CN103709993B - 一种自锐性金刚石磨料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自锐性金刚石磨料，由下述重量百分比的原料组成:金刚石磨料原料为:75～85%.金属粉末原料为:13～20%,结合剂原料为:2～5%；所述的金刚石磨料粒度为:0.5um～100um；金属粉末原料包括铁、钴、锰或它们的混合物或合金；结合剂包括:二乙烯三胺、二氨甲基环已烷1,3、三甲基六亚甲二胺或它们的混合物或其中一种。本发明获得的自锐性金刚石磨料,表面粗糙,拥有更多的磨削面角,当颗粒承受应力时,其脆性导致颗粒碎裂,从而产生新的尖锐切削刃,自锐性更好,特别适用于磁头、硬盘、光学玻璃及LED行业的蓝宝石晶片超精密的研磨和抛光。
Description
技术领域
本发明涉及一种金刚石磨料，具体涉及一种自锐性金刚石磨料及其制备方法。
背景技术
金刚石微粉是一种精细的超硬磨料。通常是以亚毫米级金刚石单晶为原料，经破碎、整形和一系列的物理化学处理，制出颗粒形状规整，符合一定粒度分布的磨料。它是目前世界上最高级最精密的超硬磨料，广泛用于机械、电子、冶金、建筑及国防等各个领域。它常用于加工硬脆材料及要求精度高的工件。例如：轴承的滚珠滚道、碳化钨及金刚石拉丝模、各种陶瓷件、精密模具、硅片、光学镜片、芯片、各种磁性材料元器件、红宝石、蓝宝石、绿宝石、翡翠、各种金刚石及宝石轴承、各种量规。它既可作散粒磨料使用，又可制成研磨膏、研磨片、精磨片、珩磨油石、抛光液、多晶金刚石复合片及砂纸使用。
近年来，随着国外高新技术的飞速发展，电了材料、各类宝石、精细陶瓷、光学玻璃、密封件等领域对金刚石磨料的需求量与日俱增，尤其对金刚石磨料的品质要求越来越高。传统的金刚石磨料是单晶结构，颗粒表面较为平滑，硬度具有方向性，且与其结晶形态、内部缺陷和晶体大小有关，同时受到外力冲击时沿解理面碎裂，会对所加工表面产生很深的划伤。
多晶金刚石（微粉）通常是利用独特的定向爆破法由石墨转化而得，其颗粒晶体结构与天然的Carbonado极为相似，通过不饱和键结合多晶体结构，具有很好的韧性和自锐性，在抛光过程，粗颗粒会破碎成更小的颗粒，可避免对工件表面造成划伤，既保证了工件表面质量，又提高了研磨切削力效率，在某些高质量要求的产品加工过程中显示出它独特的优越性，具有高耐磨性和使用寿命长的优点，同是制作成本较高，是普通金刚石磨料的几十倍.且多为纳米级，石墨含量多，净化过程复杂.
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种自锐性金刚石磨料及其制备方法，该种方法生产效率高，制备的自锐性金刚石磨料有仅具有很高的强度和硬度，还能够克服传统金刚石磨料自锐性差，易产生划伤的缺点，特别适用于磁头、硬盘、光学玻璃及LED行业的蓝宝石晶片超精密的研磨和抛光.
本发明的目的是这样实现的：
一种自锐性金刚石磨料，由下述重量百分比的原料组成：金刚石磨料原料为：75～85%.金属粉末原料为：13～20%，粘结剂原料为：2～5%；
所述金刚石磨料粒度为：0.5um～100um；金属粉末：铁、 钴 、锰或它们的混合物或合金.粘结剂为：二乙烯三胺、1，3-二氨甲基环已烷 、三甲基六亚甲二胺或它们的混合物或其中一种；
所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，具体制备方法如下：
(1)配料：按下述重量比称量自锐性金刚石磨料原料： 金刚石磨料原料为：75～85%.金属粉末原料为：13～20%，粘结剂原料为：2～5%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至505～645℃的条件下保温1～8小时，保温结束后冷却至室温.
(4)净化处理：立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到本产品自锐性金刚石磨料；
所述的自锐性金刚石磨料的粒度中值为：0.5um～100um；
所述氧化性酸为硫酸、硝酸和高氯酸中的任一种或任两种的混合物；
所述的自锐性金刚石磨料形状为不规则，粒度中值为2um～50um；
根据上述的自锐性金刚石磨料的制备方法，所述自锐性金刚石磨料的颗粒表面具有很大的自锐性和韧性，在研磨和抛光过程中能适时自动剥落而显现出新的切削刃.既保证了加工的高精度、高效率也不会划伤工件；
本发明采用金属粉末的作用是：添加金属粉末作为抑制金刚石磨料被过度碳化的抑制剂，其可适当减少金刚石磨料的碳化量，从而使金刚石表面变粗糙。
积极有益效果：本发明获得的自锐性金刚石磨料，表面粗糙，拥有更多的磨削面角，当颗粒承受应力时，其脆性导致颗粒碎裂，从而产生新的尖锐切削刃，自锐性更好，特别适用于磁头、硬盘、光学玻璃及LED行业的蓝宝石晶片超精密的研磨和抛光.
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：
一种自锐性金刚石磨料，由下述重量百分比的原料组成：金刚石磨料原料为：75～85%.金属粉末原料为：13～20%，粘结剂原料为：2～5%；
所述金刚石磨料粒度为：0.5um～100um；金属粉末：铁、 钴 、锰或它们的混合物或合金.粘结剂为：二乙烯三胺、1，3-二氨甲基环已烷 、三甲基六亚甲二胺或它们的混合物或其中一种；
所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，具体制备方法如下：
(1)配料：按下述重量比称量自锐性金刚石磨料原料： 金刚石磨料原料为：75～85%.金属粉末原料为：13～20%，粘结剂原料为：2～5%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至505～645℃的条件下保温1～8小时，保温结束后冷却至室温.
(4)净化处理：立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到本产品自锐性金刚石磨料；
所述的自锐性金刚石磨料的粒度中值为：0.5um～100um；
所述氧化性酸为硫酸、硝酸和高氯酸中的任一种或任两种的混合物；
所述的自锐性金刚石磨料形状为不规则，粒度中值为0.5um～50um；
根据上述的自锐性金刚石磨料的制备方法，所述的自锐性金刚石磨料的颗粒表面具有很大的自锐性和韧性，在研磨和抛光过程中能适时自动剥落而显现出新的切削刃.既保证了加工的高精度、高效率也不会划伤工件；
本发明采用金属粉末的作用是：添加金属粉末作为抑制金刚石磨料被过度碳化的抑制剂，其可适当减少金刚石磨料的碳化量，从而使金刚石表面变粗糙。
实施例1
(1)配料： 取金刚石磨料粒度中值为7微米做原材料.按下述重量比称量自锐性金刚石磨料的原料： 金刚石磨料的原料为：75%，.金属粉末原料为：20%，粘结剂原料为：5%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至505℃的条件下保温1小时，保温结束后冷却至室温.
(4)净化处理：立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到本产品自锐性金刚石磨料；
通过上述方法制得的自锐性金刚石磨料粒度中值为6.5微米。
实施例2
(1)配料： 取金刚石磨料粒度中值为15微米做原材料.按下述重量比称量自锐性金刚石磨料的原料： 金刚石磨料的原料为：85%，.金属粉末原料为：13%，粘结剂原料为：2%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至530℃的条件下保温2.5小时，保温结束后冷却至室温.
(4)净化处理：立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到本产品自锐性金刚石磨料；
通过上述方法制得的自锐性金刚石磨料粒度中值为14微米。
实施例3
(1)配料： 取金刚石磨料粒度中值为40微米做原材料.按下述重量比称量自锐性金刚石磨料的原料： 金刚石磨料的原料为：80%，.金属粉末原料为：15%，粘结剂原料为：5%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至560℃的条件下保温5小时，保温结束后冷却至室温.
(4)净化处理：立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到本产品自锐性金刚石磨料；
通过上述方法制得的自锐性金刚石磨料粒度中值为25微米。
实施例4
(1)配料： 取金刚石磨料粒度中值为70微米做原材料.按下述重量比称量自锐性金刚石磨料的原料： 金刚石磨料的原料为：82%，.金属粉末原料为：15%，粘结剂原料为：3%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至600℃的条件下保温7小时，保温结束后冷却至室温.
(4)净化处理：立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到本产品自锐性金刚石磨料；
通过上述方法制得的自锐性金刚石磨料粒度中值为40微米。
实施例5
(1)配料： 取金刚石磨料粒度中值为100微米做原材料.按下述重量比称量自锐性金刚石磨料的原料： 金刚石磨料的原料为：83%，.金属粉末原料为：13%，粘结剂原料为：4%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至645℃的条件下保温8小时，保温结束后冷却至室温.
(4)净化处理：立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到本产品自锐性金刚石磨料；
通过上述方法制得的自锐性金刚石磨料粒度中值为50微米。
在本发明技术方案中，不同粒度的金刚石磨料处理温度不同，一般情况下粒度越细需要的处理温度越低，需要的处理时间也越短，因此生产不同粒度的产品所用工艺条件不尽相同，其中原材料金刚石磨料，是以天然或人工合成的金刚石磨料，粒度为：0.5um～50um，生产过程中真空度一般要达到10-3Pa，如果真空度过低，导致反应不易控制。
以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
Claims (7)
1.一种自锐性金刚石磨料,其特征在于，由下述重量百分比的原料组成:金刚石磨料原料为:75～85%，金属粉末原料为：13～20%，粘结剂原料为：2～5%；所述的金刚石磨料粒度为:0.5um～100um；金属粉末原料包括铁、 钴 、锰或它们的混合物或合金；粘结剂包括：二乙烯三胺、1,3-二氨甲基环己烷、三甲基六亚甲二胺或它们的混合物或其中一种。
2.如权利要求1所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，其特征在于其制备方法,具体制备方法如下：
(1)配料：按下述重量比称量自锐性金刚石磨料原料： 金刚石磨料原料为:75～85%，金属粉末原料为:13～20%，粘结剂原料为:2～5%；
(2)混料：将步骤(1)所称取的原料混合均匀；
(3)烧结：将步骤(2)得到的物料装入坩埚中，连同坩埚放入管式炉中，并抽真空度至10-3Pa；然后加热至505～645℃的条件下保温1～8小时,保温结束后冷却至室温；
(4)净化处理:立将步骤(3)得到的物料用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳.即得到产品自锐性金刚石磨料。
3.根据权利要求2所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，其特征在于：所述的自锐性金刚石磨料的粒度中值为:0.5um～100um。
4.根据权利要求2所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，其特征在于：所述氧化性酸为硫酸、硝酸和高氯酸中的任一种或任两种的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，其特征在于：所述的自锐性金刚石磨料形状为不规则,粒度中值为0.5um～50um。
6.根据权利要求2所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，其特征在于：所述的自锐性金刚石磨料的颗粒表面具有很大的自锐性和韧性,在研磨和抛光过程中能适时自动剥落而显现出新的切削刃，既保证了加工的高精度、高效率也不会划伤工件。
7.根据权利要求2所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，其特征在于：本发明采用金属粉末的作用是:添加金属粉末作为抑制金刚石磨料被过度碳化的抑制剂,其可适当减少金刚石磨料的碳化量,从而使金刚石表面变粗糙。
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