CN109968224A - 一种金刚石抛光磨具及其制备方法 - Google Patents

一种金刚石抛光磨具及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金刚石抛光磨具及其制备方法，所述金刚石抛光磨具包括基体和磨料层，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石5‑10％，树脂粉62‑78％，耐磨剂8‑18％，固体润滑剂0‑3.5％，增光剂5‑10％，金属氧化物0.5‑2％，上述组分的质量百分比之和为100％；本发明通过调整原料配比及添加稀土抛光粉，该抛光磨具抛光光度高，应用于陶瓷精抛工艺中可以快速提升陶瓷釉面砖的光泽度，使砖面光度可达90度以上；且本发明的制备工艺可操作性强，生产效率高，生产工艺简单，无需特殊设备，适合大规模生产。

Description

一种金刚石抛光磨具及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金刚石抛光磨具技术，尤其涉及一种金刚石抛光磨具及其制备方法。
背景技术
当前建筑陶瓷厂生产的抛光砖，以及石材厂生产的石材抛光板，经金属结合的金刚石磨具粗磨后需要对其表面进行抛光，目前常见的抛光磨具的抛光光度一般在50到60度左右，如需提升砖面抛光光度则需要进一步深加工，这样不仅抛光工艺流程时间长、综合成本增加、工作效率低，且进一步深加工过程额外产生废渣等，不利于环保。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种抛光光度高、抛光速度快、综合成本低的金刚石抛光磨具，该抛光磨具用于陶瓷精抛工艺中，可以快速提升陶瓷釉面砖的光泽度，使砖面光度可达90度以上。
本发明的目的之一在于供一种如上所述金刚石抛光磨具的制备方法。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种金刚石抛光磨具，其特征在于，包括基体和磨料层，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石5-10％，树脂粉62-78％，耐磨剂8-18％，固体润滑剂0-3.5％，增光剂5-10％，金属氧化物0.5-2％，上述组分的质量百分比之和为100％。
进一步地，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石5-7.5％，树脂粉65-75％，耐磨剂10-15％，固体润滑剂0-3％，增光剂6-9％，金属氧化物0.5-1.5％，上述组分的质量百分比之和为100％。
进一步地，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石7.5％，树脂粉66％，耐磨剂14％，固体润滑剂3％，增光剂9％，金属氧化物0.5％，上述组分的质量百分比之和为100％。
进一步地，所述树脂粉为酚醛树脂粉和聚乙烯醇缩丁醛混合树脂，其中酚醛树脂和聚乙烯醇缩丁醛的比例为20：1。
进一步地，所述耐磨剂为碳化硅、白刚玉、碳化硼的一种或几种；所述耐磨剂的粒度为1000-8000；所述固体润滑剂为硬脂酸锌、二硫化钼、聚四氟乙烯中的一种或几种；所述金属氧化物为氧化锌、氧化铝、氧化铬中的一种或几种。
进一步地，所述增光剂为稀土抛光粉。
进一步地，所述金刚石的粒度为1200-3000目。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：一种如上所述金刚石抛光磨具的制备方法，包括如下步骤：
称取的步骤：按配比称取各原料组分，备用；
偶联剂处理的步骤：分别将金刚石和耐磨剂通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理；
粉料混合步骤：先将树脂粉、固体润滑剂、增光剂、金属氧化物混合均匀，再将混合粉料和经过偶联剂处理的金刚石和耐磨剂一起用搅拌装置充分搅拌，最后过筛成松散的成型粉料；
首次热压固化步骤：将粉料混合步骤中的成型粉料装入模具中进行首次热压固化；
二次热压固化步骤：将首次热压固化的步骤中的半成品脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料；
安装步骤：将二次热压固化步骤中磨料层的胚料经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
进一步地，在首次热压固化步骤中，所述热压固化的条件为热压温度160℃-170℃，压力为10MPa，热压时间为10-25分钟。
进一步地，在粉料混合步骤中，所述成型粉料为80-120目。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明通过调整原料配比及添加稀土抛光粉，该抛光磨具抛光光度高，应用于陶瓷精抛工艺中可以快速提升陶瓷釉面砖的光泽度，使砖面光度可达90度以上，且本发明的制备工艺可操作性强，生产效率高，生产工艺简单，无需特殊设备，适合大规模生产。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法，所用试剂均为通过商业途径可以购买到的常用试剂。
一种金刚石抛光磨具，包括基体和磨料层，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石5-10％，树脂粉62-78％，耐磨剂8-18％，固体润滑剂0-3.5％，增光剂5-10％，金属氧化物0.5-2％，上述组分的质量百分比之和为100％。
作为进一步优选方案，该所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石5-7.5％，树脂粉65-75％，耐磨剂10-15％，固体润滑剂0-3％，增光剂6-9％，金属氧化物0.5-1.5％，上述组分的质量百分比之和为100％。
作为最优选方案，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石7.5％，树脂粉66％，耐磨剂14％，固体润滑剂3％，增光剂9％，金属氧化物0.5％，上述组分的质量百分比之和为100％。
作为进一步优选方案，所述树脂粉为酚醛树脂粉和聚乙烯醇缩丁醛混合树脂，其中酚醛树脂和聚乙烯醇缩丁醛的比例为20：1。具体地，所述酚醛树脂粉选自河南铂润铸造材料有限公司型号为2123的酚醛树脂粉；所述聚乙烯醇缩丁醛选自安徽皖维高新材料股份有限公司型号为20S、25S、30S聚乙烯醇缩丁醛树脂中的一种或两种以上的组合物。
作为进一步优选方案，所述耐磨剂为碳化硅、白刚玉、碳化硼的一种或几种；所述耐磨剂的粒度为1000-8000；所述固体润滑剂为硬脂酸锌、二硫化钼、聚四氟乙烯中的一种或几种；所述金属氧化物为氧化锌、氧化铝、氧化铬中的一种或几种。
作为进一步优选方案，所述增光剂为稀土抛光粉。优选地，稀土抛光粉为甘肃稀土新材料股份有限公司生产的型号为739-2、739-3、739-5稀土抛光粉中的一种。
作为进一步优选方案，所述金刚石的粒度为1200-3000目。
本发明还提供一种如上所述所述金刚石抛光磨具的制备方法，包括如下步骤：
称取的步骤：按配比称取各原料组分，备用；
偶联剂处理的步骤：分别将金刚石和耐磨剂通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理；
粉料混合步骤：先将树脂粉、固体润滑剂、增光剂、金属氧化物混合均匀，再将混合粉料和经过偶联剂处理的金刚石和耐磨剂一起用搅拌装置充分搅拌，最后过筛成松散的成型粉料；
首次热压固化步骤：将粉料混合步骤中的成型粉料装入模具中进行首次热压固化；
二次热压固化步骤：将首次热压固化的步骤中的半成品脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料；
安装步骤：将二次热压固化步骤中磨料层的胚料经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
作为进一步优选方案，在首次热压固化步骤中，在首次热压固化步骤中，所述热压固化的条件为热压温度160℃-170℃，压力为10MPa，热压时间为10-25分钟。
作为进一步优选方案，在粉料混合步骤中，所述成型粉料为80-120目。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1-6：
分别按下表1中的配比称取原料，按照实施例1-6中的步骤进行制备产品，具体详见表1：
表1：实施例1-6原料配比表
实施例1-6的制备方法如下：
实施例1：按配比称取5％金刚石(1500目)、68.5％酚醛树脂、3.5％聚乙烯醇缩丁醛(20S)、12％白刚玉(4000目)、2.5％二硫化钼、7％稀土抛光粉(739-2)、1％氧化锌、0.5％氧化铝后，先分别将5％金刚石(1500目)和12％白刚玉(4000目)通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理，再将68.5％酚醛树脂、3.5％聚乙烯醇缩丁醛(20S)、2.5％二硫化钼、7％稀土抛光粉(739-2)、1％氧化锌、0.5％氧化铝混合均匀，将上述经过偶联剂处理的5％金刚石(1500目)和12％白刚玉(4000目)添加到上述混合粉料，一起用搅拌装置充分搅拌，过80目筛得到松散的成型粉料；接着将上述成型粉料装入模具中进行首次热压固化获得半成品，随后脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料，经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
实施例2：按配比称取6％金刚石(1200目)、66.7％酚醛树脂、3.3％聚乙烯醇缩丁醛(25S)、5％碳化硅(1000目)、8％碳化硅(8000目)、3％硬脂酸锌、7.5％稀土抛光粉(739-3)、0.5％氧化铬后，先分别将6％金刚石(1200目)和5％碳化硅(1000目)通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理，再将66.7％酚醛树脂、3.3％聚乙烯醇缩丁醛(25S)、8％碳化硅(8000目)、3％硬脂酸锌、7.5％稀土抛光粉(739-3)、0.5％氧化铬混合均匀，将上述经过偶联剂处理的6％金刚石(1200目)和5％碳化硅(1000目)添加到上述混合粉料，一起用搅拌装置充分搅拌，过100目筛得到松散的成型粉料；接着将上述成型粉料装入模具中进行首次热压固化获得半成品，随后脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料，经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
实施例3：按配比称取7％金刚石(2000目)、70.5％酚醛树脂、3.5％聚乙烯醇缩丁醛(30S)、11％碳化硼(3000目)、1.2％聚四氟乙烯、6％稀土抛光粉(739-5)、0.4％氧化铝、0.4氧化铬后，先分别将7％金刚石(2000目)和11％碳化硼(3000目)通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理，再将70.5％酚醛树脂、3.5％聚乙烯醇缩丁醛(30S)、1.2％聚四氟乙烯、6％稀土抛光粉(739-5)、0.4％氧化铝、0.4氧化铬混合均匀，将上述经过偶联剂处理的7％金刚石(2000目)和11％碳化硼(3000目)添加到上述混合粉料，一起用搅拌装置充分搅拌，过120目筛得到松散的成型粉料；接着将上述成型粉料装入模具中进行首次热压固化获得半成品，随后脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料，经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
实施例4：按配比称取7.5％金刚石(2000目)、62.8％酚醛树脂、3.2％聚乙烯醇缩丁醛(20S)、5％碳化硅(1000目)、9％碳化硅(8000目)、3％硬脂酸锌、9％稀土抛光粉(739-2)、0.5％氧化锌后，先分别将7.5％金刚石(2000目)和5％碳化硅(1000目)通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理，再将662.8％酚醛树脂、3.2％聚乙烯醇缩丁醛(20S)、9％碳化硅(8000目)、3％硬脂酸锌、9％稀土抛光粉(739-2)、0.5％氧化锌混合均匀，将上述经过偶联剂处理的7.5％金刚石(2000目)和5％碳化硅(1000目)添加到上述混合粉料，一起用搅拌装置充分搅拌，过80目筛得到松散的成型粉料；接着将上述成型粉料装入模具中进行首次热压固化获得半成品，随后脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料，经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
实施例5：按配比称取7％金刚石(3000目)、65.4％酚醛树脂、3.3％聚乙烯醇缩丁醛(25S)、13％白刚玉(4000目)、2.5％二硫化钼、8％稀土抛光粉(739-3)、0.8％氧化铬后，先分别将7％金刚石(3000目)和13％白刚玉(4000目)通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理，再将65.4％酚醛树脂、3.3％聚乙烯醇缩丁醛(25S)、2.5％二硫化钼、8％稀土抛光粉(739-3)、0.8％氧化铬混合均匀，将上述经过偶联剂处理的7％金刚石(3000目)和13％白刚玉(4000目)添加到上述混合粉料，一起用搅拌装置充分搅拌，过100目筛得到松散的成型粉料；接着将上述成型粉料装入模具中进行首次热压固化获得半成品，随后脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料，经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
实施例6：按配比称取7％金刚石(2000目)、68.1％酚醛树脂、3.4％聚乙烯醇缩丁醛(30S)、11％碳化硼(3000目)、1.5％聚四氟乙烯、8％稀土抛光粉(739-3)、0.5％氧化铝、0.5％氧化铬后，先分别将7％金刚石(2000目)和11％碳化硼(3000目)通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理，再将68.1％酚醛树脂、3.4％聚乙烯醇缩丁醛(30S)、1.5％聚四氟乙烯、8％稀土抛光粉(739-3)、0.5％氧化铝、0.5％氧化铬混合均匀，将上述经过偶联剂处理的7％金刚石(2000目)和11％碳化硼(3000目)添加到上述混合粉料，一起用搅拌装置充分搅拌，过120目筛得到松散的成型粉料；接着将上述成型粉料装入模具中进行首次热压固化获得半成品，随后脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料，经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
效果评价及性能检测
1.对实施例1-6的金刚石抛光磨具产品生产所得样板按下表2项目进行测试，结果如下:
表2实施例1-6产品性能测试结果
表面起雾 抛光光度 硬度
实例1 无 90.03 95
实例2 无 90.04 96
实例3 无 90.01 96
实例4 无 91.01 97
实例5 无 90.05 97
实例6 无 90.05 96
固化后的磨具硬度采用GB/T231.1～2009测试方法测定，测试仪器为HR-150A型手动洛氏硬度计(上海联尔实验设备有限公司)取5次测试的平均值；抛光光度采用对陶瓷砖表面进行打磨测试实验结果对比，与现有的抛光磨具相比，本发明的抛光光度是现有抛光磨具抛光光度的1.5-2倍。
从表2的数据所示，本发明的金刚石抛光磨具抛光光度高，硬度高，且能消除工作面起雾的问题。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种金刚石抛光磨具，其特征在于，包括基体和磨料层，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石5-10％，树脂粉62-78％，耐磨剂8-18％，固体润滑剂0-3.5％，增光剂5-10％，金属氧化物0.5-2％，上述组分的质量百分比之和为100％。
2.如权利要求1所述的金刚石抛光磨具，其特征在于，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石5-7.5％，树脂粉65-75％，耐磨剂10-15％，固体润滑剂0-3％，增光剂6-9％，金属氧化物0.5-1.5％，上述组分的质量百分比之和为100％。
3.如权利要求1所述的金刚石抛光磨具，其特征在于，所述磨料层由以下体积百分比的原料制备而成：金刚石7.5％，树脂粉66％，耐磨剂14％，固体润滑剂3％，增光剂9％，金属氧化物0.5％，上述组分的质量百分比之和为100％。
4.如权利要求1所述的金刚石抛光磨具，其特征在于，所述树脂粉为酚醛树脂粉和聚乙烯醇缩丁醛混合树脂，其中酚醛树脂和聚乙烯醇缩丁醛的比例为20：1。
5.如权利要求1所述的金刚石抛光磨具，其特征在于，所述耐磨剂为碳化硅、白刚玉、碳化硼的一种或几种；所述耐磨剂的粒度为1000-8000；所述固体润滑剂为硬脂酸锌、二硫化钼、聚四氟乙烯中的一种或几种；所述金属氧化物为氧化锌、氧化铝、氧化铬中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的金刚石抛光磨具，其特征在于，所述增光剂为稀土抛光粉。
7.如权利要求1所述的金刚石抛光磨具，其特征在于，所述金刚石的粒度为1200-3000目。
8.一种如权利要求1所述金刚石抛光磨具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
称取的步骤：按配比称取各原料组分，备用；
偶联剂处理的步骤：分别将金刚石和耐磨剂通过粉体硅烷偶联剂进行表面偶联处理；
粉料混合步骤：先将树脂粉、固体润滑剂、增光剂、金属氧化物混合均匀，再将混合粉料和经过偶联剂处理的金刚石和耐磨剂一起用搅拌装置充分搅拌，最后过筛成松散的成型粉料；
首次热压固化步骤：将粉料混合步骤中的成型粉料装入模具中进行首次热压固化；
二次热压固化步骤：将首次热压固化的步骤中的半成品脱模，放入烤箱加热固化；加热固化过程中，100℃以前自由升温；温度达到120℃时保温1小时，继续升温，温度达到130℃时保温1小时，继续升温，温度达到160℃时保温4-5小时，停止加热，待自然冷却后取出磨料层的胚料；
安装步骤：将二次热压固化步骤中磨料层的胚料经表面处理后与基体粘结，最后得到抛光磨具。
9.如权利要求8所述金刚石抛光磨具的制备方法，其特征在于，在首次热压固化步骤中，所述热压固化的条件为热压温度160℃-170℃，压力为10MPa，热压时间为10-25分钟。
10.如权利要求8所述金刚石抛光磨具的制备方法，其特征在于，在粉料混合步骤中，所述成型粉料为80-120目。
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