CN103709993A - 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***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%,结合剂原料为: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、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；
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%,结合剂原料为: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.即得到本发明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,所述本发明产品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***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%,结合剂原料为: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.结合剂为: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；
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%,结合剂原料为: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.即得到本发明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,所述本发明产品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***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%,结合剂原料为: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.即得到本发明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%,结合剂原料为: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.即得到本发明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%,结合剂原料为: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.即得到本发明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%,结合剂原料为: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.即得到本发明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%,结合剂原料为: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.即得到本发明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 (8)
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%。
2.根据权利要求1所述的一种自锐性金刚石磨料,其特征在于：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。
3.如权利要求1所述的一种自锐性金刚石磨料，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%,结合剂原料为: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.即得到本发明产品自锐性金刚石磨料。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求3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。
6.根据权利要求3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。
7.根据权利要求3所述的一种自锐性金刚石磨料的制备方法，其特征在于：所述本发明产品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。
8.根据权利要求3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***糙。
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