一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘的制作方法

本发明涉及超硬材料加工，特别涉及一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘。

背景技术：

1、大尺度多晶金刚石是由石墨在14-18gpa和2300-2600k的超高压高温的条件下直接转化而形成的，具有极高的硬度和耐磨性，物相单一，努氏硬度高达120-140gpa，其硬度和耐磨性远高于单晶金刚石和pcd，在科学技术领域有着广泛的应用。

2、大尺度多晶金刚石经过激光切割得到多晶金刚石块材，激光切割会使多晶金刚石块材表面碳化并出现波纹状纹理，要想得到光滑如镜面的多晶金刚石块材必须经过抛光处理。超光滑低损伤的表面抛光质量是多晶金刚石块材应用的技术要求，也是多晶金刚石抛光技术的不懈追求。

3、目前，大尺度多晶金刚石块材的抛光没有专用的抛光设备和方法，通常是沿用单晶金刚石块材的抛光方法，即用单晶片研磨机或者宝石级钻石抛光机。这类设备大多属于平抛机的范畴，它们的关键还是抛光盘。这类设备的抛光盘是用铸铁做盘的基体，整体经过平面磨找平，误差可以控制在±0.01毫米，然后在盘面上刻画极细的深浅不一的纵向沟壑，在其上涂上金刚石微分研磨膏，然后打开抛光机，在机器高速运转下，用专用的工具将金刚石微分研磨膏按压到铸铁盘表面的沟壑中，使盘面光滑如镜，然后再进行抛光作业，抛光十几分钟后重新添加金刚石研磨膏，重复添加研磨膏是必不可少的步骤。

4、大尺度多晶金刚石的硬度和耐磨性是单晶金刚石的几倍，特别是其无解理面，各向同性。用传统的铸铁盘及其抛光方法来抛光大尺度多晶金刚石块材，会出现以下几种缺点及需求：

5、（1）抛光时间成倍增加，微粉级金刚石已经不能达到快速抛光大尺度多晶金刚石的诉求，需选用合适粒度的金刚石磨料。

6、（2）会损坏铸铁盘，减少其使用周期，甚至会损坏大尺度多晶金刚石块材，增加加工成本，需要更高强度的结合剂和增加金刚石磨料的浓度来增强抛光盘盘面的耐磨性和磨削速度，减低磨损，提高使用周期。

7、（3）勉强用不合适的铸铁盘来抛光大尺度多晶金刚石会增加安全生产风险，需要抛光盘操作简单，安全可靠。

8、当前，急需一种高效率、高精度，耐用且操作安全的抛光盘来满足其低成本、高效率的产业化目标。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，来解决抛光时间成倍增加，微粉级金刚石已经不能达到快速抛光大尺度多晶金刚石的诉求，需选用合适粒度的金刚石磨料；会损坏铸铁盘，减少其使用周期，甚至会损坏大尺度多晶金刚石块材，增加加工成本；勉强用不合适的铸铁盘来抛光大尺度多晶金刚石会增加安全生产风险，需要抛光盘操作简单，安全可靠的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，包括金属盘、金刚石磨料、轴孔、电机转轴、平抛机、转轴轴帽和高强螺丝；

4、所述金属盘套装在平抛机的电机转轴上，所述电机转轴的中心开设有10毫米的螺丝孔，所述金属盘通过高强螺丝穿过转轴轴帽与电机转轴链接固定，所述金属盘的工作区域设置有用铣床加工的深度5毫米的内槽，所述钴结合剂金刚石磨料浇筑在金属盘工作区域的内槽中。

5、优选地，所述金属盘的外径为330毫米，高25毫米，所述轴孔的直径为50毫米的，所述轴孔的高度为15毫米，所述内槽的深度为5毫米，宽为160毫米。

6、优选地，所述金属盘中间的轴孔套装在平抛机的电机转轴上，且所述轴帽和高强螺丝用于固定抛光盘。

7、优选地，所述金属盘采用钴含量5%到8%的钢材，所述金属盘的工作区域深度为5毫米的内槽填充钴含量为15%到30%金属结合剂的金刚石磨料。

8、优选地，所述金刚石磨料的粒度选用270/325目的异形料。

9、优选地，所述金属盘的材质还可以是铁、镍、钛、钨、锆中的一种。

10、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

11、一、本发明中，金刚石的粒度选用270/325目的异形料，用异形单晶金刚石是因为异形磨料拥有良好自锐性，磨削能力强，再让其与钴金属结合剂结合，采用合适温度，熔铸在金属盘工作区域的内槽里，冷却后再经过盘面找平、动平衡调节，制成全新的抛光盘；金刚石异形料选用270/325目，是因为这个粒度可以满足大部分加工块材的抛光需求，如有特殊需求可根据加工产品的面积来决定，面积越小，选择粒度越细；反之越粗。这样的抛光盘磨削能力强，自锐性好，抛光盘面修整间隔长；磨削温度低、抛光盘面耐用度高；抛光时样品的形状保持性好，加工出来的产品精度高。

12、二、本发明中，大尺度多晶金刚石专用抛光盘抛光所得的多晶金刚石块材平整度能精确到0.01毫米，由于良好的稳定性和耐磨性可以对厚度在0.30毫米以上的大尺度多晶金刚石块材进行长时间抛光，抛光面成镜面，超光滑低损伤，特别适合自动化、产业化。

13、三、本发明中，磨料中的金属结合剂钴不仅能和金属盘基体更好的熔合，并且能使多晶金刚反转化，实现高速抛光，且大尺度多晶金刚石块材的抛光面光滑如镜。

技术特征：

1.一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，其特征在于，包括金属盘（1）、金刚石磨料（2）、轴孔（3）、电机转轴（4）、平抛机（5）、转轴轴帽（6）和高强螺丝（7）；

2.根据权利要求1所述的一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，其特征在于：所述金属盘（1）的外径为330毫米，高25毫米，所述轴孔（3）的直径为50毫米的，所述轴孔（3）的高度为15毫米，所述内槽的深度为5毫米，宽为160毫米。

3.根据权利要求2所述的一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，其特征在于：所述金属盘（1）中间的轴孔（3）套装在平抛机（5）的电机转轴（4）上，且所述轴帽（6）和高强螺丝（7）用于固定抛光盘。

4.根据权利要求3所述的一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，其特征在于：所述金属盘（1）采用钴含量5%到8%的钢材，所述金属盘（1）的工作区域深度为5毫米的内槽填充钴含量为15%到30%金属结合剂的金刚石磨料（2）。

5.根据权利要求4所述的一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，其特征在于：所述金刚石磨料（2）的粒度选用270/325目的异形料。

6.根据权利要求5所述的一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，其特征在于：所述金属盘（1）的材质还可以是铁、镍、钛、钨、锆中的一种。

技术总结
本发明公开了一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，涉及超硬材料加工技术领域，包括金属盘、金刚石磨料、轴孔、电机转轴、平抛机、转轴轴帽和高强螺丝；金属盘套装在平抛机的电机转轴上，电机转轴的中心开设有10毫米的螺丝孔，金属盘通过高强螺丝穿过转轴轴帽与电机转轴链接固定，金属盘的工作区域设置有用铣床加工的深度5毫米的内槽，钴结合剂金刚石磨料浇筑在金属盘工作区域的内槽中。本发明为一种大尺度多晶金刚石块材专用抛光盘，金刚石异形料选用270/325目，这样的抛光盘磨削能力强，自锐性好，抛光盘面修整间隔长；磨削温度低、抛光盘面耐用度高，并且金属结合剂钴不仅能和金属盘基体更好的熔合，还能使多晶金刚反转化，实现高速抛光。

技术研发人员：薛磊,王永凯,位星,王大鹏,姚艳玲,张项项,赵帅
受保护的技术使用者：郑州中南杰特超硬材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24