CN110699041B - 一种研磨用颗粒组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精密研磨加工技术领域，尤其涉及一种研磨用颗粒组合物。本发明的组合物为固体柱状颗粒，在待加工工件的减薄、抛光过程中，本发明的组合物作用在待加工工件表面，起到磨削作用，进而在保证工件表面粗糙度精准控制的基础上，提高研磨效率，节约人力、物力投入，解决了成本高、生产排污等问题。且本发明可以针对粗减薄、精减薄、不同产品、不同产品粗糙度等要求，通过使用不同粒径和浓度的金刚石来精确满足产品的多样化需求。

Description

一种研磨用颗粒组合物
技术领域
本发明属于精密研磨加工技术领域，尤其涉及一种研磨用颗粒组合物。
背景技术
双面平磨机应用铸铁盘、再配合含磨料研磨液(悬浮剂、分散剂、金刚石、碳化硼、氧化铝微粉等)，对工件(蓝宝石、玻璃等)进行水平对磨加工处理，达到减薄与抛光目的，在精密研磨技术领域，此方式虽然早已在大面积应用，但是在研磨效率、环境污染、员工职业健康等方面存在很大问题，而且加工精度难以控制，在对工件的研磨加工过程中，容易造成加工时效慢、产生大量污水而且威胁操作人员人身健康，属于高耗低效的加工方式。
因此，开发一种绿色环保、效率高、工件表面粗糙度可精准掌控的研磨方式势在必行！
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种研磨用颗粒组合物。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种研磨用颗粒组合物,其组分按照重量份数计包括:金刚石20-44份、三氧化二铝20-55份、氧化锆10-20份、二氧化硅2-10份、硬脂酸钙1-5份、硅烷偶联剂0.2-2份、树脂粉末15-25份和玻璃纤维4-10份。
进一步，所述金刚石粒径为4-120μm，金刚石浓度为0.1-8.8克拉/cm3。
进一步，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。
进一步，所述的树脂粉末粒径为3-75μm；所述的树脂为环氧树脂、酚醛树脂或环氧改性酚醛树脂。
进一步，所述研磨用颗粒组合物呈柱状，其直径为5-6mm，高度为1.0-1.6mm。
进一步，上述研磨用颗粒组合物，是将金刚石、三氧化二铝、氧化锆、二氧化硅、硬脂酸钙、硅烷偶联剂、树脂粉末和玻璃纤维混合后，经过粉末冶金成型、烧结制得。
本发明所得研磨用颗粒组合物的使用方法为，将PC与PVC组合的圆形板材(目前规格有Φ578*Φ180mm与Φ960*Φ410mm)作为承载体，将颗粒组合物均匀粘接或焊接在承载体表面形成研磨盘，再将研磨盘通过双面胶固定在双面研磨机上，研磨盘在双面研磨机的带动下，对待加工工件表面进行研磨，在研磨过程中配合使用可回收循环利用的清洗液，冲洗待加工工件表面，工件表面粗糙度可以通过不同粒度的研磨盘来精准控制，实现环保、高效率、高质量、高精度研磨。
其中，清洗液起到润滑降温的作用，具体可以为去离子水或本领域常用清洗液或自配，如由硼酸酯10-20wt％、三乙醇胺6-15wt％、水溶性聚醚8-20wt％、甘油6-15wt％、消泡剂0.05-3wt％、杀菌剂0-1wt％、羟乙基乙二胺10-20wt％和水50wt％组成。
其中，待加工工件包括玻璃、晶圆(半导体硅片和太阳能硅片)、金刚石复合片、金刚石聚晶、金刚石刀具、立方氮化硼、钨钢(硬质合金)、新型工程结构陶瓷、宝石、水晶、稀土材料(磁性材料)、高速钢、轴承钢、工具钢、不锈钢、粉末冶金、铸铁、空调冰箱压缩机滑片、阀板、汽车转向泵、叶片、转子定子量具块规、薄壁轴承等高平面度工件。
本发明的特点和有益效果在于：
1、本发明组合物中，金刚石的作用为切削、磨削，可以有效减薄；三氧化二铝的作用为辅助磨削及修复表面作用；氧化锆的作用为辅助磨削；二氧化硅作为抗结块剂，作用为提高组合物中粉体的流动性；硬脂酸钙作为脱模剂，作用为使得组合物易于加工成型；硅烷偶联剂的作用为促进组合物形成结合体；树脂粉末的作用为结合剂；玻璃纤维的作用为提高所得颗粒组合物的牢固性。
2、本发明的组合物为固体柱状颗粒，在待加工工件的减薄、抛光过程中，本发明的组合物作用在待加工工件表面，起到磨削作用，进而在保证工件表面粗糙度精准控制的基础上，提高研磨效率，节约人力、物力投入，解决了成本高、生产排污等问题。且本发明可以针对粗减薄、精减薄、不同产品、不同产品粗糙度等要求，通过使用不同粒径和浓度的金刚石来精确满足产品的多样化需求。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种研磨用颗粒组合物,其组分按照重量份数计包括:金刚石(10μm、浓度1.8克拉/cm3)22g、三氧化二铝53g、氧化锆19g、二氧化硅4g、硬脂酸钙1.5g、KH550 0.8g、环氧树脂粉末19g和玻璃纤维5g。
使用方法：将PC与PVC组合的圆形板材(规格Φ578*Φ180mm)作为承载体，将颗粒组合物均匀粘接或焊接在承载体表面形成研磨盘，再将研磨盘通过双面胶固定在双面研磨机上，研磨盘在双面研磨机的带动下，对待加工工件表面进行研磨，在研磨过程中配合使用可回收循环利用的清洗液，冲洗待加工工件表面。
实施例2
一种研磨用颗粒组合物,其组分按照重量份数计包括:金刚石(50μm、浓度2.5克拉/cm3)30g、三氧化二铝28g、氧化锆17.5g、二氧化硅8.5g、硬脂酸钙4g、KH560 1.6g、酚醛树脂粉末24g和玻璃纤维8g。
使用方法：将PC与PVC组合的圆形板材(规格Φ578*Φ180mm)作为承载体，将颗粒组合物均匀粘接或焊接在承载体表面形成研磨盘，再将研磨盘通过双面胶固定在双面研磨机上，研磨盘在双面研磨机的带动下，对待加工工件表面进行研磨，在研磨过程中配合使用可回收循环利用的清洗液，冲洗待加工工件表面。
实施例3
一种研磨用颗粒组合物,其组分按照重量份数计包括:金刚石(100μm、浓度3.2克拉/cm3)40g、三氧化二铝43g、氧化锆15g、二氧化硅3g、硬脂酸钙3g、KH570 0.6g、环氧改性酚醛树脂粉末16g和玻璃纤维6g。
对比例1
一种研磨切削液,其组分按照重量份数计包括:金刚石磨料(粒度M10/20，纯度99.5％)5g、硅烷偶联剂A-171(纯度98.5％)3g、十二烷基苯磺酸钾1g、十四烷基磺酸钠1g、2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉0.5g、N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠0.5g、改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮5g、N-甲基吡咯烷酮0.5g、C16的饱和烷烃(纯度98.5％)10g、聚乙二醇30g和去离子水43.5g。
上述研磨切削液的制备方法为：将硅烷偶联剂A-171加入金刚石磨料中，搅拌均匀并超声分散15min，超声功率1000W，频率40KHz，再加入C16的饱和烷烃，搅拌均匀并超声分散(功率、频率同上)20min，得溶液A备用；将十二烷基苯磺酸钾、十四烷基磺酸钠、2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉、N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠、改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮加入聚乙二醇和去离子水的混合液中，搅拌均匀并超声分散(功率、频率同上)10min，得溶液B备用；将溶液A加入溶液B中，边加边搅拌，混合均匀后超声分散(功率、频率同上)30min，即得。
使用方法：采用传统的铸铁盘配合研磨切削液的方式对待加工工件表面进行研磨。
对比例2
一种研磨切削液,其组分按照重量份数计包括:金刚石磨料(粒度M50/70，纯度99.5％)5g、硅烷偶联剂A-171(纯度98.5％)3g、十二烷基苯磺酸钾1g、十四烷基磺酸钠1g、2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉0.5g、N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠0.5g、改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮5g、N-甲基吡咯烷酮0.5g、C16的饱和烷烃(纯度98.5％)10g、聚乙二醇30g和去离子水43.5g。
上述研磨切削液的制备方法为：将硅烷偶联剂A-171加入金刚石磨料中，搅拌均匀并超声分散15min，超声功率1000W，频率40KHz，再加入C16的饱和烷烃，搅拌均匀并超声分散(功率、频率同上)20min，得溶液A备用；将十二烷基苯磺酸钾、十四烷基磺酸钠、2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉、N-十二烷基亚氨基二丙酸二钠、改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮加入聚乙二醇和去离子水的混合液中，搅拌均匀并超声分散(功率、频率同上)10min，得溶液B备用；将溶液A加入溶液B中，边加边搅拌，混合均匀后超声分散(功率、频率同上)30min，即得。
使用方法：采用传统的铸铁盘配合研磨切削液的方式对待加工工件表面进行研磨。
测试
分别采用实施例1所得颗粒组合物结合其使用方法、实施例2所得颗粒组合物结合其使用方法、对比例1所得研磨切削液结合其使用方法、对比例2所得研磨切削液结合其使用方法对手机屏幕的玻璃表面进行减薄，并分别对其冷却性、清洗性、粗糙度和研磨效率进行测试。
试验1
根据加工要求，采用实施例2所得颗粒组合物(其中金刚石粒径较大)结合其使用方法、对比例2所得研磨切削液结合其使用方法对手机屏幕的玻璃表面进行粗减薄，要求玻璃表面的粗糙度Ra为600左右，具体见表1。
表1
Figure BDA0002250370850000061
从表1中性能数据可以看出，由本发明所得研磨颗粒组合物结合本发明的研磨方式，在粗减薄过程中，手机屏幕的玻璃表面温度较低，无任何油污残留，研磨效率大大提高，玻璃表面的粗糙度波动范围极小，更能够满足加工要求；而采用现有的研磨切削液结合传统的研磨方式，玻璃表面的温度很高，且有大量油污残留，研磨效率很低，玻璃表面的粗糙度波动范围很大，造成产品质量参差不齐。
试验2
根据加工要求，采用实施例1所得颗粒组合物(其中金刚石粒径较小)结合其使用方法、对比例1所得研磨切削液结合其使用方法对试验1中所得手机屏幕的玻璃表面进一步进行精减薄，要求玻璃表面的粗糙度Ra为200左右，具体见表2。
表2
Figure BDA0002250370850000071
从表2中性能数据可以看出，由本发明所得研磨颗粒组合物结合本发明的研磨方式，在精减薄过程中，手机屏幕的玻璃表面温度较低，无任何油污残留，研磨效率大大提高，玻璃表面的粗糙度波动范围极小，更能够满足加工要求；而采用现有的研磨切削液结合传统的研磨方式，玻璃表面的温度很高，且有大量油污残留，研磨效率很低，玻璃表面的粗糙度波动范围很大，造成产品质量参差不齐，甚至不能满足所需玻璃的光滑度要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种研磨用颗粒组合物，其特征在于，其组分按照重量份数计包括:金刚石20-44份、三氧化二铝20-55份、氧化锆10-20份、二氧化硅2-10份、硬脂酸钙1-5份、硅烷偶联剂0.2-2份、树脂粉末15-25份和玻璃纤维4-10份；
所述金刚石粒径为4-120μm，金刚石浓度为0.1-8.8克拉/cm3；
所述研磨用颗粒组合物呈柱状，其直径为5-6mm，高度为1.0-1.6mm；
所述研磨颗粒组合物将金刚石、三氧化二铝、氧化锆、二氧化硅、硬脂酸钙、硅烷偶联剂、树脂粉末和玻璃纤维混合后，经过粉末冶金成型、烧结制得；
所述研磨颗粒组合物的使用方法为：将PC与PVC组合的圆形板材作为承载体，将颗粒组合物均匀粘接或焊接在承载体表面形成研磨盘，再将研磨盘通过双面胶固定在双面研磨机上，研磨盘在双面研磨机的带动下，对待加工工件表面进行研磨。
2.根据权利要求1所述的研磨用颗粒组合物，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。
3.根据权利要求1所述的研磨用颗粒组合物，其特征在于，所述的树脂粉末粒径为3-75μm；所述的树脂为环氧树脂、酚醛树脂或环氧改性酚醛树脂。
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