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        金剛石研磨膏及制作流程

        2018-04-19 17:25?來源:鑫啟點金剛石工具

        金剛石研磨需是由金剛石微粉、載體和分散劑等材料精心配制而成的一種膏體。屬于軟質磨具,有油溶研磨膏和水溶研磨膏之分。但在研磨過程中,都是不規則的磨粒,借助研磨劑的潤滑作用,使磨粒進行滾動,從而使工件表面產生大量壓痕,這些凸起的壓痕又被后來的磨粒擠壓切除,形成研屑,使研磨過程不斷進行下去。研磨速度高,磨粒滾動快,磨粒尖端壓進被加工材料的頻率也高,所以切削率高。但研磨速度不宜過大,以保證研磨膏不被甩出,并能均勻分布在整個研具表面。提高切削率可以調整磨料粒度來滿足。磨粒粗,效率高,光潔度低;磨粒細,效率低,光潔度高,因此在實際使用中,常常分粗、精研磨。

        由于油溶研磨膏和水溶研磨膏分別用油和水作稀釋劑,雖然研磨方式相同,但研磨效果并不一樣,油溶研磨膏潤滑效果好,光潔度高。有的油在研磨過程中還能和金屬表面形成一層極薄的氧化膜,減少研磨阻力,還能吸收由于研磨而產生的熱量。適用于金屬工件,如硬質合金、高硬材料的零件、儀器儀表、量具、刃具、模具等的研磨和拋光。水溶性研磨膏用水作稀釋劑,水對金屬有腐蝕作用,所以水溶性研磨膏大多數應用在非金屬如玻璃、陶瓷、寶石、瑪瑙等制件的拋光和研磨。水的粘性小,研屑容易排出,研磨效率高,表面光潔度好,根據需要可任意選擇。,可以參考金剛石磨塊的資料,

        研磨膏配制工藝流程:

        金剛石微粉→稱量→松散→加分散劑→超聲波分散→加載體→加稀釋劑、著色劑→攪拌至冷卻→裝管

        金剛石研磨膏及制作流程

        多晶金剛石研磨膏

        金剛石研磨膏及制作流程

        單晶金剛石研磨膏

        金剛石研磨膏及制作流程

        金剛石微粉

        原材料

        研磨膏的原材料較多,總共分為六大類:

        一、金剛石微粉:

        在研磨過程中起研磨作用的物料。尺寸范圍在W40~W0.5微米之間,共分十二個粒度號,根據研磨工件的光潔度要求,在W40~W0.5規格中選取。它是通過球磨、水選分級等工序制取。其質量必須符合JR2808-79人造金剛石磨料標準。

        二、載體:

        在膏體中承載金剛石微粉的一種物質,使金剛石微粉在膏體中分散均勻后,不再流動或聚集,在研磨過程中使金剛石能附著于研具表面,進行研磨,不易被高速運轉的研磨機甩出。因此載體必須是熔點較低的固體或半固體。加熱易熔化,且能與分散劑以任意比例互溶,冷卻后則變為較軟的膏體。載體有水溶和油溶兩種,各種高級脂肪酸,高級脂肪醇,脂肪等都可作為研磨膏的載體。常見的載體及技術條件見表7一1。

        表7-1 原材料技術條件

        名稱

        外觀

        熔點

        溶解度

        十六醇

        白色粉末

        49~50℃

        不溶于水,溶于乙醚和乙醇

        聚乙二醇硬脂酸脂

        淡黃色半固體

        49~50℃

         

        硬脂

        無色、無味、無臭、粉末晶體

        71~72℃

        不溶于水,溶于乙醚和丙酮

        硬脂酸

        有光澤的柔軟小片

        70~71℃

        不溶于水,溶于苯和丙酮

        三乙醇胺油酸皂

        咖啡色半固體

         

        溶于水

        軟脂酸 (棕櫚酸)

        白色帶珠光鱗片

        63~64℃

        溶于水

        丙三醇

        無色無臭有甜味粘滯液體

        17.9℃

        溶于水

        (一)硬脂:又名甘油三硬脂酸酯。無色、無臭,無味的粉末或晶體,比重0.943,溶點71-72℃,是一種中性脂,不溶于水,能溶于乙醚、氯仿、丙酮、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,可做油溶研磨音的載體。

        (二)十六醇;又名鯨蠟醇,其分子式為C5H31CH2OH白色固體。具有香味,比重0.8176,熔點49~50℃,不溶于水,溶于乙醇和乙醚,與三乙醇胺油酸皂組成膏體,可做水溶研磨膏的載體。

        (三)硬脂酸——甘油脂: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58~59℃,普通品為黃色蠟狀固體,熔點55℃左右,溶于乙醇,有乳化作用。在熱水中攪拌,冷卻后即成為極細的中性膏體,可作水溶研磨膏的載體。

        (四)三乙醇胺油酸皂:由三乙醇胺和油酸反應生成三乙醇胺油酸皂,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。

        (五)聚乙二醇硬脂酸酯:由硬脂酸和環氧乙烷在氫氧化鈉催化劑的作用下制得的一種淡黃色半固體,熔點低,熔化后成紅色透明液體,能熔于水。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,是配制水溶性研磨膏較理想的載體。

        (六)硬脂酸:學名十八酸。帶有光澤的白色柔軟小片,比重0.9408,熔點70~71℃,不溶于水,溶于苯和丙酮,微帶酸性,也可作油溶性研磨膏的載體。

        三、分散劑

        又稱分散介質,使金剛石均勻分散形成膠狀溶液,能降低微粒間的粘合力,防止絮凝或附聚的物質,具有一定粘度。用的載體不同,分散劑也不相同。如用十六醇作載體時,甘油作分散劑:用聚乙二醇硬脂酸酯作載體時,就用一縮二乙二醇作分散劑: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。

        四、稀釋劑:

        將膏體粘度降低的物質。如水、煤油等分別為水溶性研磨膏和油溶性研磨膏的稀釋劑。

        五、著色劑:

        為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音互相混雜,在配制研磨膏時加入各種顏色的水溶性燃料或各種顏色的油溶性燃料。

        六、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。

        2研磨膏配制

        第一節已經介紹金剛石研磨膏由金剛石微粉、載體、分散劑.

        稀釋劑等組成.它們各自起著不同的作用。本節將專門介紹載體

        和研磨膏的配制過程。

        一、載體的配制

        載體分油溶性載體和水溶性載體兩種。研磨膏載體配制原料硬脂酸、十六醇;但聚乙二醇硬脂酸脂可能需要自己合成。

        (一)聚乙二醇硬脂酸脂的合成:

        1、原理:硬脂酸和環氧乙烷在催化劑氫氧化鈉的作用下,在160℃和2千克/cm2的壓力下發生聚合反應,生成聚乙二醇硬脂酸脂。反應式如下:

        RCOOH +nC2H4O→RCO(OCH2CH2)nOH

        試驗證明n=5左右,其產品用于配制金剛石研磨膏效果較好。

        2、配料計算:根據反應釜的大小,按上述反應方程式計算各種反應物的投料量:

        硬脂酸 568g

        環氧乙烷 440g

        氫氧化鈉 2--4g

        環氧乙烷因操作時放氣要損失一部分,故多稱取10--20g。

        3、儀器:

        聚乙二醇硬脂酸脂的合成裝置

        4、操作工藝:

        (1)將環氧乙烷小心注入鋼桶中,擰緊螺帽,緊固在設備上。將硬脂酸和氫氧化鈉倒入反應釜中加熱熔融,然后將反應釜緊固在設備上。

        (2)反應前嚴格檢查各螺帽是否擰緊,閥門是否關閉,防止任何漏氣現象。

        (3)加熱反應釜,待硬脂酸全部熔融之后,開動攪拌機攪拌。環氧乙烷同時在水浴中加熱。

        (4)待反應釜中溫度升至110℃左右時,停止加熱,熄滅一切火源,放氣幾次。即每次先通入一部分環氧乙烷到反應釜內,然后關閉閥門,擰開反應釜上的小加料口螺帽。

        (5)繼續加熱反應釜,待溫度升至140℃~160℃時,打開閥門,使環氧乙烷進入反應釜內,反應在釜內進行。在反應過程中隨時調節反應釜的加熱溫度和小鋼桶的水浴溫度,使反應釜內的溫度維持在160℃左右,壓力在1.9~2千克/平方厘米。

        (6)當反應快結束時,壓力逐漸降低,當壓力將至零時,說明環氧乙烷已用完,反應已完成,可停止加熱和攪拌,拆卸裝置,將料取出,反應為3--4小時。產物為一深黃色溶液,冷卻為一淡黃色柔軟固體。

        (二)三乙醇胺油酸皂

        三乙醇胺油酸皂是用油酸和三乙醇胺來合成。按三乙醇胺:油酸=149.15:282.45的關系,可計算出油酸用量為100時,則三乙醇胺用量為52.8.準確稱取用量放置于同一燒杯中,并放入水浴鍋中加熱,水沸騰后,繼續加熱10分鐘,取出冷卻則為膏體。

        (三)三乙醇胺棕櫚酸

        三乙醇胺棕櫚酸是由三乙醇胺與棕櫚酸直接反應而來。按分子量比,三乙醇胺:棕櫚酸=149.15:256.43。計算出棕櫚酸為100時,三乙醇胺則為58.2.準確稱取他們的用量,放入同一燒杯中,并將放在電爐上直接加熱,物料融化后直接加熱,當溫度達到170℃時,停止加熱,冷卻后成為固體硬脂酸狀的物體。

        二、水溶研磨音的配制

        (一)水溶研磨膏配方目前有兩種,一種是以十六酵和三乙

        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,分別列在表7一2和表7一3中。

        表7--2

        粒度

        金剛石含量

        丙三醇

        十六醇

        三乙醇胺油酸皂

        蒸餾水

        香精另外加0.2%

        染料另外加0.3%

        W0.5

        2

        20

        30

        25

        23

         

        嫩黃

        W1.0

        2

        20

        30

        25

        23

         

        W1.5

        2

        20

        30

        25

        23

         

        桔紅

        W2.5

        4

        20

        30

        25

        21

         

        玫瑰紅

        W3.5

        4

        20

        30

        25

        21

         

        朱紅

        W5

        6

        20

        30

        25

        19

         

        翠蘭

        W7

        6

        20

        30

        25

        19

         

        艷蘭

        W10

        8

        20

        30

        25

        17

         

        黃綠

        W14

        8

        20

        30

        25

        17

         

        W20

        10

        20

        30

        25

        15

         

        W28

        10

        20

        30

        25

        15

         

        W40

        10

        20

        30

        25

        15

         

        表7--3

        產品規格

        平均顆粒尺寸(微米)

        顏色標識

        濃度

        W0.25

        ≤0.25

        無色

        中等標準高

        W0.5

        ≤0.5

        淺黃

        中等標準高

        W1

        0.5-1.0

        中等標準高

        W1.5

        1.0-1.5

        草綠

        中等標準高

        W2.5

        1.5-2.5

        中等標準高

        W3.5

        2.5-3.5

        翠藍

        中等標準高

        W5

        3.5-5

        中等標準高

        W7

        5-7

        玫瑰紅

        中等標準高

        W10

        7-10

        艷紅

        中等標準高

        W14

        10-14

        朱紅

        中等標準高

        W20

        14-20

        中等標準高

        W28

        20-28

        中等標準高

        W40

        28-40

        中等標準高

        (二)各種原材料用量計算舉例

        若需400克拉W3.5的研磨膏,原材料用量應根據公式

        M=GxN/N1計算

        式中:M—一各種原材料用量(克)

        G——所需金剛石的重量(克)

        N1——配方表中各粒度中金剛石百分含量

        N——配方表中各種原材料百分含量按表7一2:

        丙三醇=80x2/4=400(克)

        十六醇=80x30/4=600(克)

        三乙醇胺油酸皂=80×25/4=500(克)

        蒸餾水=80×21/4=420(克)

        按每管裝5克,共裝400管,每管金剛石含量為1克拉。`

        (三)研磨膏配制過程舉例:

        1.按配料計算,準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,攬拌成均勻的懸浮液,并用超聲波發生器分散10-15分鐘,

        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,

        在水溶鍋內加熱,熔化成透明液體。

        4.將分散均勻的金剛石懸浮液稍微予熱,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,不停的攪拌,直至冷卻成柔軟細膩的膏體,加入香料,即配成水溶性研磨膏。

        7.水溶性金剛石研磨膏配好以后,按5克或10克稱量裝入特質的管子中,貼上商標,便于保存和使用,也防止灰塵雜質落入膏體中,保證膏體干凈。

        三、油溶研磨膏的配制

        (一)油溶研磨膏配方表(見表7--4)

        表7--4油溶研磨膏配方

        材料名稱

        百分比%

        粒度

        磨料

        分散劑

        載體

        著色劑另外加0.1~0.5%

        金剛石微粉

        一縮二乙二醇

        聚乙二醇

        W0.5

        2

        33

        33

        32

         

        W1

        2

        33

        33

        32

         

        W1.5

        2

        33

        33

        32

         

        W2.5

        4

        33

        32

        31

         

        W3.5

        4

        33

        32

        31

         

        W5

        5

        33

        32

        30

         

        W7

        5

        33

        32

        30

         

        W10

        6

        33

        31

        30

         

        W14

        6

        33

        31

        30

         

        粒度

        JR含量

        機油

        煤油

        硬脂

        染料另外加0.2%

        W0.5

        2

        26

        26

        46

        嫩黃

        W1

        2

        26

        26

        46

        W1.5

        4

        25

        25

        46

        桔紅

        W2.5

        4

        25

        25

        46

        玫瑰紅

        W3.5

        4

        25

        25

        46

        朱紅

        W5

        6

        25

        25

        44

        翠蘭

        W7

        6

        25

        25

        44

        艷蘭

        W10

        6

        25

        25

        44

        黃綠

        W14

        6

        25

        25

        44

        W20

        8

        24

        24

        44

        W28

        8

        24

        24

        44

        W40

        8

        24

        24

        44

        (二)計算:需W5的油溶研磨膏300克拉,相當于60克。

        根據公式M =

        機油=60x25/6=250(克)

        硬脂=60x44/6=440(克)

        煤油=60x25、250(克)

        (三)油溶研磨膏配制過程

        1、機油用脫脂棉過濾后,稱取一定重量放入燒杯中。

        2、準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,然后將機油全部倒入其中,使金剛石成懸好狀溶液,并在超聲波發生器中處理10~l5分鐘,使金剛石分散均勻。

        3、在另一燒杯中稱取一定重量的硬脂,并在水浴鍋中加熱,使之熔化(若硬脂雜質較多,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熱后,再將硬脂倒入其中并

        不斷攪拌。

        5、稱取煤油(預先用濾紙過濾),將油溶染料加入煤油中,一起倒入機油與硬脂的混合液中不斷攪拌,直至成為膏體為止。

        6、按5克或10克稱量裝入專用的包裝管子里,貼上商標,

        以便保存和使用。

        金剛石研磨膏及制作流程

        金剛石研磨膏

        四、配制研磨膏的要點

        (一)研磨膏用微粉配制而成,所以在配制過程中,周圍環境和所用工具必須保持干凈,以免混入大粒劃傷工件。

        (二)研磨膏在整個配制過程中應該不停地作不規則的攪拌,防止金剛石顆粒下沉,避免金剛石在膏體中分布不均勻,影響質量和使用效果。

        (三)配制研磨的工具如燒杯、玻棒等,應分粒度專用。若

        同時配制幾種粒度的研磨膏,最好先配制細粒度的,而后配制粗

        粒度的。

         

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