[0028] 实施例1:
[0029] (1)取200ml离子水与200ml DMSO1:1均匀混合,再加入32g的PVA,将PVA混合溶液放置在震荡器上震荡35min,然后放于50℃鼓风干燥烘箱溶解5h后,转移至90℃鼓风干燥箱高温溶解1~2h,最后用搅拌机在水浴加热95℃下搅拌溶解7h,直至完全转变为透明无杂质的PVA混合溶液。
[0030] (2)在溶液中加入760g氧化铈磨料,氧化铈磨粒的粒度为0.5微米,同时加入硅烷偶联剂KH570,硅烷偶联剂KH570中质量为12g。使用均质搅拌机或超声波振动仪使混合液充分分散均匀,混合液脱泡在70℃的真空烘箱中脱泡,然后倒入模具中,冰柜中零下20℃凝胶成型,制得预成型磨具毛胚。
[0031] (3)将预成型磨具从冰箱中取出放置于空气中4小时解冻,解冻完成后将预成型磨具放入75%乙醇溶液中14小时置换DMSO。
[0032] (4)预成型磨具放置在180℃的真空干燥箱内8小时。
[0033] (5)将干燥炉中取出的预成型磨具先放置6小时冷却,然后小心的转移至烧结炉,将预成型磨具放置到烧结炉中首先预热,烧结按一定升温曲线从室温加热到300℃,加热时间为200min,然后保温为40min;经过预热后将烧结炉温度在540min内按一定的升温曲线从当前温度加热到1200℃,接着恒定保温60min,然后再将烧结炉温度按一定降温曲线降温到150℃,最后自然冷却。
[0034] (6)将磨具从烧结炉中取出,修整表面,得到高温亚熔融自粘连氧化铈磨粒磨具,表面SEM图如图1所示。
[0035] 实施例2:
[0036] 操作与实施例1基本相同,不同之处在于,步骤(1)中,分别取100ml去离子水+300ml DMSO、120ml去离子水+280ml DMSO、140ml去离子水+260ml DMSO、160ml去离子水+
240ml DMSO、180ml去离子水+220ml DMSO、200ml去离子水+200ml DMSO、220ml去离子水+
180ml DMSO、240ml去离子水+160ml DMSO、260ml去离子水+140ml DMSO、280ml去离子水+
120ml DMSO、300ml去离子水+100ml DMSO均匀混合作为溶剂,再分别加入32g的PVA,将PVA混合溶液放置在震荡器上震荡35min,用搅拌机在水浴加热95℃下搅拌溶解7h,直至完全转变为透明无杂质的PVA混合溶液。
[0037] 结论:DMSO与离子水混合比例大于1.5:1时,PVA溶液溶解度比混合比例为1:1时更高,但是在置换DMSO时无法将DMSO置换不完全,磨具内毛细微孔分布不均匀,会产生较大气泡。在烧结过程中磨粒不均与、磨具密度和强度下降;DMSO与离子水混合比例小于3:7时,由于DMSO太少,在冷冻凝胶过程中,发生表面结冰现象,干燥后,表面有裂纹产生,对磨具的防冻效果不佳;当DMSO比例与离子水混合比例1:1时,混合溶液凝胶效果最好,易于置换DMSO,制成磨具磨粒分布均匀,排列紧致。
[0038] 实施例3:
[0039] 操作与实施例1基本相同,不同之处在于,步骤(1)中的PVA含量分别是24g、26g、18g、30g、32g、34g、36g、38g、40g,测试在其他条件不变的情况下,不同PVA含量的溶液所制得的预成型磨具毛胚的内部磨粒分布情况,当PVA在干燥的磨具毛胚干重比率超过5wt%时,胶水过多,导致磨具毛胚内部磨粒分布不均匀,磨粒间间隙变大,烧结后体积收缩严重;
当PVA在干燥的磨具毛胚干重比率小于2.5wt%时,磨粒间没有获得较好的粘结,所制备的磨具胚体干燥后,粉末化严重;当PVA含量在32g是磨具内部颗粒分布为最佳。
[0040] 实施例4:
[0041] 操作与实施例1基本相同,不同之处在于,步骤(5)中的最高烧结温度分别是1100℃,1150℃,1200℃,1250℃,1300℃,1350℃,1400℃,1450℃,1500℃。测试不同最高烧结温度条件下,磨具的抗拉强度和抗折强度,对应关系图如图2所示,从图中可以看出,最高烧结温度低于1200℃磨具的抗拉强度和抗折强度低,磨具磨损快,当最高烧结温度在1200~1400℃时,磨具抗拉强度和抗折强度逐步提高,抗拉强度保持在90~141kg/cm2,抗折强度保持在20~42kg/cm2,磨具强度高,磨削发生重结晶,晶体变大,磨具性能改变明显,磨削性能变差。
[0042] 实施例5:
[0043] 将所用磨料换成氧化铝颗粒,粒度为0.2微米。
[0044] (1)取100ml离子水与100mlDMSO1:1均匀混合,然后加入16g的PVA,将PVA混合溶液放置在震荡器上震荡35min,用搅拌机在水浴加热95℃下搅拌溶解7h,直至完全转变为透明无杂质的PVA混合溶液。
[0045] (2)在溶液中加入600g氧化铝磨料,同时加入硅烷偶联剂KH570,硅烷偶联剂KH570中质量为6g。使用均质搅拌机或超声波振动仪使混合液充分分散均匀,混合液脱泡在70℃的真空烘箱中脱泡,然后倒入模具中,冰柜中-20℃凝胶成型,制得预成型磨具毛胚。
[0046] (3)将预成型磨具从冰箱中取出放置于空气中4小时解冻,解冻完成后将预成型磨具放入75%乙醇溶液中14小时置换DMSO。
[0047] (4)预成型磨具放置在180℃的真空干燥箱内8小时。
[0048] (5)将干燥炉中取出的预成型磨具先放置6小时冷却,然后小心的转移至烧结炉,将预成型磨具放置到烧结炉中首先预热,烧结按一定升温曲线从室温加热到300℃,加热时间为200min,然后保温为40min;经过预热后将烧结炉温度在720min内按一定的升温曲线从当前温度加热到1350℃,接着恒定保温60min,然后再将烧结炉温度按一定降温曲线降温到200℃,最后自然冷却,取出磨具,得到烧结磨具。
[0049] 修整磨具表面,得到高温亚熔融自粘连氧化铝磨粒磨具,表面SEM如图3所示,氧化铝磨料硬度比氧化铈硬,适合用作硬脆多晶材料的硬磨盘。
[0050] 实施例6:
[0051] 本实例讲述了氧化锆高温亚熔融自粘连磨粒磨具加的制作。
[0052] (1)取200ml离子水与200ml DMSO1:1均匀混合,然后加入35g的PVA,将PVA混合溶液放置在震荡器上震荡35min,用搅拌机在水浴加热95℃下搅拌溶解7h,直至完全转变为透明无杂质的PVA混合溶液。
[0053] (2)在溶液中加入780g氧化锆磨料,氧化锆磨粒的粒度为30nm,同时加入硅烷偶联剂KH570,硅烷偶联剂KH570中质量为15g。使用均质搅拌机或超声波振动仪使混合液充分分散均匀,混合液脱泡在70℃的真空烘箱中脱泡,然后倒入模具中,冰柜中零下20℃凝胶成型,制得预成型磨具毛胚。
[0054] (3)将预成型磨具从冰箱中取出放置于空气中4小时解冻,解冻完成后将预成型磨具放入75%乙醇溶液中14小时置换DMSO。
[0055] (4)预成型磨具放置在180℃的真空干燥箱内8小时。
[0056] (5)将干燥炉中取出的预成型磨具先放置6小时冷却,然后小心的转移至烧结炉,将预成型磨具放置到烧结炉中首先预热,烧结按一定升温曲线从室温加热到300℃,加热时间为200min,然后保温为40min;经过预热后将烧结炉温度在600min内按一定的升温曲线从当前温度加热到1250℃,接着恒定保温60min,然后再将烧结炉温度按一定降温曲线降温到200℃,最后自然冷却。
[0057] (6)将高温亚熔融自粘连氧化锆磨粒磨具从烧结炉中取出,修整表面,完成制作,表面SEM图,如图4所示,氧化锆磨粒硬度高,高温亚熔融自粘连氧化锆磨粒磨具适合硬脆材料的精磨。
[0058] 实施例7:
[0059] 将实施例1得到的高温亚熔融自粘连磨粒磨具贴在nanopoli-100平面抛光机上,如图5所示,对氮化铝基片进行抛光,转速为80rpm,载荷为40KPa,加工1小时后,表面粗糙度Ra从51.5nm下降到11.2nm,白光干涉表面形貌图如图6所示。
[0060] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。