專利名稱：金剛石噴霧研磨劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于研磨劑。
金剛石以其無以倫比的高硬度和優(yōu)良的機(jī)械物理性能，成為加工各種堅(jiān)硬材料的工具。用金剛石微粉為原料制成的金剛石研磨膏，因其涂抹不便，研磨中易飛離研磨面及浪費(fèi)較大等缺點(diǎn)。限制了應(yīng)用范圍。
針對(duì)上述缺點(diǎn)，國外在八十年代初開始研制上述金剛石噴霧研磨劑，如蘇聯(lián)(SU134815、SU119780、SU336147、SU-456822、SU841945、SU931387、SU1199780)、日本(公開特許專利JP61、257763、JP62、297062)、英國(GB2178349)、法國(FR2224994)等有此類產(chǎn)品的專利，它們都是采用水、乙醇、乙二醇、含有胺基或羧基的聚合物水溶液等為懸浮介質(zhì)，并加了表面活性劑、纖維素等添加劑，克服了原有技術(shù)的缺陷。但由于這種研磨劑中金剛石顆粒易結(jié)巴沉淀、并且很難再分散，所以，不易制成噴霧劑。
為克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用新的研磨液配方及制備工藝，制備出一種金剛石噴霧研磨劑。本發(fā)明的目的在于提供一種研磨效率高，研磨效果好，使用方便，長期穩(wěn)定，成本低，可替代金剛石研磨膏和國外同類產(chǎn)品(如丹麥Struers公司的DP-Spray產(chǎn)品)的研磨劑。
本發(fā)明所述的金剛石噴霧研磨劑由經(jīng)過嚴(yán)格分級(jí)(粒征范圍為0.1-80um)的金剛石微粉、研磨液和加壓氣組成。其配方按重量百分比為金剛石微粉0.5-15%研磨液37.5-90%
加壓氣體1-59.5%其中1、金剛石微粉為其顆粒表面進(jìn)行了表面改性后的微粉，改性的方法是表面包覆，金剛石顆粒表面的包覆物可以是氧化物如SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、Cr2O3等，也可以是金屬如Ni、Cu等。改性后的金剛石顆粒和研磨液能夠形成極易分散、長期穩(wěn)定和較長時(shí)間無沉降的懸浮液，且改性后的金剛石微粉研磨性能好，金剛石顆粒不凝聚、研磨時(shí)金剛石顆粒不易滑離研磨面。
2、研磨液由溶劑、粘結(jié)劑、偶聯(lián)劑、分散劑、表面活性劑、助磨劑和防腐劑組成。其配方按重量百分比為溶劑 65-95% 表面活性劑 0-10%粘結(jié)劑 0-25% 防腐劑 0-10%偶聯(lián)劑 0-15% 助磨劑 0-5%分散劑 0-10%溶劑包括水、二硫化碳、乙醇、醫(yī)用酒精粘結(jié)劑包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、聚丙稀酸、單寧、酚醛樹脂、聚酰胺、水玻璃、蟲膠、聚氧脂、有機(jī)硅。
偶聯(lián)劑包括硅烷類偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑以及鉻絡(luò)合物類偶聯(lián)劑。
分散劑包括乙二醇、三聚磷酸鈉、硅酸鹽。
表面活性劑包括聚氧乙烯(15克分子)油醇醚、吐溫-80、肥皂粉助磨劑包括丙酸、乙酸乙脂、乙酸。
防腐劑包括單寧、EDTA、亞硝酸鈉、三乙醇胺。
3、加壓氣包括空氣、氬氣、氮?dú)?、天然氣等中的一種或幾種混合氣。
4、磨料除了采用金剛石微粉之外，還可拓展為其它硬質(zhì)材料微粉。如立方氮化硼、碳化鈦、碳化硅、白剛玉、棕剛玉、碳化硼、氧化鉻、氧化鐵、氧化鈰以及其它三元相硬質(zhì)材料。
本發(fā)明所述的高效金剛石噴霧研磨劑的制備方法在于(1)采用經(jīng)過嚴(yán)格分級(jí)的人造金剛石微粉為磨料，對(duì)金剛石顆粒表面進(jìn)行適宜的表面改性，改性的方法為表面包覆。(2)研磨液是在一定的溫度(0-200℃)和一定的壓力(1-20個(gè)大氣壓)下，在高壓釜中將上述物質(zhì)(溶劑、粘結(jié)劑、偶聯(lián)劑、分散劑、表面活性劑、助磨劑和防腐劑)經(jīng)過2-5小時(shí)反應(yīng)得到的。(3)把表面改性后的金剛石微粉加入到研磨液中，并在20-80℃的溫度下，機(jī)械攪拌和超聲波振蕩1-5小時(shí)即可得金剛石懸浮液。(4)把上述懸浮液加入到耐壓罐中，充氣即可得到金剛石噴霧研磨劑。
參見附

圖1金剛石噴霧研磨劑制備工藝流程圖本發(fā)明研磨效率高，研磨效果好，使用方便，無難聞氣味，并廣泛應(yīng)用于寶石、陶瓷、玻璃、硬質(zhì)合金及淬火鋼材所制成的量具、刃具、模具、液壓件、軸和軸承等要求高光潔度工件的最后加工，金相和材質(zhì)檢驗(yàn)等。
本發(fā)明的實(shí)施例如下1、金剛石微粉的表面改性為將金剛石加入到乙醇、亞硅酸乙脂、氨水的混合溶液中，攪拌、加熱使正硅酸乙脂水解、然后將金剛石微粉過濾、干燥、結(jié)果金剛石表面包覆一層二氧化硅超微粒子。研磨液的配方為∶水∶70%、乙醇26%、聚丙稀酰胺3%和肥皂粉1%，在60℃下混合均勻，然后把表面包覆SiO2的金剛石微粉(比例為研磨液重量的5%)加入到上述研液中，在50℃下攪拌和超聲波振蕩得到金剛石懸浮液、將懸浮液罐裝進(jìn)入耐壓罐中、充入空氣、即得金剛石噴霧研磨劑。
試驗(yàn)在丹麥Struers公司的自動(dòng)磨料機(jī)上進(jìn)行，轉(zhuǎn)速300rpm，壓為20N/m2，試驗(yàn)程序?yàn)樵嚇邮紫冗M(jìn)行砂輪研磨20-30秒，再在藍(lán)平上用W5的金剛石噴霧研磨劑研磨2分鐘，最后用W2.5的在絨布上拋光2分鐘，研磨劑的量為啟動(dòng)時(shí)先噴1.5ml、經(jīng)過10分鐘后，每5分鐘加0.5ml，選用材料為GCr15淬后態(tài)。結(jié)果是該噴霧劑拋光的質(zhì)量和速度達(dá)到丹麥Struers公司的DP-Sproy產(chǎn)品的效果。
2、將金剛石微粉加入到次磷酸鈉、氯化鎳、檸檬酸三鈉和氯化銨的水溶液中，然后攪拌、加熱使氧化還原反應(yīng)發(fā)生，反應(yīng)完畢，將金剛石微粉過濾、干燥、結(jié)果金剛石表面包覆一層鎳超微粒子。研磨液的配方為乙醇75%、硅烷類偶聯(lián)劑H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2·Si(OCH3)32%，乙二醇19%，乙酸乙酯2%，三乙醇胺2%在110℃，18個(gè)大氣壓下反應(yīng)而得研磨液，然后把表面包覆Ni的金剛石微粉(比例為研磨液重量的5.5%)加入到上述研磨液中，在60℃下，攪拌和超聲波振蕩得到金剛石懸浮液，將懸浮液罐裝進(jìn)入耐壓罐中，充入天然氣，即得到金剛石噴霧研磨劑。
研磨試驗(yàn)在通常的P-1、P-2型國產(chǎn)手動(dòng)拋光機(jī)上進(jìn)行，拋光盤速度為1350rpm，W5及W2.5的拋光織物為海軍呢，W1的為絲絨，拋光前的預(yù)磨處理為400號(hào)(粒度28-20um)水磨砂紙?jiān)谵D(zhuǎn)盤上研磨。材料為T8淬火態(tài)(849)、拋光時(shí)間為W520秒，W2.510秒、W110秒、共拋光40秒，結(jié)果拋光質(zhì)量良好，無劃痕，夾雜物形態(tài)清晰、完整、無脫落及擴(kuò)大現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種金剛石噴霧研磨劑，由金剛石微粉，研磨液和加壓氣體組成，其特征在于金剛石微粉的顆粒表面進(jìn)行了表面改性，金剛石噴霧研磨劑各組份的組成按重量百分比為金剛石微粉 0.5-15%研磨液 37.5-90%加壓氣體1-59.5%。
2.按照權(quán)利要求1所述的研磨劑，其特征在于金剛石微粉的表面改性方法是表面包覆。
3.按照權(quán)利要求1所述的研磨劑，研磨液由溶劑、粘結(jié)劑、偶聯(lián)劑、分散劑、表面活性劑、助磨劑和防腐劑組成，其特征在于研磨液各組份的組成按重量百分比為溶劑 65-95% 表面活性劑 0-10%粘結(jié)劑 0-25% 防腐劑 0-10%偶聯(lián)劑 0-15% 助磨劑 0-5%分散劑 0-10%
4.按照權(quán)利要求1所述的研磨劑，其特征在于加壓氣體可分別為空氣、氬氣、氮?dú)?、天然氣等中的一種或幾種混合氣。
5.按照權(quán)利要求1和2所述的研磨劑，其特征在于金剛石顆粒表面的包覆物是氧化物或金屬。
全文摘要
金剛石噴霧研磨劑由金剛石微粉，研磨液和加壓氣體組成。金剛石顆粒表面進(jìn)行了表面改性，改性的方法為表面包覆。研磨液由溶劑、粘結(jié)劑、偶聯(lián)劑、分散劑、表面活性劑、助磨劑和防腐劑，在一定的溫度和壓力下合成而得。本發(fā)明是將金剛石微粉加入到研磨液中，然后加熱、攪拌、超聲波振蕩而得到均勻分散，長時(shí)間不沉降的金剛石懸浮液，將此懸浮液加入到耐壓罐中，充氣即可得到金剛石噴霧研磨劑。本發(fā)明研磨效率高，效果好，使用方便，并廣泛應(yīng)用于寶石、陶瓷、玻璃、硬質(zhì)合金及淬火鋼材所制成的量具，刃具、模具、液壓件，軸和軸承等要求高光潔度工件的最后加工，金相和材質(zhì)檢驗(yàn)等。
文檔編號(hào)C09K3/14GK1064495SQ92101780
公開日1992年9月16日 申請(qǐng)日期1992年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月12日
發(fā)明者朱頡安, 余家國, 饒微, 李成江, 章麗云 申請(qǐng)人:武漢工業(yè)大學(xué)