金剛石微粉制造工藝檢測技術(shù)及應(yīng)用連載

1、金剛石微粉制造工藝檢測技術(shù)及應(yīng)用(連 載)金剛石微粉制造張書達(dá)張文剛王松天津市乾宇超硬科技有限公司AbrasivesHeWS3檢測3.1 粒度檢測由于微粉產(chǎn)品是由顆粒數(shù)極多形狀各異的粒群組成，故要確定這一產(chǎn)品的粒度并非易事.3.1.1 單顆粒粒徑的確定對于非球形的顆粒，其粒徑的確定有許多不同的定義.它們適用于不同的領(lǐng)域和不同的檢測方法，詳見表13.對于同一個顆粒，不同的定義所確定的粒徑可能相差很大.例如，一個長方表13幾種常用的單顆粒粒徑符號名稱定義公式或備注與顆粒具有相同體體積直徑積的圓球直徑與顆粒具有相同表l面積直徑j(luò)面積的圓球直徑自由降在同樣的流體中，與顆粒具有相同的沉降速度落直徑的同種

2、圓球的直徑噥Stokes直徑層流區(qū)(Re<0.2)顆粒的自由降落直徑ANSIB74' 顆粒的投影面積相20-1981和投影面直徑同的圓的直徑JB/T79901998采用顆?？梢酝ㄟ^的最篩分直徑小方篩孔的寬度顆粒投影的長度和Martin直徑FOCT9206I8O采用寬度的平均值剛好能套住觀測圖FEPA1977和噫外接圓直徑像的最小圓的直徑IDAStd.1984采用JB2808.79采用，最大寬度顆粒投影的最大寬度適宜使用顯微鏡測量I 口 2o12年第2期（總第256期）l磨料磨具通訊I體，長寬厚分別為3gm,2gm,1gm此顆粒在顯微鏡的3個典型的不同方位，其最大寬度的之值

3、直觀很容易"確定"為1gm,1gm,2gm;但按定義則為1.79gm,1.90gm,3.33gm其他定義的粒徑分別是：鞏=2.25,=2.65,=1.60,1.95,2.76,=2.O0,=2.24,3.16,3.61,2.02,2.53,.2 顆粒群粒徑分布的確定實際工作中我們最關(guān)心的是顆粒群粒徑的分布.根據(jù)不同的需要有多種表征方式.表1431出 了多分散粉體系統(tǒng)常用的粒徑分布表征方式.表14多分散粉體系統(tǒng)常用的粒徑分布符號名稱定義備注幾何平，1V,J）.均粒徑I JT l【二1/調(diào)和平D均粒徑1Jv臺j算術(shù)平專糞以顆粒數(shù)計，應(yīng)用廣,D1,0均粒徑適宜用電

4、子顯微鏡測量表面積D2,0平均-Li適宜圖像儀測量粒徑重量平1N3又稱體積平均粒徑，適宜D3,0均粒徑電場感應(yīng)區(qū)法（Coulter）當(dāng)量長匯D2,1度平均粒徑匯al當(dāng)量表匯又稱比表面積粒徑,D3,2面積平均粒徑匯索爾特平均直徑當(dāng)量體匯D4,3積平均又稱戴布魯克平均直徑粒徑匯中值粒D50徑或中累計（積分）分布達(dá)又分按顆粒數(shù)分布和按50%的數(shù)值重量分布，其數(shù)值不同位徑注:后4種粒徑不是顆粒數(shù)的顯函數(shù)l磨料磨具通訊iAbrasivesNews曩國重宙國不同場合使用不同的J）較恰當(dāng)，例如，對表面積敏感的性能（如催化劑），宜使用Dr2,0或D3,2.例:作為最簡單的例子，從理論上計算直徑為1,2,3的三

5、個小圓球，其平均粒徑是多少？叫川=一 z.o.D2,01:V/:/巫 lZ+22+3z16 叩=平=2.2.=.z.72一 =57可見，對同一個粒度群，不同的粒徑定義有 時會使結(jié)果相差較大.3.1.3 粒度測量方法 光學(xué)顯微鏡法這一方法已使用了幾百 年,它的最大特點是直觀，測量成本低.不僅能 測顆粒尺寸，而且還觀測到了顆粒的投影形狀. 由于衍射的影響，其測量下限較大，約為零點幾 微米（與可見光波長相當(dāng)）.但是，隨著科學(xué)的 進(jìn)步，這一測量范圍已不能滿足對高級磨料的要 求.此外，測量速度慢，人為誤差大也是此法的 缺點之一. 透射電子顯微鏡及掃描電子顯微鏡法透射 電子顯微

6、鏡及掃描電子顯微鏡保持了光學(xué)顯微鏡 直觀的優(yōu)點，但分辨率比光學(xué)顯微鏡要提高兩個 數(shù)量級以上.其缺點是操作手續(xù)較繁瑣，成本較 高，且在一般的生產(chǎn)單位不具備這種設(shè)備. 沉降分析法沉降分析是利用了Stokes定律的原理，具體應(yīng)用又有移液管法，光沉降法，比 重計法及沉降天平法等.由于微粉生產(chǎn)中基本上 都用沉降分級，與此測定方法的原理是一致的. 這樣，生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題不易用此法檢測出來. 因此，它不太適宜于金剛石微粉的檢測.其檢測 范圍為:0.4400m.3_1.3.4圖像分析法圖像分析是利用顯微鏡加上現(xiàn)'f弋電子技術(shù)綜合而成，由生物顯微鏡，攝像頭， 電腦及打印機等組成.它不僅直觀

7、，而且可以進(jìn) 行數(shù)據(jù)自動處理.當(dāng)兩個顆粒緊挨在一起時，可由操作者將其 分開.但這一功能也帶來下述缺點：操作者的人 為因素會影響測量結(jié)果.3_1_3.5庫爾特（Coulter）計數(shù)器法（電感應(yīng)法）此法 的原理是將兩個電極置于電解液中分隔小孑L的兩邊,在壓力作用下，顆粒被強制地逐個通過小 孑L,每次電阻的瞬間變化就產(chǎn)生一個與顆粒體積 相對應(yīng)的電勢脈沖.經(jīng)電腦處理即可得出粒度分 布.使用時需依據(jù)估計粒徑選擇適當(dāng)孑L徑的小孔管,一般相對于某個孔徑其測量范圍是較窄的. 這種方法的優(yōu)點是精度較高；其缺點是需校 準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物,費用高，需在電解液中測量. 激光粒度分析法（1）激光衍射法（更確切地應(yīng)稱

8、為小角激光 散射法,LALLS）,其測量范圍一般為:0.12000 m.在一定實驗條件下，射線小角度散射的強 度分布與散射體大小的分布之間存在一定的對應(yīng) 關(guān)系.顆粒對入射激光產(chǎn)生散射，在不同的角度 散射光強度不同，大顆粒的散射光集中在小角度 區(qū)域,小顆粒的散射光分布較平均.激光衍射法 所用儀器稱之為靜態(tài)激光粒度儀，它主要由激光 器檢測器和電腦組成.激光器:氮一凝氣體激光器（波長0.63m）是 最常用的，它具有最高的穩(wěn)定性（特別對溫度） 和較好的信噪比.檢測器:一片光敏硅同多個（1632）分立的 檢測器.在懸浮液中的顆粒可由樣品在激光束前反復(fù) 循環(huán)來測定，其原理為Fraunhofer&a

9、mp;Mie理論. 應(yīng)用寬態(tài)米氏理論徹底解光與物質(zhì)相互作2o12年第2期（總第256期）ElAbrasivesHews用方程，代價是介質(zhì)和顆粒的折光率需知道. 優(yōu)點:不必對照標(biāo)準(zhǔn)物校準(zhǔn)儀器，屬絕對測 量，動態(tài)范圍寬，可直接得到體積分布曲線，比 表面積,D4,3,D3,2,D50,D97,D5 等多組數(shù) 據(jù)，測量速度快，重現(xiàn)性高.缺點:需要先知道樣品的折光率，密度等參 數(shù).粒度分布又有兩種：一是按顆粒數(shù)測定；是按體積（或重量）測定.前者較適用于已分 級的產(chǎn)品，而后者較適用于分布范圍較廣的顆粒 群.例如，僅破碎而尚未分級的混合粒度.圖7示 出了同一個樣品不同的粒度分布表征.l?？窂?n圖7同一個樣

10、品按不同粒度分布形式的分布曲線 （2）光子相關(guān)光譜法（photoncorrelation spectroscopy©稱PCS）又叫動態(tài)激光散射法 （DLS）,準(zhǔn)彈性光散射法（QELS）,測量范圍一般 為22000nm的顆粒.在數(shù)據(jù)分析過程中，假設(shè)顆 粒都是各向同性的和球形的.南于許多微粉制造 商已經(jīng)批量生產(chǎn)小于1gm的產(chǎn)品，故在此作一簡 單介紹.該法是八十年代末出現(xiàn)的一種分析納米及亞 微米顆粒粒度的方法，目前已日趨成熟 將到國 際社會的廣泛認(rèn)可，在國內(nèi)也開始普遍應(yīng)用.國 際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1so)已于1996年制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 測量方法ISO13321:1996(E),中國也已在2003

11、年制 訂了等同采用ISO13321:1996(E)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19627-2005粒度分析一一光子相關(guān)光譜法. 光子相關(guān)光譜法所用儀器稱之為光子相關(guān)光 譜儀或動態(tài)光散射儀.該儀器采用動態(tài)光散射原 l_2o12年第2期(總第256期)I磨料磨具通訊I理和光子相關(guān)光譜技術(shù)，根據(jù)顆粒在液體中的布 朗運動的速度測定顆粒大小.小顆粒布朗運動速 度快，大顆粒布朗運動速度慢.激光照射這些顆 粒，不同大小的顆粒將使散射光發(fā)生快慢不同的 漲落起伏.通過精確測量顆粒散射光強與時間的 函數(shù)關(guān)系以測定擴(kuò)散系數(shù)，系統(tǒng)利用光強探測器 檢測液體中顆粒由于布朗運動而產(chǎn)生的散射光強 度隨時問的變化，應(yīng)用光譜相關(guān)分析技術(shù)

12、計算表 征布朗運動的擴(kuò)散系數(shù)，顆粒粒度及其分布.因 此該儀器具有原理先進(jìn)，精度極高的特點，從而 保證了測試結(jié)果的真實性和有效性，是納米級顆 粒粒度測定的首選儀器.其特點是快速，準(zhǔn)確， 分辨率高.目前已廣泛應(yīng)用于納米材料和生物醫(yī) 藥等行業(yè).例如,某型號儀器的部分參數(shù)如下：粒度測量范圍：15000nnl鋼0量時問:30180s域以上) 樣品溫控范圍：0(90± 0.1)?粒度分布：可區(qū)別平均粒度比大于2.5的兩個峰?數(shù)據(jù)輸出：平均粒徑粒度分布，擴(kuò)散系數(shù)及平均分子量等 幾種儀器的比較(1)顆粒圖像處理儀原理:顯微鏡方法與數(shù)字圖像處理技術(shù)相結(jié)合.理論測量范圍：0.51200gm

13、.優(yōu)點:分辨率高，可觀察顆粒形貌和狀態(tài).缺點:操作比較麻煩，結(jié)果易受操作人員影響,不宜測量分布范圍寬的樣品.沉降儀f包括重力沉降，離心沉降，光透沉降，沉降管移液管等)原理:沉降原理，llStokes原理，根據(jù)顆粒的沉降速度測量顆粒的大小.理論測量范嗣：離t2,沉降:0.0110nm;靜置沉降:2100gm.優(yōu)點:原理直觀，造價較低.缺點:操作復(fù)雜，結(jié)果受環(huán)境和操作者影響I磨料磨具通訊I肋rasivesNewS冒疊嗣曩較大，重復(fù)性較差.(3)包裝好后要用天平復(fù)稱，并確認(rèn)標(biāo)簽書(3)庫爾特(電阻法)顆粒計數(shù)器寫是否正確，確認(rèn)包裝不漏料； 原理:小孑L電阻原理.(4)塑料袋包裝的，標(biāo)簽貼在第二層，生

14、產(chǎn) 理論測量范圍：0.4256I.tm.負(fù)責(zé)人確認(rèn)無誤，上交人庫.優(yōu)點:分辨率高，重復(fù)性好，操作較簡便.缺點:易堵孔，動態(tài)范圍小，不宜測量分布范圍寬的樣品，如水泥等.(4)靜態(tài)激光粒度儀原理:根據(jù)光的散射現(xiàn)象，即顆粒越小散射角越大的現(xiàn)象(可稱為靜態(tài)光散射).理論測量范圍：0.52000m.優(yōu)點:動態(tài)范圍大，測量速度快，操作簡便，重復(fù)性好.缺點:分辨率低，不宜測量粒度均勻性很好的粉體.(5)光子相關(guān)光譜儀原理:根據(jù)微小顆粒在液體中做布朗運動，造成溶液中局部顆粒濃度變化，從而引起散射光的強度隨時間變化，通過分析散射光的自相關(guān)性,推算顆粒的運動速度，最終測知顆粒大小.理論測量范圍：22000nm(2

15、m).3.1.4 晶形檢測一般用生物顯微鏡或顆粒圖像處理儀即可滿足要求.如要仔細(xì)檢測細(xì)粒度的晶形，則需電子顯微鏡(見第一節(jié)).3.1.5 雜質(zhì)檢測可按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T79901998中指定的方法(見第一節(jié)).4包裝入庫除上述標(biāo)準(zhǔn)中所述的內(nèi)容之外，在具體操作中有如下建議：(1)包裝前將成品料攤在包裝紙上充分?jǐn)嚢杈鶆颍?2)一千克拉及以上的用托盤天平稱量,千克拉以下的用扭力天平稱量，或用相應(yīng)稱量 范圍的電子秤稱量.每次稱量前都要調(diào)準(zhǔn)天平的 零點，每次稱量都要稱量皮重，稱量誤差小于0.1%:5研磨膏金剛石研磨膏是由金剛石微粉，載體和分散 劑等材料按一定比例精制加工而成.根據(jù)不同用途 可分為油溶性研磨

16、膏和水溶性研磨膏(表15)，其 軟硬程度又可在很大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié).油溶性研 磨膏常用來加工硬質(zhì)合金，磨具，刃具等較硬的 金屬.水溶性研磨膏大多用于加工非金屬硬脆材 料,如各種寶石，陶瓷,玻璃等工藝品.用粗磨 粒制造的研磨膏，磨削效率高但工件粗糙度大； 用細(xì)磨粒制造的研磨膏，磨削效率低但工件粗糙 度小表15不同研磨膏性能對比T件對金屬種類研磨效率散熱性潤滑性加丁材料 清洗腐蝕水非金屬溶好差易有刈硬脆性油硬金屬,溶低差好難無合金及碳化物，氮性化物等本節(jié)資料主要取自中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T80021999超硬磨料制品人造金剛石或立方氮化硼研磨膏和朱山民，陳巳珊編著的 金剛石磨具制造一書的有

17、關(guān)部分，作者在此深表謝忱.5.1 技術(shù)指標(biāo)這里介紹中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T 8002-1999超硬磨料制品人造金剛石或立方氮化硼 研磨膏的技術(shù)指標(biāo).5.1.1 品種代號及用途品種代號及用途見表16.表16研磨膏品種代號及用途代號品種用途主要用于重負(fù)荷機械研磨，拋光硬質(zhì)合金，合0油溶性 金鋼，高碳鋼等高硬材料制作.W水溶性主要用于金相，巖相試樣的精研等2o12年第2期（總第256期）EI5.1.2 標(biāo)記及示例 *I111ta$iwe$Mews含暈粒度磨料示例:水溶性，磨料MSD,粒度M8/12，磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8的人造金剛石研磨膏標(biāo)記如下：WMSD8/12X85.1.3 技術(shù)要求5.1

18、-3.1所用磨料應(yīng)符合JB/T799o定.5.1_3.2粒度和顏色應(yīng)符合表17的規(guī)定表17研磨膏不同粒度的顏色標(biāo)記粒度顏色粒度顏色M0/0.5 淡黃 M4/8玫瑰紅MO/1M5/10黃M0.5/1M6/12艷紅M0.5 兒.5M8/12草綠M0/2M8/16朱紅M1/2M10,20M1.5/3 綠 M12/22 赭石M2,4M20/30 紫M2.5/5 翠蘸 M22/36 灰M3/6M36/54 里-1,5_1.3.3磨料百分含量見硼 精磨料含量換算對照表（表18）.表18研磨膏磨料含量換算對照表質(zhì)量單管重量,g粒度 5102040802005001000 分?jǐn)?shù)/%每管磨料含量/g20.100

19、200.400.801.604.OO10.O020.OO0 0.550.250.501.002.O04.0O10.0O25.O050.00100.501.O02.0O4.0O8.OO20.o050.00100.O000801.604.OO10.0020.000150-250501.002.004.0010.0025.0050.00 100.501.002.004,008.0020.0050.00100.000O.8O1.604.O010.O020.000.5150.250.501.002.004.0010.0025.0050.0010O.5O1.

20、002004.008.0O20.OO50.OOI 00.0000.801.6O4.OO10.O020.000.51.550.250.5O1.0O2.O04.0010.0025.O050.OO100.501.002.004.008.0020. ) )50.00100.002012年第2期(總第256期)續(xù)表18質(zhì)量單管重量,g粒度 5102040802005001000分?jǐn)?shù)/%每管磨料含量/g00盤 01.604.0010.0020.00025O.250.5O1.0O2.0O4.0010.0O25.0050.O0100.5O1.002.O04.OO

21、8.0O20.0050.001o0.0000.801.604.0010.0020.001.535O.250.501.O02.OO4.0O10.0025.0O50.O010O.501.0O2.0O4.008.O020.I)o50.001OO.O000盤 01.604.0010.0020.002-450.250.501.O02.O04.0010.0025.OO50.0010O.5O1.0O2.004.OO8.0O20.0050.001OO.O040-20.40O.801.603-208.0O20.OO40.O02.55100.51.O02.O04.0

22、08.O020.OO50.O01O0.O02O1.o02.o04.OO8.oo16.oo40.o01o0.o02oo.O040-20.400.801.603.208.0O20.0O40.O03610O.51.002.004.0O8.O020.0050.001O0.O04O-20.40O-801.603.208.O020.0040.O0 48100.51.O02.O04.008.0020.0050.001O0.O0201.002.004.0O8.0016.O040.o0loo.00200.O04O.20.400.801.603.208.O020.0040.O05 l0100.51.002.004

23、.008.O020.OO50.001O0.00201.002.004.0O8.0016.O040.00l00.00200.004O-20.400.801.603.208.0020.0040.0()6I2l00.51.002.004.OO8.O020.0050.O0lf)Q .O0201.002.004.008.0016.O040.00l00.00200.O04O-20.400.801.603.208.0020.0O40.O08 l2l00.51.002.004.008.0020.0050001O0.00201.O02.OO4.0O8.OOl6.OO40.0O10O.OO200.O060-300

24、601-202.404.80l2.0030.0060.O0l0 20l50.751.503.006.0Ol2.O030.O075.0O150.O0301.5O3.006.00l2.o024.0060.00l50.00300.OO60300.601.202.404盤 0l2.0030.0O60.O01222l50.751.5O3.006.O0l2.O030.0075.00l50.O0301.503.006.00l2.0O24.0060.OO150.00300.O06O3O0.601.202.404.80l2.O030.0O60.O02030150.751.5O3.OO6.0012.O030.00

25、75.00150.O0301.503.0O6.00l2.0024.O060.00l50.00300.O080.40O.801.603.206.40l6.0O40.0080.002236201.O02.O04.008.00l6.O040.00l00.00200.O0402.004.008.00160O32.O02.O080.00200.O0l磨料磨具通訊lAbrasivesNews國疊宙曩 磨料在研磨膏中應(yīng)均勻分布，不得結(jié)團(tuán). 研磨膏中不得有粗于磨料的雜質(zhì). 外觀質(zhì)量要求(1)裝管應(yīng)充實，不得有氣泡和油斑等.(2)研磨膏顏色應(yīng)均勻一致.商標(biāo)粘貼端正，牢固

26、，標(biāo)志清晰.5_1.3_7規(guī)格及稱量誤差應(yīng)符合表198<3規(guī)定表19規(guī)格及稱量誤差表 規(guī)格/g稱量誤差幢5±0.201020±0.504080 ± 1.00200500 2.0010H00 ±5.005.1.4 檢驗規(guī)則 研磨膏出廠前應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項要求進(jìn)行檢 驗,并附有合格證. 檢驗方法設(shè)備:15002000倍生物顯微鏡f帶目鏡 測微尺1.檢驗a外觀質(zhì)量目力檢查.b粒度,雜質(zhì),分散度的檢驗：從管中擠出少 量研磨膏于載玻片上，用保安刀片刮勻，蓋上玻片 放在顯微鏡下，按JB/T79901998中表2規(guī)定 的放大倍

27、數(shù)進(jìn)行粒度，雜質(zhì)及分散均勻性檢驗. 驗收規(guī)則a一次混料的每種粒度為一批.b每批樣品按GB/T2828的規(guī)定隨機一次正常取樣檢驗合格質(zhì)量水平按表20規(guī)定.5.1.5 標(biāo)志，包裝，運輸，貯存表20檢驗合格質(zhì)量水平按表項目檢驗水平質(zhì)量合格水平(AQL)外觀出2.5單重粗粒顏色S 11.5雜質(zhì) 每管(并)研磨膏的外標(biāo)鑒上應(yīng)有下列標(biāo)志：(1)制造廠名或廠標(biāo)；(2)產(chǎn)品代號；磨料；粒度；(5)含量；(6)制造日期；檢驗印章；所有標(biāo)志必須字跡清晰，美觀，牢固.5.1.5_2研磨膏應(yīng)裝在盒內(nèi)，嚴(yán)防擠壓.5-1.5_3需發(fā)運的產(chǎn)品，應(yīng)包裝牢固，符合有關(guān)運輸規(guī)定.研磨膏應(yīng)貯存在避光處，

28、保存期限自制造之日起 不得超過一年.5.2 工藝流程研磨膏配制工藝流程見圖8.5.3 原材料圖8研磨膏配制工藝流程圖5.3.1 載體載體是承載金剛石微粉的物質(zhì)，它可維持微 粉顆粒呈分散狀態(tài)，且對研具表面黏附力較強. 為便于加工，它的熔點一般低于75.此外，它 與分散劑可按任意比例互溶.在配制油溶性和水 溶性研磨膏時應(yīng)選擇不同的載體，常見載體的性 能見表21.硬脂:又名甘油三硬脂酸脂.無色，無嗅， 無味的粉末或晶體比重0.943，熔點7172C, 是一種中性脂，不溶于水，能溶于乙醴，丙酮， 氯仿，苯，二硫化碳及酒精，在酸或堿的存在下 能水解生成硬脂酸和甘油，可做油溶研磨膏的載 體.十六醇:又名鯨

29、蠟醇，其分子式為C5H31CH.H,白色固體.具有香味，比重0.8176, 2012年第2期（總第256期）田1 表21常用載體性能AbrasivesNewsl磨料磨具通訊1名稱外觀熔點溶解度不溶于水，溶于卜六醇色粉末49-50乙醇，乙醴等 聚乙二醇硬脂酸脂淡黃色固體4950溶于水無色，無味，無不溶于水，能溶硬脂7172c嗅，粉末晶體于乙醴，丙酮等有光澤的白色不溶于水，溶硬脂酸6970 c柔軟小片于苯，丙酮等 乙醇眩 油酸皂咖啡色半固體溶于水 軟脂酸f棕植I酸）F_1色帶珠光鱗片6364 C溶于水 無色，尢嗅有丙醇179c溶于水甜味粘滯液體熔點4950C,不溶于水，溶于乙醇和乙醴.與 乙醇胺油

30、酸皂組成膏體，可做水溶研磨膏的載 體.硬酸脂一卜r油脂:是甘油的一個羥基與硬脂 酸作用而制得.純品為白色蠟狀固體，比重0.97, 熔點5859C,普通品為黃色蠟狀固體，熔點 55c左右，溶于乙醇，有乳化作用.在熱水中攪 拌，冷卻后即成為極細(xì)的中性膏體，可作油溶研 磨膏的載體.t乙醇胺油酸皂：南i乙醇胺和油酸反應(yīng)生 成乙醇胺油酸皂.咖啡色膏體，溶于水，溶化 為深褐色液體與十六醇互溶后組成軟膏，可做水 溶性研磨膏載體.聚乙醇硬脂酸脂：南硬脂酸和環(huán)氧乙烷在氫氧化鈉催化劑的作用下制得的一種淡黃色半 同體,熔點低，熔化后成紅色透明液體，能溶于 水.用它配制的水溶性研磨膏，金剛石分散最均 勻膏體中無氣泡，

31、是配制水溶性研磨膏較理想 的載體.硬脂酸:學(xué)名十八酸.帶有光澤的柔軟小 片，比重0.9408，熔點7O71cjC,不溶于水，溶于苯和丙酮彳散帶酸性，可做油溶性研磨膏的載 體.1.1.2 分散劑分散劑又稱分散介質(zhì)，使金剛石均勻分散形 成膠狀溶液，能降低微粒問的黏合力，防止絮凝 或附聚的物質(zhì)，具有一定黏度.用的載體不同，IE 2o12年第2期（總第256期）分散劑也不同.如用十六醇做載體時，甘油做分 散劑;用聚乙二醇硬脂酸脂做載體時，就用一縮 二乙二醇做分散劑；硬脂作載體時，機油為分散 劑等等.總之，載體與分散劑必須互溶.1.1.3 稀釋劑稀釋劑是將膏體黏度降低的物質(zhì).如水，煤 油等分別為水溶性研

32、磨膏和油溶性研磨膏的稀釋 劑.1.1.4 著色劑著色劑是使各種不同粒度的研磨膏具有不同 顏色，以便使用時鑒別和防止各種粒度研磨膏互 相混雜，在配制研磨膏時加入各種顏色的水溶性 染料或各種油溶性染料.1.1.5 去臭劑如玫瑰香精，尼泊金乙脂，對羥基苯甲酸乙 脂等，能使研磨膏具有一定香味.5.4 水溶研磨膏的西己制5.4.1 水溶研磨膏配方水溶研磨膏配方大體分兩種：一種是以十六 醇和三乙醇胺油酸皂為載體的配方；一種是以聚 乙二醇硬脂酸脂為載體的配方.現(xiàn)舉幾個粒度為 例分別列在表22和表23中,供制作時參考.不同的用途對膏體的軟硬要求不同，主要可通過含水量的多少來調(diào)節(jié).5.4.2 各種原材料用量計算

33、舉例若需400管MO.5/.5的研磨膏，每管裝5g,每管金剛石含量為1ct.原材料用量應(yīng)根據(jù)公式(10)計算M=(10)式中：一各種原材料用量,g;G一所需金剛石的重量,g;IV l 一配方表中各粒度中金剛石質(zhì)量分?jǐn)?shù)；一配方表中各種原材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)按表 22.I磨料磨具通訊IAbrasivesNeWS表22十六醇和三乙醇胺油酸皂為載體的配方金剛石三乙醇胺粒度丙j醇/%十六醇/%蒸儲水/%含量/%油酸皂,%M0,0.5220302523M0.511220302523M0.5/1.5220302523M1/2420302521M1.5/342030252lM2.5,5620302519M3,6620

34、3025l9M5/108203025l7M6/12820302517Ml0/20lO20302515M20/301020302515注:香料另加0.2%,染料另加0.3%.表23聚乙二醇硬脂酸脂為載體的配方 金剛石一縮二乙聚乙二醇硬粒度蒸儲水/% 含量,%二醇/%脂酸脂/%M【)/0.52333332M0.5/12333332M0.511.52333332M1124333231M1.5134333231M2.5/55333230M3/65333230M5/106333130M6/126333130注:著色劑另加 0.1%0.5%.丙三醇=400g十六醇=:600g三乙醇胺油酸皂=500g十六醇

35、=:420g5.4.3 研磨膏配制過程舉例(1)按配料計算，準(zhǔn)確稱取檢查合格的金剛 石微粉于燒杯中.(2)稱取丙三醇用量，加少量丙三醇于盛金 剛石的燒杯中，攪拌成糊狀，使金剛石潤濕后， 再將丙三醇的1/3量加入金剛石中，攪拌成均勻的 懸浮液，并用超聲波發(fā)生器分散1015min,使金 剛石顆粒分散均勻.(3)與此同時，稱取十六醇，三乙醇胺油酸 皂于另一燒杯中，在水浴鍋內(nèi)加熱，熔化成透明 液體.將分散均勻的金剛石懸浮液稍微預(yù)熱， 倒入熔化的載體中，并不斷攪拌.未倒凈的金剛 石用剩余的丙三醇分幾次沖入載體中.(5)將染料倒入水中預(yù)熱后，加入混料燒杯 中，并不斷攪拌.(6)將混料燒杯從水浴鍋中取出冷卻

36、，不停的攪拌，直至冷卻成柔軟細(xì)膩膏體后，加入香料，即配成了水溶性研磨膏.(7)水溶性金剛石研磨膏配好以后，按5g或10g稱量裝人特制的管子中，貼上商標(biāo)，便于保 存和使用，也防止灰塵雜質(zhì)落入膏體中，保證膏 體干凈.5.5 油溶研磨膏的配制5.5.1 油溶研磨膏配方油溶研磨膏配方表見表24.表24油溶研磨膏配方表粒度金剛石含量/%機油/%煤油/%硬脂/%M0.5/12262646MO.5/1.52262646M1/24252546M1.5/34252546M2,44252546M3/66252544M4/86252544M6/126252544M8/166252544M10/208242444M2

37、0/308242444M36/548242444 注:染料另加0.2%.5.5.2 計鼻需M3/6的油溶研磨膏5000ct,相當(dāng)于1000g.根據(jù)公式M=-G百X N(10)1Vl機油=:250g硼旨=下 6044:440g2o122期(總第256期)AbrasivesNewsl磨料磨具通訊I煤油=250gof按每管5g裝管，共裝200管.每管金剛石含量為 1.5et.5.5.3 油溶研磨膏配制過程(I)機油用脫脂棉過濾后，稱取一定重量放 人燒杯中.(2)準(zhǔn)確稱取一定重量的金剛石微粉于一燒杯中，并加入一部分機油攪拌成糊狀，然后將機 油全部倒人其中，使金剛石成懸浮狀溶液，并在 超聲波發(fā)生器中處理

38、1015rain,使金剛石分散均 勻.(3)在另一燒杯中稱取一定重量的硬脂，并 在水溶鍋中加熱，使之熔化(若硬脂雜質(zhì)較多， 可趁熱在脫脂棉中過濾，再稱取重量).(4)將分散好的金剛石懸浮液預(yù)熱后，再將 硬脂倒入其中并不斷攪拌.(5)稱取煤油(預(yù)先用濾紙過濾),將油溶染料加入煤油中，一起倒入機油與硬脂的混合液中并不斷攪拌，直至膏體接近室溫為止.(6)按5g或10g稱量裝人專用的包裝管子 里，貼L商標(biāo)，以便保存和使用.5.6 配置研磨膏的要點(1)首先要檢驗所用微粉的粒度分布，晶形，雜質(zhì)等技術(shù)指標(biāo)是否合格.只有合格的微粉 方可使用.研磨膏用微粉配制而成，所以在配制過 程中,周同環(huán)境和所用工具必須保

39、持干凈，以免 混入大粒劃傷丁件.(3)研磨膏在整個配制過程中應(yīng)該不停地作 不規(guī)則的攪拌，防止金剛石顆粒下沉，避免金剛 石在膏體巾分布不均勻，影響質(zhì)量和使用效果.(4)配制研磨膏的工具如燒杯，玻棒等，應(yīng) 分粒度專用.若同時配制幾種粒度的研磨膏，最 好先配制細(xì)粒度的，而后配制粗粒度的.6研磨液拋光液金剛石研磨液和金剛石拋光液主要區(qū)分在 于金剛石微粉的粒度不同，因而應(yīng)用領(lǐng)域不同. I-口 2012年第2期(總第256期)前者主要是由較粗的微粉制作，用:于快速研磨； 而后者主要是由較細(xì)的微粉制作，用于降低T件 表面的粗糙度.因二者之間沒有嚴(yán)格的分界線， 為便于敘述下文中所說的拋光液實際包括了研磨 液.

40、拋光液是機械拋光技術(shù)中關(guān)鍵要素，其性能 直接影響拋光后的表面質(zhì)量.隨著精密加工的迅速發(fā)展，近年來金剛石拋 光液發(fā)展很快.與研磨膏相比，由于它能迅速帶走加工過程中所產(chǎn)生的熱量及研磨屑，因而更適 宜于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn).金剛石拋光液與硅溶膠相比拋光效率提高 幾倍,表面粗糙度顯著降低.常用它拋光多種難 加工的硬脆材料，例如:SiC,AIO,Si,SiO,CaF2,BeF2,Li3A|O3,Li3GaO3,Tb3GaO12,Gee2, siN,ZrO,等多種晶體及硬盤磁頭彳散晶玻璃等 工件.實驗表明，用Im的拋光液對碳化硅晶體 進(jìn)行拋光,其表面粗糙度JR值可由S0.0nm拋光至 0.91n1q用納米金剛石

41、拋光液加工SiC晶體拋光 后得到的表面粗糙度尺.可達(dá)0.1-0.3D_In.金剛石拋光液性能的要求是較嚴(yán)格的.它應(yīng) 具有研磨 拋光，浸潤，黏附，潤滑，冷卻等多 種性能.金剛石拋光液的主要成分包括金剛石， 水或油和多種添加劑：潤濕劑，分散劑,表面改 性劑，消泡劑，防銹劑以及其他化學(xué)添加劑.多晶金剛石拋光液利用多晶金剛石良好的切 削力和白銳性，在研磨拋光過程中能夠保持高研 磨力而同時不易產(chǎn)生劃傷.由于該產(chǎn)品技術(shù)要求高，附加值高,各生產(chǎn) 單位的工藝基本處于保密狀態(tài).目前尚無統(tǒng)一的 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，因而在這里只能做一原則 介紹.6.1 技術(shù)指標(biāo)由于尚無國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因而不能指 明具體數(shù)值.現(xiàn)

42、將衡量產(chǎn)品性能的幾個方面即金 剛石拋光液的幾個主要技術(shù)指標(biāo)簡述如下.6.1.1 金剛石粒度金剛石粒度應(yīng)符合前述的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是粒度分布應(yīng)該比較集中.因為用拋光液加工的T件一 l磨料磨具通訊lAbrasivesNews國重宙國一 般是比較貴重的，如出現(xiàn)劃痕很可能造成廢品.6.1.2 金剛石濃度金剛石濃度一般控制在1%5%.粒度越細(xì)， 濃度越低.濃度過高會形成料漿，不利于散熱. 當(dāng)然也可在用戶使用前進(jìn)行稀釋.6.1.3 金剛石顆粒的分散性金剛石顆粒應(yīng)該充分分散而無團(tuán)聚，尤其 是不能有大的團(tuán)聚或硬的結(jié)團(tuán).這可用顯微鏡檢 測.6.1.4 拋光液黏度拋光液黏度要適中.太稀會使得它與拋光墊 的黏附力降低，金剛石磨粒容易被甩掉；太黏會 使散熱性降低，并有可能將噴嘴堵塞.液體的黏度一般分為運動黏度和動力黏度， 二者之間有一定的對應(yīng)關(guān)系.對拋光液來說后者 更接近實際使用情況，可用它的數(shù)值作為控制產(chǎn) 品質(zhì)量的指標(biāo)之一.一般要求動力黏度的數(shù)值為 101-103mPa?s.6.1.5 pH 值不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對pH值的要求不同.一般 控制在212之間.當(dāng)然從環(huán)保角度出發(fā)，應(yīng)盡量 接近7為宜.6.1.6 懸浮穩(wěn)定性好的拋光液金剛石顆粒應(yīng)長期穩(wěn)定地懸浮.作為低檔的產(chǎn)品，有輕微的沉淀是難免的，但不 應(yīng)有嚴(yán)重