冷却至室温，得到碳纤维改性酚醛树脂。目前随着新型光功能玻璃的快速发展，使得光学玻璃、石英玻璃在光信号传输转换领域、光存储领域等光电信息方面需求量巨大，而树脂基切割刀片无法很好的用于此类玻璃的高品质切割。

发明内容

本发明主要应用于硬脆性石英玻璃的切割，是一种锋利性树脂划片刀及制备方法，本发明划片刀锋利性强，能够使用较高的切割速度快并且切割过程中产品不崩边，有效的提高生产效率。

本发明采用如下技术方案：

一种石英玻璃切割用树脂基刀片，其由金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石制备。

本发明公开了石英玻璃切割用树脂基刀片在加工石英玻璃中的应用；比如切割石英玻璃。

本发明中，以金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石总重量100份计，金刚石15-35份、树脂粉25-50份、碳纤维微粉10-40份、碳化硅晶须5-10份、银粉5-15份、冰晶石余量；优选的，碳纤维微粉为20-30份、银粉8-10份、冰晶石为2-5份；进一步优选的，碳纤维微粉为20-25份、银粉8-9份、冰晶石为2-3份。

本发明中，树脂粉为酚醛树脂粉；碳纤维微粉的长度为5μm、直径为500nm；碳化硅晶须、银粉、冰晶石选择制备划片刀的常规市售原料即可。

本发明公开了上述石英玻璃切割用树脂基刀片的制备方法，将金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石混合后热压，再固化，得到石英玻璃切割用树脂基刀片；作为常识，固化后经过常规加工，满足图纸要求，得到成品。

本发明公开一种石英玻璃的加工方法，将金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石混合后热压，再固化，得到石英玻璃切割用树脂基刀片；利用所述石英玻璃切割用树脂基刀片切割石英玻璃，完成石英玻璃的加工。

本发明中，混合为球磨混合；优选的，将碳纤维微粉、碳化硅晶须球磨混合后再与金刚石、树脂粉、银粉、冰晶石球磨混合。

本发明中，热压的温度为170-180℃；优选的，热压后风冷至室温。

本发明中，固化的工艺为1h由室温升温至150℃，保温1h，然后半小时升温至190℃，保温8h；优选的，固化后随炉冷却至室温。

本发明配方中，通过碳纤维的含量可以提高刀片的使用寿命及整体的强度，碳化硅晶须具有较高的硬度，起到磨削的作用，提高刀片整体的切削力，冰晶石作为活性填充物，适量添加可以起到传热的作用，保证在较高的进刀速度下，刀片不易烧伤变形；碳纤维粉、碳化硅晶须、冰晶石结合银粉，制备的划片刀切割硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，进刀速度10mm/s，刀片切割寿命可达1500m，崩边小于20μm。

附图说明

图1为本发明石英玻璃切割用树脂基刀片实物图；

图2为本发明实施例一石英玻璃切割用树脂基刀片切割效果图；

图3为本发明实施例六树脂基刀片切割效果图。

具体实施方式

本发明采用的原料都为划片刀用常规市售产品，本发明创造性的选择其中六种原料并限定各组分配比，结合碳纤维微粉尺寸的限定，形成新的划片刀配方，得到的产品用于切割硬脆性石英玻璃，得到的切割产品品质好。

本发明具体的制备操作以及测试方法为本领域常规方法；原料中，碳纤维微粉的长度为5μm、直径为500nm，金刚石的粒径为40-60um，其余原料没有尺寸限定，使用树脂划片刀领域常规市售产品即可。

实施例一

称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、8.0重量份银粉、2.0重量份冰晶石、20.0重量份碳纤维微粉、5.0重量份碳化硅晶须，作为原料。

首先将碳纤维微粉和碳化硅晶须置入球磨罐中，加入刚玉球（球料比3:1），500rpm球磨混合1小时，再过筛将球料分离，然后在混合料中加入酚醛树脂粉、银粉、冰晶石以及金刚石，加入玛瑙球（球料比3:1），500rpm球磨2小时混料，混料完成后用200目筛网过筛2遍得到成型料。将成型料投放到现有模具腔体中，使用刮刀把成型料刮平，然后将模具移置热压机上，温度调整到175℃，压制10分钟，成型后形成环状树脂刀毛坯，将热压后的模具风冷后脱模取出毛坯。将成型后的环状树脂刀毛坯装入夹具中，置入保温炉中按照1h由室温升温至150℃，保温1h，然后半小时升温至190℃，保温8h进行固化，保温时间结束后随炉冷却至室温，得到具有一定强度的刀片；再经过常规端面磨床直接加工为成品，得到石英玻璃切割用树脂基刀片，为如图1 所示的圆环形结构，内孔尺寸达到40.01-40.03mm，外径尺寸达到56.00-56.01mm。

切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，由于排屑效率高，进刀速度可达到10mm/s，无打火现象，同时崩边尺寸可以控制在20μm以内，刀片切割寿命可达1500m；参见图2，为上述刀片切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃后的切割图片，可看出品质好，崩边尺寸控制好。

现有技术公开的玻璃晶圆片切割用超薄树脂划片刀切割1mm厚石英玻璃，主轴转速25kRPM，进刀速度可达到8mm/s，无打火现象，同时崩边尺寸可以控制在20μm以内，刀片切割寿命可达800m。

实施例二

称量22重量份金刚石、35.0重量份酚醛树脂粉、9重量份银粉、3.0重量份冰晶石、25.0重量份碳纤维微粉、6.0重量份碳化硅晶须，将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，进刀速度10mm/s，刀片切割寿命可达1380m，崩边小于20μm。

实施例三

称量21.25重量份金刚石、30.0重量份酚醛树脂粉、9.75重量份银粉、4.0重量份冰晶石、28.0重量份碳纤维微粉、7.0重量份碳化硅晶须，将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，进刀速度10mm/s，刀片切割寿命可达800m，崩边小于20μm。

实施例四

称量20重量份金刚石、30.0重量份酚醛树脂粉、10.0重量份银粉、5.0重量份冰晶石、30.0重量份碳纤维微粉、5.0重量份碳化硅晶须，将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，进刀速度10mm/s，刀片切割寿命可达1000m，崩边小于25μm，存在大于20μm的崩边。

实施例五

称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、8.0重量份铝粉、2.0重量份冰晶石、20.0重量份碳纤维微粉、5.0重量份碳化硅晶须，作为原料。将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，进刀速度10mm/s，刀片切割寿命可达1010m，崩边小于25μm，存在大于20μm的崩边。

实施例六

称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、8.0重量份银粉、2.0重量份冰晶石、20.0重量份碳纤维微粉、5.0重量份碳化钨，作为原料。将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，进刀速度10mm/s，刀片切割存在大于30μm的崩边，参见图3，崩边略大，且切割产品崩碎，无法应用。

实施例七

称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、8.0重量份银粉、2.0重量份冰晶石、20.0重量份碳纤维（直径200nm，长度800nm）、5.0重量份碳化硅晶须，作为原料。将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割1mm厚度的硬脆性石英玻璃，主轴转速30kRPM，进刀速度10mm/s，刀片切割寿命可达1080m，崩边小于25μm，存在大于20μm的崩边。

本发明主要应用于超硬切割刀制造领域，涉及一种锋利性树脂切割刀片及其制备工艺，本发明碳纤维微粉在结合剂中互相交错，起到强化及短纤维增强的作用；碳化硅晶须的硬度较高，使得刀片在加工硬脆性材料时有较高的效率及较长的寿命，同时起到磨削抛光的作用，使加工件表面具有较高的光洁度。银粉的加入提高了碳纤维/碳化硅的增强效果，冰晶石用量少，但是发挥协同效应，几种常规原料的创造性使用，能够提高刀片整体的强度，使刀片在高速旋转切割过程中不易崩碎，同时也提高了刀片的耐磨损能力，尤其是工件加工品质好，崩边小于20μm。

Claims (10)

1.一种石英玻璃切割用树脂基刀片，其特征在于，所述石英玻璃切割用树脂基刀片由金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石制备。

2.根据权利要求1所述石英玻璃切割用树脂基刀片，其特征在于，以金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石总重量100份计，金刚石15-35份、树脂粉25-50份、碳纤维微粉10-40份、碳化硅晶须5-10份、银粉5-15份、冰晶石余量。

3.根据权利要求2所述石英玻璃切割用树脂基刀片，其特征在于，碳纤维微粉为20-30份、银粉8-10份、冰晶石为2-5份。

4.根据权利要求1所述石英玻璃切割用树脂基刀片，其特征在于，树脂粉为酚醛树脂粉；碳纤维微粉的长度为5μm、直径为500nm。

5.权利要求1所述石英玻璃切割用树脂基刀片的制备方法，其特征在于，将金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石混合后热压，再固化，得到石英玻璃切割用树脂基刀片。

6.根据权利要求5所述石英玻璃切割用树脂基刀片的制备方法，其特征在于，固化后经过常规加工，得到石英玻璃切割用树脂基刀片。

7.根据权利要求5所述石英玻璃切割用树脂基刀片的制备方法，其特征在于，混合为球磨混合；将碳纤维微粉、碳化硅晶须球磨混合后再与金刚石、树脂粉、银粉、冰晶石球磨混合。

8.根据权利要求5所述石英玻璃切割用树脂基刀片的制备方法，其特征在于，热压的温度为170-180℃；固化的工艺为1h由室温升温至150℃，保温1h，然后半小时升温至190℃，保温8h。

9.权利要求1所述石英玻璃切割用树脂基刀片在加工石英玻璃中的应用。

10.一种石英玻璃的加工方法，其特征在于，将金刚石、树脂粉、碳纤维微粉、碳化硅晶须、银粉、冰晶石混合后热压，再固化，得到石英玻璃切割用树脂基刀片；利用所述石英玻璃切割用树脂基刀片切割石英玻璃，完成石英玻璃的加工。

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