CN113305749A - 一种磁性聚合磨料的植砂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磨削技术领域，尤其涉及一种磁性聚合磨料的植砂方法。其技术要点如下，S1、采用磁化装置对磁性聚合磨料进行磁化；S2、对基底进行清洁，并在基底表面涂覆磁性粘结剂；S3、采用磁化装置对涂覆了磁性粘结剂的基底进行磁化；S4、将磁性聚合磨料均匀的铺洒在基底表面上；S5、烘干后再涂覆一层磁性粘结剂；S6、将基底彻底烘干；磁性粘结剂中含有纳米磁性材料。本发明利用粘结剂中的纳米磁性材料储存的剩磁对磁性磨料进行支撑和吸附，提高了磨料的磨削效率并延长了磨料的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及磨削技术领域，尤其涉及一种磁性聚合磨料的植砂方法。
背景技术
堆积磨料是由各种粒径一致的磨粒颗粒用粘结剂结合在一起且组织均匀的磨粒团颗粒，以堆积磨料作为磨削材料而制成的涂附磨具叫做堆积磨料砂布，加工后转换成为堆积磨料砂布。在磨削过程中，变钝的磨粒会不断脱落，露出新的磨粒，寿命是普通同粒度砂布的5倍以上。主要应用于抛光领域，在抛光时要保证堆积磨料砂布砂面等高性才可以在提高砂布的使用寿命、抛光效率的同时保证不会造成工件划伤。
但是在堆积磨料砂布的制造中，多采用重力植砂工艺，并在植砂完成后采用摩擦、切削等方式保证砂面等高性，这种方式会造成砂布使用寿命降低或引入杂质污染工件；也有采用滑差等压摊平机，用来将堆积磨料均匀平摊到基体表面上，这种方式并不能完全保证砂面的等高性，砂面上会出现少量的突起颗粒。继静电植砂后，行业内新兴起磁性植砂方法，改善了砂面的等高性的同时，使磨料颗粒立在基底上，尖锐的一面突出来，大幅提高了磨削效率。但是磁性植砂工艺中，在撤去磁化装置后，烘干的过程中，由于基底的移动会导致立在基底上的磨料颗粒失去了磁力的支撑而倒下，不仅起不到提高磨削效率的作用，还会导致掉粒、磨料分布不均的不良影响。
有鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种磁性聚合磨料的植砂方法，在粘结剂中掺和了纳米磁性材料，当撤去磁化装置后，粘结剂中的纳米磁性材料能够通过剩磁继续保持对磁性磨料的支撑力，即使基底在烘干过程中被移动，也能够继续保持磁性磨料的“站立”。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁性聚合磨料的植砂方法，在撤去磁化装置后，依然能够利用粘结剂中的纳米磁性材料储存的剩磁对磁性磨料进行支撑和吸附，一方面解决了掉粒的问题，另一方面解决了磁化装置撤去后，移动基底导致磁性磨料倒下的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供的一种磁性聚合磨料的植砂方法，
S1、采用磁化装置对磁性聚合磨料进行磁化；
S2、对基底进行清洁，并在基底表面涂覆磁性粘结剂；
S3、采用磁化装置对涂覆了磁性粘结剂的基底进行磁化；
S4、将磁性聚合磨料均匀的铺洒在基底表面上；
S5、烘干后再涂覆一层磁性粘结剂；
S6、将基底彻底烘干；
磁性粘结剂中含有纳米磁性材料。
磁性粘结剂中含有纳米磁性材料，能够被磁化装置磁化，具有弱磁性，从而对磁性聚合磨料进行吸附，完成植砂。当磁化装置撤去后，纳米磁性材料能够通过剩磁继续保持对磁性聚合磨料的吸附，使磁性聚合磨料能够“站立”在基底上，使其尖锐的一面突出基底，大幅提高了磨削效率。且由于纳米磁性材料的粒径小，在粘结剂中能够均匀分散，从而在磁化装置撤去后，依然能够使磁性均匀的分布在基底上，提高了植砂的均匀度，保证了砂面的等高性，在磨削过程中，避免了对工件的损伤。
本发明中的术语“磁化装置”指的是，能够通直流电产生磁性，使物体磁化装置。
进一步的，磁性粘结剂由重量比为55~60%的A组分和40~45%的B组分；按照重量份数计算，A组分包括：醇酯十二35~40份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12~15份，纳米磁性材料15~18份，表面活性剂3~5份，稀释剂15~18份，偶联剂4~6份，阻燃剂3~8份，小分子聚乙烯蜡5~8份和高密度聚乙烯5~8份；B组分包括：酚醛树脂50~60份，苯并噁嗪树脂粉末25~28份，碳酸钠5~8份，环氧树脂5~8份，丙烯酸甲酯12~13份，丙烯酸乙酯18~19份，纳米磁性材料20~25份，偶联剂5~8份，稀释剂15~18份，抗静电剂5~8份和催化剂12~14份。其中，催化剂是磷酸铵。
基于上述技术方案，磁性粘结剂的制备方法如下：
A1、制备A组分：常温搅拌下，将表面活性剂和稀释剂混匀后，加入纳米磁性材料搅拌均匀，向其中加入醇酯十二、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、偶联剂、阻燃剂、小分子聚乙烯蜡和高密度聚乙烯搅拌均匀；
A2、制备B组分：常温搅拌下，将酚醛树脂、苯并噁嗪树脂粉末、碳酸钠、环氧树脂、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、纳米磁性材料、偶联剂、稀释剂、抗静电剂、和催化剂混合均匀；
A3、将A组分和B组分混合并搅拌均匀，反应结束后，得到磁性粘结剂。
进一步的，纳米磁性材料是硬磁材料。硬磁材料在撤去磁化装置后，具有更多的剩磁，对磁性聚合磨料的吸附力更强。
进一步的，硬磁材料是铝镍钴合金、钛钴合金或钡铁氧体中的任意一种。优选为本发明中涉及到的硬磁材料，还可以是磁性金属、磁性金属氧化物、磁性合金，还可以是羟甲基纤维/Fe3O4。磁性金属为铁、钴或镍；磁性氧化物可以是铁的氧化物、钴的氧化物或镍的氧化物；磁性合金为合金中含有磁性元素的合金，磁性元素为铁、钴或镍。
进一步的，硬磁材料的粒径为10~90nm。
进一步的，按照重量份数计算，磁性聚合磨料由如下组分制成：碳化硅30~40份，刚玉磨料10~18份，氮化硼/磁性合金复合材料5~10份，氮化钒/氮化铬复合粉末2~5份和结合剂20~40份。结合剂为本领域常用的陶瓷结合剂。
基于上述技术方案，磁性聚合磨料的制备方法如下：将碳化硅、刚玉磨料、氮化硼/磁性合金复合材料、氮化钒/氮化铬复合粉末和结合剂混匀，密封放置12h后，用微波烧结炉进行烧结，烧结温度为800℃，制得本发明的磁性聚合磨料。
进一步的，氮化硼/磁性合金复合材料是核壳结构，其中核层为磁性合金，壳层为氮化硼。氮化硼/磁性合金复合材料的制备方法如下：利用液相还原法制备磁性合金前驱体，然后加入适量的H3BO3和/或NaBH4进行研磨，在管式炉内NH3气氛下煅烧2h，即可得到氮化硼/磁性合金复合材料。由于B的存在会抑制核层粒子的晶粒生长，因此得到的核层磁性合金的晶粒尺寸更小，使其内禀磁性（磁各向异性、饱和磁化强度、磁致伸缩等）降低，但是会提高其反磁性的矫顽力，且采用氮化硼对磁性合金进行包覆，能够防止磁性合金受到粘结剂的腐蚀和氧化。
进一步的，磁性合金是铁镍合金、铁钴合金或镍钴合金中的任意一种。磁性合金优选为FexNi1-x或FeCo，其中x为正数。
进一步的，步骤S1中，对磁性聚合磨料进行磁化的磁化时间为5~20min。
进一步的，步骤S4中，在铺砂时，从两个相反方向向中间铺砂。由于磁性植砂具有一定的方向性，因此磁性聚合磨料在基底上的排列方向也有一定的方向性，从两个相反方向向中间铺砂能够保证磁性聚合磨料“站立”在基底上时方向的各向异性，使磁性聚合磨料的尖锐部分更加突出，提高了磨削效率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的磁性植砂方法，当磁化装置撤去后，纳米磁性材料能够通过剩磁继续保持对磁性聚合磨料的吸附，使磁性聚合磨料能够“站立”在基底上，使其尖锐的一面突出基底，大幅提高了磨削效率。且由于纳米磁性材料的粒径小，在粘结剂中能够均匀分散，从而在磁化装置撤去后，依然能够使磁性均匀的分布在基底上，提高了植砂的均匀度，保证了砂面的等高性，在磨削过程中，避免了对工件的损伤。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
本实施例所采用的材料均为市售。
实施例1
一种磁性聚合磨料的植砂方法，包括如下操作步骤：
S1、采用磁化装置对磁性聚合磨料进行磁化；
S2、对基底进行清洁，并在基底表面涂覆磁性粘结剂；
S3、采用磁化装置对涂覆了磁性粘结剂的基底进行磁化；
S4、将磁性聚合磨料均匀的铺洒在基底表面上；
S5、烘干后再涂覆一层磁性粘结剂；
S6、将基底彻底烘干。
其中，按照重量份数计算，磁性聚合磨料由如下组分制成：碳化硅40份，刚玉磨料10份，Fe0.8Ni0.2/BN粉末10份，氮化钒/氮化铬复合粉末5份和结合剂40份。
磁性聚合磨料的制备方法如下：将碳化硅、刚玉磨料、Fe0.8Ni0.2/BN粉末、氮化钒/氮化铬复合粉末和结合剂混匀，密封放置12h后，用微波烧结炉进行烧结，烧结温度为800℃，制得本发明的磁性聚合磨料。
磁性粘结剂由如下组分制成：
磁性粘结剂由重量比为55%的A组分和45%的B组分组成；按照重量份数计算，A组分包括：醇酯十二35份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12份，钡铁氧体15份，表面活性剂3份，稀释剂15份，偶联剂4份，阻燃剂3份，小分子聚乙烯蜡5份和高密度聚乙烯5份；B组分包括：酚醛树脂50份，苯并噁嗪树脂粉末25份，碳酸钠5份，环氧树脂8份，丙烯酸甲酯13份，丙烯酸乙酯19份，钡铁氧体25份，偶联剂8份，稀释剂18份，抗静电剂8份和催化剂14份。其中，催化剂是磷酸铵。
磁性粘结剂的制备方法如下：
A1、制备A组分：常温搅拌下，将表面活性剂和稀释剂混匀后，加入钡铁氧体搅拌均匀，向其中加入醇酯十二、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、偶联剂、阻燃剂、小分子聚乙烯蜡和高密度聚乙烯搅拌均匀；
A2、制备B组分：常温搅拌下，将酚醛树脂、苯并噁嗪树脂粉末、碳酸钠、环氧树脂、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、钡铁氧体、偶联剂、稀释剂、抗静电剂、和催化剂混合均匀；
A3、将A组分和B组分混合并搅拌均匀，反应结束后，得到磁性粘结剂。
实施例2
一种磁性聚合磨料的植砂方法，包括如下操作步骤：
S1、采用磁化装置对磁性聚合磨料进行磁化，磁化时间为20min；
S2、对基底进行清洁，并在基底表面涂覆磁性粘结剂；
S3、采用磁化装置对涂覆了磁性粘结剂的基底进行磁化；
S4、将磁性聚合磨料均匀的铺洒在基底表面上；
S5、烘干后再涂覆一层磁性粘结剂；
S6、将基底彻底烘干。
其中，按照重量份数计算，磁性聚合磨料由如下组分制成：碳化硅35份，刚玉磨料15份，Fe0.6Ni0.4/BN粉末10份，氮化钒/氮化铬复合粉末4份和结合剂30份。
磁性聚合磨料的制备方法如下：将碳化硅、刚玉磨料、Fe0.6Ni0.4/BN粉末、氮化钒/氮化铬复合粉末和结合剂混匀，密封放置12h后，用微波烧结炉进行烧结，烧结温度为800℃，制得本发明的磁性聚合磨料。
磁性粘结剂由如下组分制成：
磁性粘结剂由重量比为60%的A组分和40%的B组分组成；按照重量份数计算，A组分包括：醇酯十二35份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12份，纳米磁性材料15份，表面活性剂3份，稀释剂15份，偶联剂4份，阻燃剂3份，小分子聚乙烯蜡5份和高密度聚乙烯5份；B组分包括：酚醛树脂50份，苯并噁嗪树脂粉末25份，碳酸钠5份，环氧树脂8份，丙烯酸甲酯13份，丙烯酸乙酯19份，纳米磁性材料25份，偶联剂8份，稀释剂18份，抗静电剂8份和催化剂14份。其中，催化剂是磷酸铵。
磁性粘结剂的制备方法如下：
A1、制备A组分：常温搅拌下，将表面活性剂和稀释剂混匀后，加入纳米磁性材料搅拌均匀，向其中加入醇酯十二、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、偶联剂、阻燃剂、小分子聚乙烯蜡和高密度聚乙烯搅拌均匀；
A2、制备B组分：常温搅拌下，将酚醛树脂、苯并噁嗪树脂粉末、碳酸钠、环氧树脂、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、纳米磁性材料、偶联剂、稀释剂、抗静电剂、和催化剂混合均匀；
A3、将A组分和B组分混合并搅拌均匀，反应结束后，得到磁性粘结剂。
实施例3
一种磁性聚合磨料的植砂方法，包括如下操作步骤：
S1、采用磁化装置对磁性聚合磨料进行磁化，磁化时间为20min；
S2、对基底进行清洁，并在基底表面涂覆磁性粘结剂；
S3、采用磁化装置对涂覆了磁性粘结剂的基底进行磁化；
S4、将磁性聚合磨料均匀的铺洒在基底表面上，从两个相反方向向中间铺砂；
S5、烘干后再涂覆一层磁性粘结剂；
S6、将基底彻底烘干。
其中，按照重量份数计算，磁性聚合磨料由如下组分制成：碳化硅35份，刚玉磨料15份，铁钴合金/BN粉末10份，氮化钒/氮化铬复合粉末4份和结合剂30份。
磁性聚合磨料的制备方法如下：将碳化硅、刚玉磨料、铁钴合金/BN粉末、氮化钒/氮化铬复合粉末和结合剂混匀，密封放置12h后，用微波烧结炉进行烧结，烧结温度为800℃，制得本发明的磁性聚合磨料。
铁钴合金/BN粉末的制备方法如下：利用液相还原法制备铁钴前驱体，然后加入适量的H NaBH4进行研磨，在管式炉内NH3气氛下煅烧2h，即可得到铁钴合金/BN粉末。
磁性粘结剂由重量比为55%的A组分和45%的B组分组成；按照重量份数计算，A组分包括：醇酯十二38份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯14份，铝镍钴合金粉末16份，表面活性剂4份，稀释剂17份，偶联剂5份，阻燃剂6份，小分子聚乙烯蜡7份和高密度聚乙烯7份；B组分包括：酚醛树脂55份，苯并噁嗪树脂粉末26份，碳酸钠7份，环氧树脂6份，丙烯酸甲酯12份，丙烯酸乙酯18份，铝镍钴合金粉末22份，偶联剂6份，稀释剂17份，抗静电剂6份和催化剂13份。其中，催化剂是磷酸铵。
磁性粘结剂的制备方法如下：
A1、制备A组分：常温搅拌下，将表面活性剂和稀释剂混匀后，加入铝镍钴合金粉末搅拌均匀，向其中加入醇酯十二、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、偶联剂、阻燃剂、小分子聚乙烯蜡和高密度聚乙烯搅拌均匀；
A2、制备B组分：常温搅拌下，将酚醛树脂、苯并噁嗪树脂粉末、碳酸钠、环氧树脂、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、铝镍钴合金粉末、偶联剂、稀释剂、抗静电剂、和催化剂混合均匀；
A3、将A组分和B组分混合并搅拌均匀，反应结束后，得到磁性粘结剂。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，
S1、采用磁化装置对磁性聚合磨料进行磁化；
S2、对基底进行清洁，并在基底表面涂覆磁性粘结剂；
S3、采用磁化装置对涂覆了磁性粘结剂的基底进行磁化；
S4、将磁性聚合磨料均匀的铺洒在基底表面上；
S5、烘干后再涂覆一层磁性粘结剂；
S6、将基底彻底烘干；
所述磁性粘结剂中含有纳米磁性材料。
2.根据权利要求1所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述磁性粘结剂由重量比为55~60%的A组分和40~45%的B组分组成；按照重量份数计算，所述A组分包括：醇酯十二35~40份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12~15份，纳米磁性材料15~18份，表面活性剂3~5份，稀释剂15~18份，偶联剂4~6份，阻燃剂3~8份，小分子聚乙烯蜡5~8份和高密度聚乙烯5~8份；所述B组分包括：酚醛树脂50~60份，苯并噁嗪树脂粉末25~28份，碳酸钠5~8份，环氧树脂5~8份，丙烯酸甲酯12~13份，丙烯酸乙酯18~19份，纳米磁性材料20~25份，偶联剂5~8份，稀释剂15~18份，抗静电剂5~8份和催化剂12~14份。
3.根据权利要求1或2所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述纳米磁性材料是硬磁材料。
4.根据权利要求3所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述硬磁材料是铝镍钴合金、钛钴合金或钡铁氧体中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述硬磁材料的粒径为10~90nm。
6.根据权利要求1所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，按照重量份数计算，所述磁性聚合磨料由如下组分制成：碳化硅30~40份，刚玉磨料10~18份，氮化硼/磁性合金复合材料5~10份，氮化钒/氮化铬复合粉末2~5份和结合剂20~40份。
7.根据权利要求1所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述氮化硼/磁性合金复合材料是核壳结构，其中核层为磁性合金，壳层为氮化硼。
8.根据权利要求7所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述磁性合金是铁镍合金、铁钴合金或镍钴合金中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述步骤S1中，对所述磁性聚合磨料进行磁化的磁化时间为5~20min。
10.根据权利要求1所述的一种磁性聚合磨料的植砂方法，其特征在于，所述步骤S4中，在铺砂时，从两个相反方向向中间铺砂。
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Denomination of invention: A Sand Planting Method for Magnetic Polymeric Abrasives Effective date of registration: 20220928 Granted publication date: 20220401 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Zhenjiang Branch Pledgor: JIANGSU FENGMANG COMPOUND MATERIAL SCIENCE&TECH GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2022980016931 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231218 Granted publication date: 20220401 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Zhenjiang Branch Pledgor: JIANGSU FENGMANG COMPOUND MATERIAL SCIENCE&TECH GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2022980016931 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |