一种基于低温冷却的金刚石抛光盘的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种基于低温冷却的金刚石抛光盘。

背景技术：

金刚石具有独特的物理化学性能，除了可用于首饰，在科学技术领域同样有着重要的应用，例如在化学电气领域制作稳定的电极、传感器和半导体器件，在光学领域用于制作分析或高能设备的光学器件，在电子领域用于制作高能粒子探测器，在机械领域用于制作刀具和拉丝模具等。抛光是目前金刚石机械加工最有效的技术手段。超光滑低损伤的表面抛光质量是金刚石抛光技术的不懈追求，也是相关金刚石器件的技术要求。通用的金刚石抛光在常温环境下采用金刚石研磨粉作为磨料对金刚石表面进行抛光，金刚石研磨粉参与金刚石表面的抛光过程。这种常温下金刚石粉抛光金刚石表面的方法，其实质是金刚石的对研，该方法的去除率较高，可达100μm/min，但是研磨获得的表面质量难以满足相关技术要求，而且，该方法对去除量，尤其是小去除量难以控制。

采用铁质研磨盘研磨金刚石，在接触区域的高温下，金刚石材料的受扩散、氧化、石墨化等作用进行去除。常温条件下，金刚石与铁之间的摩擦比较剧烈，金刚石材料表层的作用区域较大，金刚石去除较快，但不利于获得高质量表面。而低温条件下，金刚石材料与铁之间的去除效率受抑制，去除量极小，仅为每小时几十纳米量级，能够获得高质量表面。

当前，亟需发展一种基于低温冷却的金刚石抛光盘。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于低温冷却的金刚石抛光盘。

本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘，其特点是，所述的金刚石抛光盘包括金属盘、隔热垫和转接板，金属盘嵌于隔热垫的上部，隔热垫的下部连接转接板；

所述的金属盘内有液氮腔，金属盘上表面开有注入液氮的液氮口，液氮腔内有支撑柱；

所述的转接板内有轴孔，用于安装外接电极的转轴。

所述的金属盘的材料为铁、钴、镍、钛、钨或锆中的一种。

所述的隔热垫的材料为市售的耐低温隔热保温材料。

本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘中的金属盘材料是能够与金刚石发生亲和作用的金属。本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘中的隔热垫具有足够的厚度来隔绝液氮腔里的液氮对电动机转动的影响。本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘中的金属盘、隔热垫或转接板的外周留有螺纹孔，用于做动平衡装调。

本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘采用液氮低温冷却的方式辅助金属盘抛光金刚石，在抛光过程中不需要添加金刚石磨料，金刚石材料的去除量极小，仅为每小时几十纳米量级。

附图说明

图1为本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘结构示意图；

图中，1.金属盘2.隔热垫3.转接板4.液氮口5.液氮腔6.支撑柱7.轴孔。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例详细说明本发明。

以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。

本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘包括金属盘1、隔热垫2和转接板3，金属盘1嵌于隔热垫2的上部，隔热垫2的下部连接转接板3。

所述的金属盘1内有液氮腔5，金属盘1上表面开有注入液氮的液氮口4，液氮腔5内有支撑柱6。

所述的转接板3内有轴孔7，用于安装外接电极的转轴。

所述的金属盘1的材料为铁、钴、镍、钛、钨或锆中的一种。

所述的隔热垫2的材料为市售的耐低温隔热保温材料。

实施例1

本实施例中的基于低温冷却的金刚石抛光盘的具体结构和尺寸如下：

a.金属盘1的材料为纯铁，纯铁牌号dt4e，金属盘外径250mm，高35mm，中间留有直径60mm孔径的液氮口4。

b.隔热垫2的耐低温隔热保温材料为市售的一种硬质合成发泡材料（四川盛杰低温设备制造股份有限公司生产），隔热垫2的外径330mm，高100mm。

c.金属盘1与隔热垫2之间为间隙配合，金属盘1轻敲嵌入隔热垫2，并用低温胶粘接。

d.转接板3的材料为硬铝，转接板3的总高95mm，外径350mm。

e.隔热垫2与转接板3之间为过度配合，通过转接板3上的螺纹通孔拧入的顶丝固定隔热垫2。

本实施例的金属盘1的材料还可以为钴、镍、钛、钨或锆中的一种。

本实施例的金刚石抛光盘在使用过程中，在液氮腔5中充入液氮，液氮用于冷却金属盘，确保金刚石的抛光在低温环境中进行。

本实施例的金刚石抛光盘安装在平抛机（ps2bs，cobornengineering）上，安装完毕后做动平衡装调，以尽量减小本实施例的金刚石抛光盘在抛光过程中的震动。

采用本实施例的金刚石抛光盘研磨的金刚石，经原子力显微镜测得金刚石的材料去除率（单位时间厚度的减小量，通过表面凹坑深度的变化获得）小于1nm/min。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于低温冷却的金刚石抛光盘。该金刚石抛光盘包括金属盘、隔热垫和转接板，金属盘嵌于隔热垫的上部，隔热垫的下部连接转接板；金属盘内有液氮腔，金属盘上表面开有注入液氮的液氮口，液氮腔内有支撑柱；转接板内有轴孔，用于安装外接电机的转轴。本发明的基于低温冷却的金刚石抛光盘采用液氮低温冷却的方式辅助金属盘抛光金刚石，在抛光过程中不需要添加金刚石磨料，金刚石材料的去除量极小，仅为每小时几十纳米量级。

技术研发人员：杨宁;贾鲁;楚翀;黄文;夏志辉;岳晓斌;雷大江;赵舜;唐双林;韩长庆
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所
技术研发日：2019.01.16
技术公布日：2019.03.22