[发明专利]一种高温亚熔融自粘连磨粒磨具制备方法

说明书

本发明公开了一种高温亚熔融自粘连磨粒磨具制备方法，将去离子水和DMSO混合，再将PVA均匀地分散在混合液中，震荡，95℃水浴溶解，搅拌直至完全转变为透明无杂质的溶液；然后在溶液中加入磨料，同时加入硅烷偶联剂，搅拌均匀；将浆料在真空烘箱中脱泡，倒入模具中，冰柜中‑20～‑25℃凝胶成型；在室温或加热条件下解冻，解冻后脱水；在干燥箱中160～200℃热分解；将磨具放置在高温炉中1200～1500℃烧结；最后在磨床上表面磨平，得到一种高温亚熔融自粘连磨粒磨具。该磨具坯体通过PVA粘连成型，热分解去除PVA结合剂，形成微细孔隙，最后通过高温烧结，使磨粒达到不完全热熔状态，磨粒间的接触点熔融在一起，达到磨粒自粘连的效果，具有磨粒固含量高，磨削效率高的优点。

技术领域

本发明属于精密加工研磨抛光领域，涉及一种高温亚熔融自粘连磨粒磨具制备方法。

背景技术

高速磨削技术是磨削工艺本身的革命性跃变,是适应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术,随着砂轮转速的提高,目前磨削去除率已猛增到了3000mm³/mm·s甚至更多，可与车、铣、刨等切削加工相媲美,尤其近年来各种新兴硬脆材料(如陶瓷、光学玻璃、光学晶体、单晶硅等)的广泛应用更推动了高速磨削技术的迅猛发展。但是在高速磨削过程中,工件受热变形和表面烧伤等均限制了砂轮速度的进一步提高,砂轮强度等关键技术也使得高速磨削技术在一段时间内进展缓慢。目前常用的结合剂有陶瓷结合剂、树脂结合剂、橡胶结合剂和金属结合剂等，砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力，主要取决于结合剂的性能，磨削过程中放出大量热将导致结合剂的分解或软化，粘结力下降，磨料有所脱落，使得在实际磨削应用中磨削效率低下，存在很大的浪费现象，因此，结合剂性能将极大影响砂轮等磨削工具的材料去除能力。

磨具成型的方法常见的有液压成型法、浇注法、液体静压法、振动法成型这几种，随着磨削加工工艺的改进，对磨具的磨削负荷和强度的要求也愈来愈高，如果磨具间没有结合剂制作磨具是难以实现的。但使用结合剂会是磨粒之间存在间隙、气泡、磨粒分散不均匀等等缺点，以树脂磨具为例，其耐热性较差，耐碱性差。长期在碱性溶液中存放，树脂容易被破坏，它的结合强度和硬度会逐渐降低。树脂磨具耐水性较差，长期接触水分，容易降低它的结合性能。

专利号201180020503.X公布了一种陶瓷成形磨粒及其制备方法以及包含陶瓷成形磨粒的磨具制品，该方法通过对磨粒前体进行烧结以提供所述陶瓷成形磨粒，再用粘结剂成型磨具；专利号201510301525.3公布了一种基于凝胶反应的多晶纳米金刚石磨具制备方法，该方法将聚丙烯晴碳化后，有机物残留达到60％以上，形成碳链，起到固结磨具的作用，磨具本质上通过聚丙烯晴粘连；专利号201310387604.1公布了一种高精密磨削固结柔性砂轮的制造方法，该磨具依靠酚醛改性环氧树脂和PVA成型磨具，并未将有机结合剂烧结去掉。

本发明在磨具制作过程中，在高温条件下，将磨粒不完全熔融，产生磨粒的自粘连的效果，避免了结合剂对磨具性能的影响，成型后的磨具，磨粒固含量达到100％；PVA起到了成型磨具胚体的作用，PVA结合剂在烧结后碳化热分解，无有机物残留，去除有机物后形成致密毛细微孔，提高磨具在研磨过程中的保水性。该方法制备的磨具硬度高，适合多晶材料的研磨抛光。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高温亚熔融自粘连磨粒磨具制备方法，本发明的技术方案如下：

一种高温亚熔融自粘连磨粒磨具制备方法包括如下步骤：

(1)将去离子水和DMSO(二甲基亚砜)混合，再将PVA(聚乙烯醇)加入到DMSO/H₂O混合液中，水浴加热搅拌溶解，直至完全转变为透明无杂质的PVA混合溶液；

(2)在PVA混合溶液中加入磨料，同时加入硅烷偶联剂，使用均质搅拌机或超声波振动仪使混合液充分分散均匀，得到混合浆料，将混合浆料脱泡，倒入模具中，冰柜中-20～-25℃凝胶成型，制得预成型磨具毛胚；