一种人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法与流程

1.本发明涉及球形类多晶金刚石磨料制备技术领域，尤其涉及一种人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法。


背景技术：

2.当前在3c产品中大量使用的视窗玻璃，蓝宝石玻璃和一部分平面光学器材的平面加工，包括芯片行业的衬底的双平面加工，设备通常采用的是双平面研磨机，研磨盘采用的是铸铁盘，铜盘，玛瑙盘，磨料采用的是单晶金刚石微粉，多晶金刚石微粉。随着应用市场扩大，对生产线的制造水平提出的要求更高，如何“提高产能，降低成本”这个问题摆在所有从事平面加工行业者的面前；
3.采用平面研磨机研磨缺点是，采用铸铁盘，铜盘，玛瑙盘和单晶金刚石微粉进行加工，存在的问题是：单晶金刚石微粉的自锐性低，磨料锐角磨损后材料去除率下降，同时对加工材料表面产生划痕，导致加工速率低，表面粗糙度高，后道工序抛光必须用很长时间才能抛去划痕，对后道精抛工序制成带来很大压力。
4.有部分高价值产品采用多晶金刚石微粉，多晶金刚石微粉自锐性好，在压力的作用下容易破碎，不断产生新的刃口，可以提高加工速率，同时降低表面粗糙度，但多晶金刚石微粉由于制造难度大，产量低，价格非常高，无法大批量应用；
5.因此，通过把很多小粒径的单晶金刚石原晶粉聚合成较大直径的球形磨料，可以在加工过程通过聚合的球形小粒径的金刚石原晶粉不断脱落，产生新的刃口参与磨削，工件产生的压力越大，金刚石原晶粉脱落越快，可以达到提高加工速率，加工速率高于多晶金刚石微粉，同时降低表面粗糙度，达到多晶金刚石微粉的水平；
6.在对球形类多晶金刚石磨料进行加工时，需要高温烧结炉对原料进行高温烧结，现有的高温烧结炉大都是采用电加热的方式进行加热，如果加热筒出现故障，人们需要将其拆卸下来进行维修，由于加热筒体体型较大，质量较重，因此，拆卸较为麻烦，费时费力，加热筒内的隔热的材料，本身较为脆，如果拆卸时晃动较大，还容易造成二次损坏。
7.因此，有必要提供一种人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

8.为解决上述技术问题，本发明是提供一种人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法。
9.本发明提供的一种人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
10.步骤1：按重量份计，将5
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30份纳米硅溶胶陶瓷结合剂，20
‑
40份单晶金刚石微粉，5
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20份碳化硅，5
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20份白刚玉，5
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10份氧化硅粉，5
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10份氧化铝粉混合；
11.步骤2：将步骤1中的粉料添加重量份计的150
‑
200份去离子水，球磨48h；
12.步骤3：将步骤2中的浆料通过造粒设备制作成球状；
13.步骤4：将步骤3中的球状原料放入高温烧结炉内，通过高温烧结成球形磨料。
14.所述步骤4中的高温烧结炉包括u形块、转块、外壳、支撑架、支撑机构、驱动机构、转动机构、密封门机构、液压缸、第一垫块、第二垫块和加热筒体，所述底座上表面一端固定有u形块，所述u形块内壁通过轴销转动连接有转块，所述转块一端固定有有外壳，所述底座上表面一端通过铰链铰接有液压缸，且液压缸的输出端通过铰链与外壳一端铰接，所述底座远离u形块的一端固定有第一垫块，所述外壳底部靠近第一垫块的一端固定有第二垫块，所述外壳内壁转动安装有加热筒体，所述加热筒体外侧转动连接有支撑架，所述支撑架一端安装有支撑机构，所述外壳内壁固定有驱动机构，且驱动机构的动端与支撑架固定连接，所述外壳一端固定有转动机构，所述外壳远离转动机构的一端铰接有密封门机构；
15.所述支撑架包括转环、连接杆、t形条、轨道滑块、转槽和滚子，所述加热筒体外侧通过轴承对称转动连接有转环，两个所述转环之间等距固定有连接杆，所述外壳内壁对称固定有t形条，所述t形条一端开设有倒角，所述转环外侧对称固定有与连接杆相配合的轨道滑块，且轨道滑块与t形条滑动连接，所述轨道滑块内壁对称开设有转槽，所述转槽内壁通过轴承转动连接有滚子，且滚子与t形滑条的侧边滚动连接。
16.优选地，所述单晶金刚石微粉粒径为0.2
‑
1μm。
17.优选地，所述纳米硅溶胶陶瓷结合剂为氧化铝粉液态陶瓷结合剂。
18.优选地，所述造粒设备包括但不限于机械盘式造粒机，注射造粒机，喷雾造粒机。
19.优选地，所述球形磨料为球形聚合金刚石微粉。
20.优选地，所述球形聚合金刚石微粉粒径为1
‑
100μm。
21.与相关技术相比较，本发明提供的人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法具有如下有益效果：
22.本发明提供人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法：
23.1、本发明通过上述制备方法，能够可以根据应用的需求方便的调整结合剂配方，制造出不同硬度，不同粒径的球形金刚石微粉。
24.2、本发明在制备过程中，在进行烧结时，通过第二伺服电机转动带动第一驱动块转动，进而通过六角柱带动第二驱动块转动，使得加热筒体进行转动，配合加热筒体内部的拨料条对物料进行拨动翻滚，从而提高烧结的均匀度和效率，在下料时，通过液压缸可推动外壳进行倾斜，方便物料的下料；
附图说明
25.图1为本发明提供的制备流程图；
26.图2为本发明提供的整体结构示意图之一；
27.图3为本发明提供的整体结构示意图之二；
28.图4为本发明提供的整体内部结构示意图；
29.图5为本发明提供的密封环结构示意图；
30.图6为本发明提供的第一螺纹杆结构示意图；
31.图7为本发明提供的支撑机构结构示意图；
32.图8为本发明提供的蜗杆结构示意图；
33.图9为本发明提供的第二驱动块结构示意图；
34.图10为本发明提供的六角块结构示意图；
35.图11为本发明提供的第一驱动块剖视结构示意图；
36.图12为本发明提供的轨道滑块剖视结构示意图；
37.图13为本发明一个较佳实施例获得的金刚石磨料微观图。
38.图中标号：1、u形块；2、转块；3、外壳；4、支撑架；41、转环；42、连接杆；43、t形条；44、轨道滑块；45、转槽；46、滚子；5、支撑机构；51、固定环；52、固定板；53、固定柱；54、蜗轮；55、第一固定座；56、蜗杆；57、六角旋钮；58、弧形杆；59、固定块；510、滚轮；6、驱动机构；61、第二固定座；62、第一螺纹杆；63、第一伺服电机；64、螺纹套筒；7、转动机构；71、第二伺服电机；72、第一驱动块；73、第一六角槽；74、六角柱；75、弹簧；76、第二驱动块；77、第二六角槽；78、限位槽；79、限位块；8、密封门机构；81、l形块；82、第一门体；83、固定片；84、密封环；85、第二门体；86、安装片；87、第一把手；88、第二把手；9、液压缸；10、第一垫块；11、第二垫块；12、加热筒体；13、拨料条；14、定位槽；15、定位块；16、底座。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
40.请结合参阅图1
‑
12，其中，图1为本发明提供的制备流程图；图2为本发明提供的整体结构示意图之一；图3为本发明提供的整体结构示意图之二；图4为本发明提供的整体内部结构示意图；图5为本发明提供的密封环结构示意图；图6为本发明提供的第一螺纹杆结构示意图；图7为本发明提供的支撑机构结构示意图；图8为本发明提供的蜗杆结构示意图；图9为本发明提供的第二驱动块结构示意图；图10为本发明提供的六角块结构示意图；图11为本发明提供的第一驱动块剖视结构示意图；图12为本发明提供的轨道滑块剖视结构示意图。
41.在具体实施过程中，如图所示，一种人工合成的球形类多晶金刚石磨料制备方法，采用一种高温烧结炉配合完成，本发明的主要特征在于选择了本发明的高温烧结炉，实施例中仅对本产品的一个制备方法进行描述，所述制备方法包括以下步骤：
42.步骤1：按重量份计，将5
‑
30份纳米硅溶胶陶瓷结合剂，20
‑
40份单晶金刚石微粉，5
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20份碳化硅，5
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20份白刚玉，5
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10份氧化硅粉，5
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10份氧化铝粉混合；本领域技术人员应该知晓，本发明的配方重量范围内的任一组分均可实现本发明的制备方法，因此，在此不额外举例进行说明。
43.步骤2：将步骤1中的粉料添加重量份计的150
‑
200份去离子水，球磨48h；
44.步骤3：将步骤2中的浆料通过造粒设备制作成球状；造粒设备为现有技术，在此不做赘述。
45.步骤4：将步骤3中的球状原料放入高温烧结炉内，通过高温烧结成球形磨料。
46.步骤1中的单晶金刚石微粉粒径为0.2
‑
1μm。
47.所述的纳米硅溶胶陶瓷结合剂为氧化铝粉液态陶瓷结合剂，本发明所使用的纳米硅溶胶陶瓷结合剂采用按重量份计的50份纳米级硅溶胶，20份煅烧氧化铝粉，30份去离子水经5h真空搅拌，而成。
48.所述球形磨料为球形聚合金刚石微粉。
49.所述球形聚合金刚石微粉粒径为1
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100μm。
50.参考图2、图3和图4所示，所述步骤4中的高温烧结炉包括u形块1、转块2、外壳3、支撑架4、支撑机构5、驱动机构6、转动机构7、密封门机构8、液压缸9、第一垫块10、第二垫块11和加热筒体12，所述底座16上表面一端固定有u形块1，所述u形块1内壁通过轴销转动连接有转块2，所述转块2一端固定有有外壳3，所述底座16上表面一端通过铰链铰接有液压缸9，且液压缸9的输出端通过铰链与外壳3一端铰接，所述底座16远离u形块1的一端固定有第一垫块10，所述外壳3底部靠近第一垫块10的一端固定有第二垫块11，所述第一垫块10顶部开设有定位槽14，所述第二垫块11底部固定有定位块15，且定位块15与定位槽14插接，所述外壳3内壁转动安装有加热筒体12，所述加热筒体12内壁等距固定有拨料条13，所述加热筒体12外侧转动连接有支撑架4，所述支撑架4一端安装有支撑机构5，所述外壳3内壁固定有驱动机构6，且驱动机构6的动端与支撑架4固定连接，所述外壳3一端固定有转动机构7，所述外壳3远离转动机构7的一端铰接有密封门机构8，在使用时，原料倒入加热筒体12内壁，然后关闭第二门体85，通过加热筒体12对原料进行加热烧结，此为现有的已公开的技术原理上不做赘述，在进行烧结时，通过第二伺服电机71转动带动第一驱动块72转动，进而通过六角柱74带动第二驱动块76转动，使得加热筒体12进行转动，配合加热筒体12内部的拨料条13对物料进行拨动翻滚，从而提高烧结的均匀度和效率，在下料时，通过液压缸9可推动外壳3进行倾斜，方便物料的下料；
51.参考图5、图6和图12所示，所述支撑架4包括转环41、连接杆42、t形条43、轨道滑块44、转槽45和滚子46，所述加热筒体12外侧通过轴承对称转动连接有转环41，两个所述转环41之间等距固定有连接杆42，所述外壳3内壁对称固定有t形条43，所述t形条43一端开设有倒角，所述转环41外侧对称固定有与连接杆42相配合的轨道滑块44，且轨道滑块44与t形条43滑动连接，所述轨道滑块44内壁对称开设有转槽45，所述转槽45内壁通过轴承转动连接有滚子46，且滚子46与t形滑条的侧边滚动连接，加热筒体12通过支撑架4滑动连接在外壳3内壁，且在两个转环41内壁进行转动，实现可加热筒体12可以被转动机构7驱动进行转动，从而提高烧结效率，转环41通过轨道滑块44和t形条43进行滑动，且在轨道滑块44内安装有滚子46，可降低摩擦力。
52.参考图7和图8所示，所述支撑机构5包括固定环51、固定板52、固定柱53、蜗轮54、第一固定座55、蜗杆56、六角旋钮57、弧形杆58、固定块59和滚轮510，靠近密封门机构8的一个所述转环41一侧固定有固定环51，所述固定环51底部固定有固定板52，所述固定板52一侧对称固定有固定柱53，所述固定柱53中部通过轴承转动连接有蜗轮54，所述固定板52一侧对称固定有第一固定座55，两个所述第一固定座55通过轴承转动连接有蜗杆56，且蜗杆56与蜗轮54啮合连接，所述蜗杆56底部固定有六角旋钮57，所述蜗轮54外侧固定有弧形杆58，所述弧形杆58远离蜗轮54的一端固定有固定块59，所述固定块59一侧通过轴销转动连接有滚轮510；
53.参考图3、图6和图7所示，所述驱动机构6包括第二固定座61、第一螺纹杆62、第一伺服电机63和螺纹套筒64，所述外壳3内壁顶部一端固定有第二固定座61，所述第二固定座61中部通过轴承转动连接有第一螺纹杆62，所述第一螺纹杆62一端通过轴承与外壳3转动连接，所述外壳3一侧固定有第一伺服电机63，且第一伺服电机63的输出端与第一螺纹杆62固定连接，所述第一螺纹杆62外侧螺纹连接有螺纹套筒64，且螺纹套筒64与一个所述转环
41顶部固定连接，当人们需要对加热筒体12进行检修时，通过将第一门体82打开，此时通过第一伺服电机63转动带动，进而带动第一螺纹杆62转动，使得第一螺纹杆62带动第一螺纹套筒64滑动一段距离，进而通过支撑架4带动加热筒体12向外移动一段距离，使得支撑机构5可以完全滑出外壳3，并且轨道滑块44不与t形条43脱离，此时人们通过扳手旋转六角旋钮57，从而带动蜗杆56转动，使得蜗杆56带动两个蜗轮54同时反向转动，进而使得两个弧形杆58向外翻转，使得弧形杆58一端的滚轮510慢慢翻转至地面上，直至滚轮510与地面接触后，人们停止转动六角旋钮57，此时通过第一伺服电机63继续转动，进而可通过支撑架4驱动加热筒体12慢慢从外壳3内滑出，而加热筒体12滑出的一端则通过滚轮510进行支撑，而加热筒体12另一端则通过两个轨道滑块44在t形条43上滑动，实现加热筒体12稳定的滑出，从而方便人们对加热筒体12的检修。
54.参考图3、图9、图10和图11所示，所述转动机构7包括第二伺服电机71、第一驱动块72、第一六角槽73、六角柱74、弹簧75、第二驱动块76和第二六角槽77，所述外壳3一端固定有第二伺服电机71，所述第二伺服电机71的输出端穿过外壳3固定有第一驱动块72，所述第一驱动块72中部开设有第一六角槽73，所述第一六角槽73内壁滑动连接有六角柱74，所述第一六角柱74一端开设有倒角，所述第一六角槽73内壁固定有弹簧75，且弹簧75一端与六角柱74固定连接，所述加热筒体12靠近六角柱74的一端固定有第二驱动块76，所述第二驱动块76中部开设有第二六角槽77，且六角柱74与第二六角槽77插接，所述第一六角槽73内壁对称开设有限位槽78，所述六角柱74外侧对称固定有限位块79，且限位块79与限位槽78滑动连接，通过第二伺服电机71转动带动第一驱动块72转动，进而通过六角柱74带动第二驱动块76转动，使得加热筒体12进行转动，配合加热筒体12内部的拨料条13对物料进行拨动翻滚，从而提高烧结的均匀度和效率，并且在对加热筒体12进行检修完成后，加热筒体12复位，如果六角柱74与第二六角槽77不重合，则使得第二驱动块76挤压六角柱74并挤压弹簧75，在第二伺服电机71转动时，驱动六角柱74进行转动，在转动的时候，如果六角柱74与第二六角槽77重合，则六角柱74在弹簧75的弹力下可插进第二六角槽77内即可带动加热筒体12转动。
55.参考图2、图5和图6所示，所述密封门机构8包括l形块81、第一门体82、固定片83、密封环84、第二门体85和安装片86，所述外壳3外侧一端对称固定有l形块81，两个所述l形块81通过轴销铰接有第一门体82，所述第一门体82一端和外壳3一端均固定有固定片83，两个所述固定片83通过螺栓固定连接，所述第一门体82中部开设有出料孔，所述第一门体82靠近加热筒体12的一侧通过轴承转动连接有密封环84，且密封环84与加热筒体12一端接触，所述第一门体82一侧通过铰链铰接有第二门体85，所述第二门体85一侧固定有安装片86，所述安装片86通过螺纹旋钮与第一门体82固定连接，所述第一门体82一侧固定有第一把手87，所述第二门体85一侧固定有第二把手88，在对加热筒体12进行检修时，可将第一门体82打开，在平时使用时，则只需打开第二门体85即可。
56.所述第一伺服电机63和第二伺服电机71均为一种减速电机。
57.本发明的高温烧结炉工作原理：
58.在使用时，原料倒入加热筒体12内壁，然后关闭第二门体85，通过加热筒体12对原料进行加热烧结，此为现有的已公开的技术原理上不做赘述，在进行烧结时，通过第二伺服电机71转动带动第一驱动块72转动，进而通过六角柱74带动第二驱动块76转动，使得加热
筒体12进行转动，配合加热筒体12内部的拨料条13对物料进行拨动翻滚，从而提高烧结的均匀度和效率，在下料时，通过液压缸9可推动外壳3进行倾斜，方便物料的下料；
59.当人们需要对加热筒体12进行检修时，通过将第一门体82打开，此时通过第一伺服电机63转动带动，进而带动第一螺纹杆62转动，使得第一螺纹杆62带动第一螺纹套筒64滑动一段距离，进而通过支撑架4带动加热筒体12向外移动一段距离，使得支撑机构5可以完全滑出外壳3，并且轨道滑块44不与t形条43脱离，此时人们通过扳手旋转六角旋钮57，从而带动蜗杆56转动，使得蜗杆56带动两个蜗轮54同时反向转动，进而使得两个弧形杆58向外翻转，使得弧形杆58一端的滚轮510慢慢翻转至地面上，直至滚轮510与地面接触后，人们停止转动六角旋钮57，此时通过第一伺服电机63继续转动，进而可通过支撑架4驱动加热筒体12慢慢从外壳3内滑出，而加热筒体12滑出的一端则通过滚轮510进行支撑，而加热筒体12另一端则通过两个轨道滑块44在t形条43上滑动，实现加热筒体12稳定的滑出，从而方便人们对加热筒体12的检修。
60.金刚石研磨液球形聚合金刚石微粉球形粒径1
‑
10μm，采用纳米硅溶胶陶瓷结合剂，0.2
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0.5μm单晶金刚石微粉，碳化硅，白刚玉，氧化硅粉，氧化铝粉，聚二乙烯类黏接剂生产，浓度：50
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100％，可应用于蓝宝石玻璃的粗抛工序。
61.采用本发明的方法及装置制备出的磨料表面粗糙度ra为0.005
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0.01μm，在此我们列举一个较佳的实施例的微观图，如图13所示，表面无可见磨纹。
62.本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。
63.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。