专利名称：减少树脂金刚石砂轮气泡和提高其使用寿命的方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的生产树脂金刚石砂轮的工艺方法，特别涉及减少树脂金刚石砂轮气泡和提高其使用寿命的方法。
背景技术：
自从1926年Bakelite公司取得第一个酚醛树指金刚石砂轮专利(EP1，537，454)以来，随着人造金刚石工业的发展和树脂砂轮的广泛应用，树脂金刚石砂轮专用树脂也取得了迅速发展，相继出现了环氧树脂、脲醛树脂、聚脂、聚酰胺塑料等。但实践证明这些树脂不适合于制造树脂金刚石砂轮，其缺点在于这些树脂耐热性差，当温度超过150℃时，机械强度低，砂轮质量不高等。现有金刚石砂轮所用结合剂主要为酚醛树脂，酚醛树脂在固化时必须加入固化剂乌洛托品，由于在固化过程中会产生氨气或其他小分子挥发物，如果排气不当，免不了在砂轮组织中有微小气孔存在，有时还产生大气泡，致使砂轮变成废品。类似的现象也发生在聚酰亚胺和Dialok939p树脂金刚石砂轮生产中。为了减少树脂金刚石砂轮中大气泡的出现和提高砂轮的质量，人们进行了大量卓有成效的研究工作，如通过调整固化剂乌洛托品的加入量，热压温度，时间和工艺，后固化温度，时间和工艺等参数，基本可以克服砂轮中大气泡的出现。但人们在生产和研究中也发现，上述工艺参数的调整，有时很难完全消除砂轮中大气泡的出现。而且在潮湿的季节，树脂砂轮更容易出现气泡，造成砂轮报废。有时砂轮在出厂前未发现气泡，结果砂轮在使用过程中出现鼓泡。根据这些在生产中出现的现象，我们认为以往的研究工作，人们一方面忽略了粉末填料中的物理吸附水和化学结合水在生产和使用中气泡的产生。另一方面忽略了树脂金刚石砂轮在使用过程中，砂轮表面的瞬间温度达到600℃左右的高温，足以引起粉末填料的相结构发生变化，致使砂轮质量下降。通过对粉末填料进行高温煅烧活化热处理，我们认为，粉末填料中的物理吸附水和化学结合水可被脱出，粉末填料可获得一个相对稳定的相结构，粉末填料颗粒表面产生新鲜的表面，这使砂轮中出现气泡的几率大大下降，同时砂轮的本体强度和使用寿命得到提高。
发明内容
根据目前国内外的研究现状和考虑到树脂金刚石砂轮质量的可控性，本发明的目的是提出一种简单适用而又有效的减少树脂金刚石砂轮中气泡出现的几率和提高其使用寿命或耐磨性的方法。
本发明目的是通过下述的技术方案实现的，减少树脂金刚石砂轮气泡的方法如下首先对粉末填料进行高温煅烧活化热处理，以便脱去粉末填料中的物理吸附水、化学结合水和其它挥发性物质，让粉末填料获得相对稳定的相结构，然后冷却到室温，再按照常规粉末热压成型方法进行树脂金刚石砂轮的生产。
所述的高温煅烧活化热处理温度为300～850℃，时间1～6小时，气氛为空气，压力为常压。更佳热处理温度为400～700℃，时间3～5小时所述的粉末填料为树脂金刚石砂轮常用填料，包括氧化铬、氧化锌、氧化铁、氧化锰、氧化铈、碳化硅微粉、氧化钛。
所述的树脂金刚石砂轮所用树脂粉包括酚醛树脂粉、聚酰亚胺树脂粉、Dialok939p树脂粉和其他耐热树脂粉。
树脂金刚石砂轮的耐磨性或使用寿命可以通过磨削试验进行鉴定，其工艺条件如下1工艺要求(1)砂轮型号与规格12A2/45°75×25×32×3×3 RVD120/140#B75(2)鉴定用机床MQ6025A万能工具磨床(3)鉴定用刀头YT15 A420(4)进 给0.01mm/每次(5)走 刀往返双行程(即四个单行程)/每进给一次(6)磨 削 时间50分钟2操作规程(1)从成品砂轮中，抽出两片上述型号、规格的砂轮，同时领取上述牌号、规格的刀头，用丙酮、无水乙醇刷洗干净。然后放入120℃烘箱烘1小时，取出放入干燥器中冷却至室温(时间约1小时)。
(2)将砂轮与刀头分别于分析天平上进行称量，准确到小数点第四位。
(3)磨床进行加油润滑，并空转5分钟。
(4)将砂轮装于磨床上，刀头装于平头钳上。
(5)调节砂轮与刀头垂直接触，并使砂轮略低于刀头3mm左右。
(6)开动机床，旋转进刀轮，当砂轮接触刀头时，开始记录时间，接着由一人操作进刀，一人操作走刀，严格按往返行程，进刀0.01mm，磨削50。停车、断电。
(7)取下砂轮与刀头，用丙酮和无水乙醇刷洗干净。放入120℃烘箱中烘2小时，取出放入干燥器中冷却至室温(时间约1小时)。
(8)将砂轮与刀头分别于分析天平上进行称量，准确到小数点第四位。
3磨削试验的数据处理(1)砂轮磨耗比Ms[G(砂轮)/Q(工件)]Ms＝(G1-G2)/(Q1-Q2)式中G1和G2分别为砂轮磨削前后的重量(g)Q1和Q2分别为工件磨削前后的重量(g)(2)磨削效率E(g/min)E＝(Q1-Q2)/T式中T为磨削时间(min)由上面两式得到的砂轮磨耗比Ms和磨削效率E用以判断和比较树脂金刚石砂轮的使用寿命和磨削效率。结果发现当粉末填料进行高温煅烧热处理后，无论树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂还是Dialok939p树脂，在生产的树脂金刚石砂轮中，产生气泡的几率接近于零，其砂轮的耐磨性提高了5％左右。原因主要归功于粉末填料中的物理吸附水、化学结合水和其它挥发性物质被预先脱出，粉末填料获得了相对稳定的相结构，以及填料颗粒表面新鲜表面的形成等。这减少了树脂金刚石砂轮在制造和使用过程中气泡形成的根源，同时提高了树脂金刚石砂轮的本体粘结强度，使树脂金刚石砂轮在使用过程中不会发生质量变化。
具体实施例方式
实施例1将粉末填料氧化铬和氧化锌进行高温煅烧热处理，首先将氧化铬和氧化锌在550℃煅烧2小时，然后随炉冷却至室温，即得到表面活化处理的粉末填料。用高温煅烧处理的粉末填料和未高温煅烧处理的粉末填料为原料生产酚醛树脂金刚石砂轮，砂轮生产时环境湿度约为80％，为进行对比研究，除粉末填料不同外，两种砂轮的配方和生产工艺完全相同，其砂轮配方如下(按重量百分比计算，不含金刚石的重量)酚醛树脂粉34.8％、石墨5.5％、铜粉17.9％、氧化铬27.8％、氧化锌14.0％。压制温度为190℃，二次固化的温度和时间分别为170℃和15小时。各生产20片砂轮，用高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的酚醛树脂金刚石砂轮，未发现的气泡砂轮的出现；相反，用未高温煅烧处理的粉末填料为原料生产酚醛树脂金刚石砂轮发现有两片砂轮出现了气泡；其磨削试验结果显示用高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的酚醛树脂金刚石砂轮，其平均砂轮磨耗比Ms为0.0026924，而用未高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的酚醛树脂金刚石砂轮，其平均磨耗比Ms为0.0028631，粉末填料表面改性后，砂轮的使用寿命大约可延长6％左右。磨削效率E未发现明显的差别。
实施例2选用树脂为聚酰亚胺树脂粉，除所用树脂粉不同外，其它如粉末填料氧化铬和氧化锌进行高温煅烧活化热处理的工艺和条件、砂轮配方和生产工艺等均与实施例1完全相同。在各生产的20片砂轮中，用高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的聚酰亚胺树脂金刚石砂轮，未发现的气泡砂轮的出现；相反，用未高温煅烧处理的粉末填料为原料生产聚酰亚胺树脂金刚石砂轮发现有3片砂轮出现了气泡；其磨削试验结果显示用高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的聚酰亚胺树脂金刚石砂轮，其平均砂轮磨耗比Ms为0.0023329，而用未高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的聚酰亚胺树脂金刚石砂轮，其平均磨耗比Ms为0.0024335，粉末填料表面改性后，砂轮的使用寿命大约可延长4％左右。磨削效率E未发现明显的差别。
实施例3将粉末填料氧化铬和氧化锌进行高温煅烧热处理，首先将氧化铬和氧化锌在300℃煅烧4小时，然后随炉冷却至室温，即得到表面化处理的粉末填料。除高温煅烧热处理温度和时间不同外，其它如粉末填料氧化铬和氧化锌进行高温煅烧活化热处理的工艺和条件、砂轮配方和生产工艺等均与实施例1完全相同。在各生产20片砂轮中，用高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的酚醛树脂金刚石砂轮，未发现的气泡砂轮的出现；相反，用未高温煅烧处理的粉末填料为原料生产酚醛树脂金刚石砂轮发现有2片砂轮出现了气泡；其磨削试验结果显示用高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的酚醛树脂金刚石砂轮，其平均砂轮磨耗比Ms为0.0023772，而用未高温煅烧处理的粉末填料为原料生产的酚醛树脂金刚石砂轮，其平均磨耗比Ms为0.0024561，粉末填料表面改性后，砂轮的使用寿命大约可延长3％左右。磨削效率E未发现明显的差别。
权利要求
1.一种减少树脂金刚石砂轮气泡和提高其使用寿命的方法，其特征在于首先将制造树脂金刚石砂轮用的粉末填料进行高温煅烧活化热处理，然后冷却到室温，再按照常规粉末热压成型方法进行树脂金刚石砂轮的生产，其粉末填料包括氧化铬、氧化锌、氧化铁、氧化锰、氧化铈、碳化硅微粉、氧化钛，树脂粉包括酚醛树脂粉、聚酰亚胺树脂粉、Dialok939p树脂粉和其他耐热树脂粉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的高温煅烧活化热处理温度为300～850℃，时间1～6小时，气氛为空气，压力为常压。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的热处理温度为400～700℃，时间3～5小时。
全文摘要
一种减少树脂金刚石砂轮气泡和提高其使用寿命的方法，该方法是先将粉末填料进行高温煅烧活化热处理，然后冷却到室温，再按照常规粉末热压成型方法进行树脂金刚石砂轮的生产，其热处理温度为300～850℃，时间1～6小时，气氛为空气，压力为常压。本发明采用高温煅烧热处理，一方面可脱出粉末填料中的物理吸附水和化学结合水，同时让粉末填料形成相对稳定的相结构，另一方面在填料颗粒表面形成新鲜表面，这减少了树脂金刚石砂轮在生产和使用过程中气泡的形成，提高了树脂金刚石砂轮本体的粘结强度和使用寿命。本发明适用于所有树脂金刚石砂轮，如酚醛砂轮，聚酰亚胺砂轮，Dialok939p树脂砂轮等。
文档编号B24D18/00GK1394719SQ02138868
公开日2003年2月5日 申请日期2002年8月2日 优先权日2002年8月2日
发明者余家国, 程蓓, 赵修建 申请人:武汉理工大学