CN115383607B - 一种细长线材的简易无损抛光模具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细长线材的简易无损抛光模具，所述抛光模具包括钻有孔的石墨块，所述孔中设置有石蜡，另外本发明还提供了简易无损抛光模具进行细长线材抛光的方法，通过在石墨块上钻孔并在孔中设置有石蜡固定线材，并对线材进行打磨。本发明通过选用高纯石墨块，成分简单，且容易加工，通过钻孔，调节孔的深度和直径，同时控制不同直径细长线材与孔直径的尺寸差距，进一步选取低温加热即可溶解、室温即可固化的石蜡作为固定线材的介质，解决了目前细长线材无法无损抛光的问题，抛光过程高效，为细长线材后续的微结构、组分甚至性能的表征提供了极大的便利性，在大量细长型线材抛光后且无损拆卸中得到快速应用。
Description
技术领域
本发明属于细长线材抛光技术领域，具体涉及一种细长线材的简易无损抛光模具及其使用方法。
背景技术
细长线材的无损抛光对线材后续的热处理进而方便线材后续物相、微结构甚至性能的表征至关重要。现有的冷镶和热镶方法和介质在大块样品及小样品的抛光中的技术已经相当成熟；同时在大块样品的取出过程中通过暴力拆卸(砸开或者敲开)对样品的微观结构损伤较小，但是在小样品尤其是细长线材的无损拆卸中则无能为力。因此寻找细长线材的无损抛光模具以方便此类线材的后续表征具有至关重要的意义。
针对现有抛光模具及抛光介质无法获得细长线材的无损抛光，从而严重影响细长线材后续的微结构、物相甚至性能的表征这一问题，提供一种细长线材的简易无损抛光模具及其使用方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种细长线材的简易无损抛光模具。该模具通过在石墨块上钻孔并在孔中设置有石蜡固定线材，并对线材进行打磨，首次提出了一种细长线材的简易无损抛光模具，该模具制备方法简单，易量产，能够解决目前细长线材无法无损抛光的问题，此问题的解决为细长线材后续的微结构、组分甚至性能的表征提供了极大的便利性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，所述抛光模具包括钻有孔的石墨块，所述孔中设置有石蜡。
上述的一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，所述孔为盲孔。
上述的一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，所述孔为通孔。
本发明将钻有孔的石墨块设置为盲孔和通孔两种形式，分别对应盲孔抛光和通孔抛光，盲孔抛光和通孔抛光只是细长线材无损单面或者双面抛光的两种可行方式，从应用角度来说，盲孔和通孔抛光都可进行单面抛光，亦可进行双面抛光，一般线材抛光的后续表征测试中只需要单面抛光即可，没有必要双面抛光，但是各别表征测试需要样品上下表面平整，根据具体需要具体选择；
其次，盲孔抛光的线材长度可以更短，更省材料，同时盲孔抛光可以根据需要的线材长度钻出不同的孔深，节省模具用量，此外，盲孔抛光的双面抛光工艺能通过调节孔深度，更方便和高效得将最终线材抛光至两面平行，且厚度很小的样品，厚度可以达到1mm，因为部分抛光样品后续表征过程中不仅要求上下表面光滑，同时样品厚度要小，而通孔抛光的优点在于线材与孔的尺寸差异更小，抛光的线材横截面更接近理论横截面，同时通过抛光能保证抛光后线材上下表面的平行度更高，此外，通孔抛光完成后取线更方便快捷。
另外，本发明还提供了一种利用简易无损抛光模具进行细长线材抛光的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将石墨块钻盲孔，得到盲孔石墨块；
步骤二、将步骤一中得到的盲孔石墨块放在加热台上，然后将细长线材放入盲孔，并将溶化为液体的石蜡倒入盲孔，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材一端进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入有机溶液中去除石蜡并吹干，得到一端抛光的细长线材；
步骤五、将步骤四中得到的一端抛光的细长线材的抛光面朝上并重复步骤二～步骤四，得到一端或两端抛光且未损伤的细长线材。
本发明将带有盲孔的石墨块放在加热台上，带孔的一面朝上，同时将待抛光细长线材放入上述孔中，进一步将溶化的石蜡液体倒入孔中，并将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去后将石墨块拿下加热台，待石墨块和孔中的石蜡完全凝固，对上述石墨块镶嵌的线材一端进行抛光直到线材横截面上没有划痕，再将上述石墨块放在加热台上，待石蜡溶化后取出样品，之后将线材放入有机溶液中将线材表面石蜡溶解后将样品吹干，即可得到一个表面单面已抛光且未损伤的细长线材，可根据实际需要选择是否需要对另一端也进行打磨，如需要打磨再将已经抛光的线材一端朝下插入盲孔中重复将另一端进行打磨，得到一个两端抛光且未损伤的细长线材，其中有机溶液采用能溶解石蜡的二甲苯，乙醚或苯。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述石墨块的直径大于20mm，高度大于7mm，所述盲孔直径的公差为-0.1mm～0.1mm，所述盲孔的孔深大于2.0mm；所述石墨块为质量含量不小于99.99％的高纯石墨块。本发明中抛光过程中石墨与细长线材一起被打磨，石墨对于抛光材料来说是一种杂质，高纯石墨保证抛光过程中可能粘附在被抛光材料表面的杂质越少，使用低纯石墨可能导致被抛光材料中除了C元素以外的杂质种类增多；石墨块的尺寸，直径大于20mm，高度大于7mm，是因为抛光过程中人手能够抓握块体并保证平稳抛光的一个经验数值建议，直径太小或者高度太低，都不利于抓握，更不利于抛光的平稳进行，盲孔直径的公差-0.1mm～0.1mm保证了盲孔的质量，从而保证了盲孔中的细长线材呈现垂直状态，从而保证打磨效果，盲孔的深度大于2mm，是因为如果孔的深度太小，孔一般大于线径，如果深度太小，则线材放入后倾斜度增加，导致打磨的线材表面斜度更大，而抛光过程是横截面抛光，孔深度太小则线材长度太小，而抛光过程为有损抛光，这里有损指石墨和抛光线材在抛光过程中高度都会降低，为了最后得到抛光线材，盲孔需要具备一定深度。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述细长线材的直径与盲孔的直径相比小0.2mm～0.5mm，所述细长线材的长度与盲孔的深度相等。本发明中盲孔抛光完成后线材取出要么通过细镊子夹出，要么通过加热挥发石蜡倒出线材，故盲孔的直径必须大于线材，以便后续方便线材无损取出，并不损伤抛光线材表面，但是整体抛光为横截面抛光，如果盲孔直径比线材直径大出太多，则线材放置入盲孔中倾斜过多，抛光的横截面斜度变大，不是期望的抛光横截面，最终是保证放入孔中的线材与盲孔深度相等，方便后续直接抛光，如果线材深度小于盲孔，则抛光过程前期是只抛光石墨，抛光效率降低。
另外，本发明还提供了一种利用简易无损抛光模具进行细长线材抛光的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将石墨块钻通孔，得到通孔石墨块；
步骤二、将步骤一中得到的通孔石墨块放在加热台上，然后将细长线材放入通孔，并将溶化为液体的石蜡倒入通孔，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材的一端或两端分别进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入有机溶液中去除石蜡并吹干，得到一端或两端抛光且未损伤的细长线材。
本发明将带有通孔的石墨块放在加热台上，将待抛光细长线材放入通孔中并插到底部，同时将溶化的石蜡液体倒入孔中，进一步并将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去后将石墨块拿下加热台，石蜡加热溶化后仍具有一定的黏度，但是线材和孔的间隙很小，通过快速降温可以基本保证石蜡流出量减少，仍能起到固定线材的作用，待石墨块和孔中的石蜡完全凝固，对上述石墨块镶嵌的线材一端或两端进行抛光直到线材横截面上没有划痕，再将上述石墨块放在加热台上，待石蜡溶化后取出样品，之后将线材放入有机溶液中将线材表面石蜡溶解后将样品吹干，即可得到一个一端或两端已抛光且未损伤的细长线材，其中有机溶液采用能溶解石蜡的二甲苯，乙醚或苯。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述石墨块的直径大于20mm，高度大于5mm，所述通孔直径的公差为-0.1mm～0.1mm，所述石墨块为质量含量不小于99.99％的高纯石墨块。本发明中抛光过程中石墨与细长线材一起被打磨，石墨对于抛光材料来说是一种杂质，高纯石墨保证抛光过程中可能粘附在被抛光材料表面的杂质越少，使用低纯石墨可能导致被抛光材料中除了C元素以外的杂质种类增多；石墨块的尺寸，直径大于20mm，高度大于5mm，是因为抛光过程中人手能够抓握块体并保证平稳抛光的一个经验数值建议，直径太小或者高度太低，都不利于抓握，更不利于抛光的平稳进行，通孔直径的公差-0.1mm～0.1mm保证了通孔的质量，从而保证了通孔中的细长线材呈现垂直状态，从而保证打磨效果，高度大于5mm同时也确定了细长线材的长度，是因为如果孔的深度太小，孔一般大于线径，如果深度太小，则线材放入后倾斜度增加，导致打磨的线材表面斜度更大，而抛光过程是横截面抛光，孔深度太小则线材长度太小，而抛光过程为有损抛光，这里有损指石墨和抛光线材在抛光过程中高度都会降低，为了最后得到抛光线材，通孔需要具备一定深度。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述细长线材的直径与通孔的直径相比小0.0mm～0.2mm，所述细长线材的长度与通孔的深度相等。本发明中通孔抛光完成后线材通过细镊子将线材从一头推出，或通过加热挥发石蜡倒出线材，故通孔的直径必须大于或等于线材，以便后续方便线材无损取出，并不损伤抛光线材表面，但是整体抛光为横截面抛光，如果通孔直径比线材直径大出太多，则线材放置入通孔中倾斜过多，抛光的横截面斜度变大，不是期望的抛光横截面，最终是保证放入孔中的线材与通孔深度相等，方便后续直接抛光，如果线材深度小于通孔，则抛光过程前期是只抛光石墨，抛光效率降低。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过在石墨块上钻孔并在孔中设置有石蜡固定线材，并对线材进行打磨，首次提出了一种细长线材的简易无损抛光模具，该模具制备方法简单，易量产，能够解决目前细长线材无法无损抛光的问题，为细长线材后续的微结构、组分甚至性能的表征提供了极大的便利性。
2、本发明将钻有孔的石墨块设置为盲孔和通孔两种形式，分别对应盲孔抛光和通孔抛光，其中，盲孔抛光的线材长度可以更短，更省材料，同时盲孔抛光可以根据需要的线材长度钻出不同的孔深，节省模具用量，此外，盲孔抛光的双面抛光工艺能通过调节孔深度，更方便和高效得将最终线材抛光至两面平行，通孔抛光的优点在于线材与孔的尺寸差异更小，抛光的线材横截面更接近理论横截面，同时通过抛光能保证抛光后线材上下表面的平行度更高，此外，通孔抛光完成后取线更方便快捷。
3、本发明通过选取组分单一，加工简单方便，且摩擦系数低的石墨做为抛光模具的主体材质，在石墨块上钻孔通过控制孔径与细长线材直径的尺寸差异，并以低温即可溶化，室温即可固化的石蜡作为固定介质，方便线材抛光后的无损拆卸，该模具的制备方法简单，抛光过程高效，且可获得抛光的无损样品，有望快速批量制备抛光模具，并在细长线材的无损抛光中获得大范围应用。
4、本发明通过设计简易无损抛光模具解决了长期以来细长形线材抛光后无法无损性脱模，导致细长形线材后续多种基本物相、微结构及其它性能存在表征困难或者表征费用昂贵的问题，
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例1得到的一端抛光的细长线材抛光端的形貌图。
图2是本发明实施例2得到的两端抛光的细长线材先抛光端的形貌图。
图3是本发明实施例2得到的两端抛光的细长线材后抛光端的形貌图。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取直径为20mm，高度为30mm的质量含量为99.99％的高纯石墨块，并在石墨块上钻盲孔，得到盲孔石墨块；其中，盲孔的直径为1.5mm，公差为±0.1mm，深度为7.0mm；
步骤二、将步骤一中得到的盲孔石墨块放在加热台上，然后将长度为10mm，直径为1.18mm的细长线材放入盲孔，并将溶化为液体的石蜡倒入盲孔，将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材一端进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入乙醚中去除石蜡并吹干，得到一端抛光的细长线材。
图1是本实施例得到的一端抛光的细长线材抛光端的形貌图，由图1可以看出，使用此种方法抛光样品表面无划痕，抛光质量好。
经检测，本实施例制备的一端抛光的细长线材抛光端的抛光质量好，细长线材未发生损伤，符合后续的微结构和性能的表征需要。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取直径为20mm，高度为10mm的质量含量为99.99％的高纯石墨块，并在石墨块上钻盲孔，得到盲孔石墨块；其中，盲孔的直径为1.5mm，公差为±0.1mm，深度为7.0mm；
步骤二、将步骤一中得到的盲孔石墨块放在加热台上，然后将长度为10mm，直径为1.00mm的细长线材放入盲孔，并将溶化为液体的石蜡倒入盲孔，将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材一端进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入二甲苯中去除石蜡并吹干，得到一端抛光的细长线材；
步骤五、将步骤四中得到的一端抛光的细长线材的抛光面朝上并重复步骤二～步骤四，得到两端抛光且未损伤的细长线材，其中将石墨块上盲孔的直径调整为1.30mm，深度调整为2.0mm。
图2是本实施例得到的两端抛光的细长线材先抛光端的形貌图，图3是本实施例得到的两端抛光的细长线材后抛光端的形貌图，由图2和图3可以看出，使用此种方法抛光样品表面无划痕，抛光质量好。
经检测，本实施例制备的两端抛光的细长线材抛光端的抛光质量好，细长线材未发生损伤，最终线材两面都抛光后线材长度为1.2mm，符合后续的微结构和性能的表征需要。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取直径为25mm，高度为20mm的质量含量为99.99％的高纯石墨块，并在石墨块上钻盲孔，得到盲孔石墨块；其中，盲孔的直径为1.0mm，公差为±0.1mm，深度为5.0mm；
步骤二、将步骤一中得到的盲孔石墨块放在加热台上，然后将长度为8mm，直径为0.81mm的细长线材放入盲孔，并将溶化为液体的石蜡倒入盲孔，将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材一端进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入苯中去除石蜡并吹干，得到一端抛光的细长线材；
步骤五、将步骤四中得到的一端抛光的细长线材的抛光面朝上并重复步骤二～步骤四，得到两端抛光且未损伤的细长线材。
经检测，本实施例制备的两端抛光的细长线材抛光端的抛光质量好，细长线材未发生损伤，符合后续的微结构和性能的表征需要。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取直径为25mm，高度为10mm的质量含量为99.99％的高纯石墨块，并在石墨块上钻通孔，得到通孔石墨块；其中，通孔的直径为1.3mm，公差为±0.1mm；
步骤二、将步骤一中得到的通孔石墨块放在加热台上，然后将长度为12mm，直径为1.18mm的细长线材放入通孔，并将溶化为液体的石蜡倒入通孔，将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材的两端分别进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入有机溶液中去除石蜡并吹干，得到两端抛光且未损伤的细长线材。
经检测，本实施例制备的两端抛光的细长线材抛光端的抛光质量好，细长线材未发生损伤，符合后续的微结构和性能的表征需要。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取直径为20mm，高度为8mm的质量含量为99.99％的高纯石墨块，并在石墨块上钻通孔，得到通孔石墨块；其中，通孔的直径为1.2mm，公差为±0.1mm；
步骤二、将步骤一中得到的通孔石墨块放在加热台上，然后将长度为10mm，直径为1.18mm的细长线材放入通孔，并将溶化为液体的石蜡倒入通孔，将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材的两端分别进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入有机溶液中去除石蜡并吹干，得到两端抛光且未损伤的细长线材。
经检测，本实施例制备的两端抛光的细长线材抛光端的抛光质量好，细长线材未发生损伤，符合后续的微结构和性能的表征需要。
实施例6
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取直径为30mm，高度为5mm的质量含量为99.99％的高纯石墨块，并在石墨块上钻通孔，得到通孔石墨块；其中，通孔的直径为1.0mm，公差为±0.1mm；
步骤二、将步骤一中得到的通孔石墨块放在加热台上，然后将长度为8mm，直径为0.81mm的细长线材放入通孔，并将溶化为液体的石蜡倒入通孔，将细长线材长度多出来的部分用斜口钳平头一端剪去，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材的一端进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入有机溶液中去除石蜡并吹干，得到一端抛光且未损伤的细长线材。
经检测，本实施例制备的一端抛光的细长线材抛光端的抛光质量好，细长线材未发生损伤，符合后续的微结构和性能的表征需要。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，所述抛光模具包括钻有孔的石墨块，所述孔中设置有石蜡，所述孔为盲孔或通孔；
当所述孔为盲孔时，采用所述简易无损抛光模具进行细长线材抛光的方法包括以下步骤：
步骤一、将石墨块钻盲孔，得到盲孔石墨块；
步骤二、将步骤一中得到的盲孔石墨块放在加热台上，然后将细长线材放入盲孔，并将溶化为液体的石蜡倒入盲孔，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材一端进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入有机溶液中去除石蜡并吹干，得到一端抛光的细长线材；
步骤五、将步骤四中得到的一端抛光的细长线材的抛光面朝上并重复步骤二～步骤四，得到一端或两端抛光且未损伤的细长线材；
当所述孔为通孔时，采用所述简易无损抛光模具进行细长线材抛光的方法包括以下步骤：
步骤一、将石墨块钻通孔，得到通孔石墨块；
步骤二、将步骤一中得到的通孔石墨块放在加热台上，然后将细长线材放入通孔，并将溶化为液体的石蜡倒入通孔，得到装有细长线材的简易无损抛光模具；
步骤三、将步骤二中得到的装有细长线材的简易无损抛光模具拿下加热台，待石蜡完全凝固后，对细长线材的一端或两端分别进行抛光，得到抛光半成品；
步聚四、将步骤三中得到的抛光半成品放在加热台上，待石蜡溶化后取出细长线材，然后将细长线材放入有机溶液中去除石蜡并吹干，得到一端或两端抛光且未损伤的细长线材。
2.根据权利要求1所述的一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，步骤一中所述石墨块的直径大于20mm，高度大于7mm，所述盲孔直径的公差为-0.1mm～0.1mm，所述盲孔的孔深大于2.0mm；所述石墨块为质量含量不小于99.99％的高纯石墨块。
3.根据权利要求1所述的一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，步骤二中所述细长线材的直径与盲孔的直径相比小0.2mm～0.5mm，所述细长线材的长度与盲孔的深度相等。
4.根据权利要求1所述的一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，步骤一中所述石墨块的直径大于20mm，高度大于5mm，所述通孔直径的公差为-0.1mm～0.1mm，所述石墨块为质量含量不小于99.99％的高纯石墨块。
5.根据权利要求1所述的一种细长线材的简易无损抛光模具，其特征在于，步骤二中所述细长线材的直径与通孔的直径相比小0.0mm～0.2mm，所述细长线材的长度与通孔的深度相等。
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