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CN105806684A - 一种硬度不均匀材料的研磨抛光方法 - Google Patents

一种硬度不均匀材料的研磨抛光方法 Download PDF

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CN105806684A CN201610163259.7A CN201610163259A CN105806684A CN 105806684 A CN105806684 A CN 105806684A CN 201610163259 A CN201610163259 A CN 201610163259A CN 105806684 A CN105806684 A CN 105806684A
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Abstract

本发明公开了一种硬度不均匀的材料研磨抛光方法，属于金相样品制备领域。本发明研磨抛光的方法是采用添加聚烯烃的石蜡涂覆在金刚石磨盘上代替砂纸进行研磨。研磨时采用自动磨抛，每次磨抛前，采用超声清洗样品，控制负载力、研磨时间和研磨速度，保证研磨过程中不同硬度的材料被同时磨削，界面有好地平整度，同时避免了研磨过程中掉落的颗粒镶嵌和划伤软质材料。再经过在金刚石悬浮抛光液中添加碱性的润滑液使样品平整、光亮。该方法主要解决了两相硬度相差极大的材料同时研磨时界面不平整的问题。极大地增加了磨抛效率，减少了研磨料的浪费。

Description

一种硬度不均匀材料的研磨抛光方法
技术领域
本发明涉及金相样品研磨抛光的制备方法，具体涉及一种硬质和软质材料相结合的两相材料的表面处理。
背景技术
目前，在金相样品的制备过程中，传统的方法是采用碳化硅水磨砂纸从粗至细进行研磨，然后利用氧化铝抛光膏或者抛光粉机械抛光，精抛后使样品表面光亮如镜，对于导电的样品，电解抛光也是常用的手段。然而，这些方法仅适用于均质材料，对于两相硬度相差极大且不导电的材料并不适合。例如由氧化铝陶瓷和纯铝镶嵌在一起的两相材料，其中氧化铝陶瓷相不导电，且其莫氏硬度超过了9，而纯铝相的莫氏硬度仅为2.75。两者硬度相差极大，使用传统的金相制备技术会存在以下的缺点：
1.整个工艺时间过长，且多为人工操作，中间过程可控性差，容易磨斜，并且出现问题需要反复修正，浪费大量的精力和资源。
2.软质材料的硬度太低，研磨时，砂纸上掉落的颗粒和硬质相磨掉的颗粒容易对软质相造成划伤或镶嵌。导致最终抛光后，软质相出现大的划痕或孔洞。
2．硬质材料的硬度太高，几乎接近常用砂纸的莫氏硬度，砂纸对其磨削能力很弱，达不到研磨效果。
4.硬质和软质两种硬度相差极大的材料结合在一起时，硬度小的容易磨削，硬度大的很难磨削，这样就造成了软质材料被磨削的快，硬质材料被磨削的慢。精抛后得到的样品有浮凸，即软质材料一侧偏低，硬质材料一侧偏高。在金相观察中，同一个视野里不能同时聚焦，对软质和硬质材料的界面观察很不利。
发明内容
为了解决传统技术中的上述问题，本发明采用涂覆石蜡的金刚石磨盘代替砂纸进行研磨，利用加入聚烯烃添加剂后的石蜡有较高的粘附性和柔韧性，吸附磨削后掉落的颗粒和磨盘中的颗粒，使之不会镶嵌到软质相中，同时软质相不易划伤。金刚石磨盘具有很高的硬度和平整度，对硬质和软质材料都能很好地磨削，能够保证软硬两相界面的平整度。涂覆石蜡的金刚石磨盘具有两者的综合性能，既能保证软硬两相界面的平整度，又不会对软质材料造成划伤和镶嵌。为两相硬度相差极大的结合材料界面观察提供了一种可靠地处理方法。
本发明主要解决的技术问题是提供一种两相硬度相差极大的材料研磨抛光方法，首先对样品进行对称镶样，以保证样品研磨抛光过程中不容易出现向一面倾斜。
所述的样品研磨过程：
A.选取聚烯烃和液体石蜡按1:2体积比例配制混合溶液(A)，均匀涂抹于不同粒度地金刚石磨盘，涂覆的厚度为10-15μm。
B.选取粒度为45μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力15-20N，研磨时间2-5min。磨抛机转速150-200转/分钟。
C.选取粒度为30μm且涂抹有混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力15-20N，研磨时间2-5min。磨抛机转速150-200转/分钟。
D.选取粒度为15μm且涂抹有混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力15-20N，研磨时间2-5min。磨抛机转速150-200转/分钟。
E.选取粒度为9μm且涂抹有混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力15-20N，研磨时间2-5min。磨抛机转速150-200转/分钟。
F.选取粒度为3μm且涂抹有混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力15-20N，研磨时间2-5min。磨抛机转速150-200转/分钟。
G.选取粒度为1μm且涂抹有混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力15-20N，研磨时间2-5min。磨抛机转速150-200转/分钟。
H.选取粒度为0.5μm且涂抹有混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力15-20N，研磨时间2-5min。磨抛机转速150-200转/分钟。
所述的样品抛光过程：
A.配制碱性的抛光润滑液(B)，采用浓度为30%的双氧水，丙三醇和乙二醇按体积比例0.05:1:2配制抛光润滑溶液（B）。
B.选用最终抛光布，搭配0.5-1mL的0.25μm多晶金刚石悬浮液，进行粗抛，负载力14-16N，抛光时间4-6min，磨抛机转速100-150转/分钟。从抛光开始就添加0.3-0.5mL润滑液（B），此后每隔1min添加0.1-0.2mL，直至抛光结束。
C.选用最终抛光布，搭配0.5-1mL的0.1μm多晶金刚石悬浮液，进行半精抛，负载力8-12N，抛光时间6-10min，磨抛机转速100-150转/分钟。从抛光开始就添加0.3-0.5mL润滑液（B），此后每隔1min添加0.1-0.2mL，直至抛光结束。
D.选用最终抛光布，搭配0.5-1mL的0.05μm多晶金刚石悬浮液，进行精抛，负载力5-8N，抛光时间10-15min，磨抛机转速100-150转/分钟。从抛光开始就添加0.3-0.5mL润滑液（B），此后每隔1min添加0.1-0.2mL，直至抛光结束。
以上磨抛过程中，在进行下一步磨抛前，必须对样品进行超声清洗。将样品放入装有乙醇的烧杯，然后将烧杯移入超声清洗装置，超声清洗2-3min，清洗完后用清水冲洗。精抛清洗后，应该马上将样品吹干。
本发明成功解决了硬度不均匀且不导电的材料研磨抛光不平整性问题。该方法操作简单，节约精力和资源且重复性高。制得的样品界面光滑明亮，平整性好。
附图说明
图1为实施例1中样品对称镶样方式。
图2为实施例1中氧化铝陶瓷和纯铝在50倍下的金相照片。
图3为实施例1中氧化铝陶瓷和纯铝在200倍下的金相照片。
图4为实施例1中氧化铝陶瓷和纯铝界面在500倍下的金相照片。
图1-4中各数字代表表示如下：
1.纯铝2.氧化铝陶瓷3.冷镶树脂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
具体步骤如下：
A.采用环氧树脂和固化剂，按环氧树脂与固化剂质量2:1的比例配置15g冷镶树脂。
B.用玻璃棒搅拌10分钟后，放置真空干燥箱中抽真空，15分钟后取出。
C.将氧化铝与纯铝结合的材料样品对称放置在直径为30mm的镶样模具中，把取出的冷镶树脂倒入模具中，并且静置8小时，等待树脂完全固化。固化后的形状如附图1所示，其中编号1是纯铝，2是氧化铝陶瓷，3是冷镶树脂。
D.选取聚烯烃APAO和液体石蜡按1:2体积比例配制20mL混合溶液(A)，均匀涂抹于不同粒度地金刚石磨盘。涂覆的厚度为12μm。配制呈碱性的抛光润滑液(B)，采用浓度为30%的双氧水，丙三醇和乙二醇按体积比例0.05:1:2配制抛光润滑溶液（B）。
E.采用自动磨抛机，提高研磨效率，节约磨料，并且保证磨抛稳定。
F.选取粒度为45μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力20N，研磨时间2min，磨抛机转速150转/分钟。
G.选取粒度为30μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力20N，研磨时间2min，磨抛机转速150转/分钟。
H.选取粒度为15μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力20N，研磨时间2min，磨抛机转速150转/分钟。
I.选取粒度为9μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力20N，研磨时间3min，磨抛机转速150转/分钟。
J.选取粒度为3μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力20N，研磨时间3min，磨抛机转速150转/分钟。
K.选取粒度为1μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力20N，研磨时间4min，磨抛机转速150转/分钟。
L.选取粒度为0.05μm且涂抹混合溶液(A)的金刚石磨盘对样品进行粗磨，研磨负载力20N，研磨时间5min，磨抛机转速150转/分钟。
M.采用最终抛光布，搭配1mL的0.25μm多晶金刚石悬浮液，进行粗抛，负载力15N，抛光时间5min，磨抛机转速100转/分钟。从抛光开始就添加0.5mL润滑液（B），此后每隔1min添加0.2mL，直至抛光结束。
N.采用最终抛光布，搭配1mL的0.1μm多晶金刚石悬浮液，进行半精抛，负载力10N，抛光时间8min，磨抛机转速100转/分钟。从抛光开始就添加0.5mL润滑液（B），此后每隔1min添加0.2mL，直至抛光结束。
O.采用最终抛光布，搭配1mL的0.05μm多晶金刚石悬浮液，进行精抛，负载力8N，抛光时间12min，磨抛机转速100转/分钟。从抛光开始就添加0.5mL润滑液（B），此后每隔1min添加0.2mL，直至抛光结束。
以上磨抛过程中，在进行下一步磨抛前对样品进行超声清洗，将样品放入装有乙醇的烧杯，然后将烧杯移入超声清洗装置，超声清洗2min，清洗完好用清水冲洗。精抛清洗后，将样品吹干。
以上所述实例仅是为了充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明的基础上所作的同等替代与变换，直接或间接运用在其他技术领域，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (14)

1.一种硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于采用涂覆石蜡的金刚石磨盘代替砂纸进行研磨，从而为两相硬度相差极大的结合材料界面观察提供了一种可靠地处理方法，金刚石磨盘具有很高的硬度和平整度，对硬质和软质材料都能很好地磨削，能够保证软硬两相界面的平整度，利用加入聚烯烃添加剂后的石蜡有较高的粘附性和柔韧性，吸附磨削后掉落的颗粒和磨盘中的颗粒，能够避免对软质材料造成划伤和镶嵌。
2.一种硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于采用碱性润滑液和金刚石悬浮抛光液的混合液代替普通抛光膏或抛光粉进行抛光，得到平整光亮的两相界面。
3.根据权利1所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，研磨使用的是涂覆有石蜡的金刚石磨盘。
4.根据权利1所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，所述的石蜡中添加有聚烯烃添加剂，聚烯烃和石蜡的比例为体积比1:2。
5.根据权利1所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，涂覆的石蜡厚度为10-15μm。
6.根据权利1所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，金刚石磨盘粒度为45μm、30μm、15μm、9μm、3μm、1μm、0.5μm，金刚石磨盘最小的粒度达到0.5μm。
7.根据权利1所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，研磨时负载力取15-20N，研磨时间2-5min，磨抛机转速150-200转/分钟。
8.根据权利2所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，采用的碱性润滑液是浓度30%双氧水，丙三醇和乙二醇的混合液，配置体积比例0.05:1:2。
9.根据权利2所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，抛光时抛光润滑液最开始加入0.3-0.5mL，之后每间隔1min添加一次，添加量为0.1-0.2mL。
10.根据权利2所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，0.5μ粗抛时负载力取14-16N，研磨时间4-6min，磨抛机转速100-150转/分钟。
11.根据权利2所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，0.1μ半精抛时负载力取8--12N，研磨时间6-10min，磨抛机转速100-150转/分钟。
12.根据权利2所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，0.25μ半精抛时负载力取5--8N，研磨时间10-15min，磨抛机转速100-150转/分钟。
13.根据权利1和2所述的硬度不均匀材料的研磨抛光方法，其特征在于，每次研磨抛光后都进行超声清洗，清洗时间2-3min。
14.由权利要求1-13所述的方法研磨抛光硬度不均匀的材料。
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