一种用于金刚石砂轮磨削碳化硅陶瓷专用磨削液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于陶瓷的磨削加工领域，具体设及一种用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷 专用磨削液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术，特别是能源、空间技术的发展，工程陶瓷W其高强度、低膨胀率、耐 磨损及化学稳定性等优越的性能受到广泛关注并被应用于高技术工程领域中。工程陶瓷材 料是由粉末状原料制造成型后在高溫下烧结而成，不可避免的毛巧烧结收缩量和特殊形状 的要求，使得工程陶瓷零件需要经过机械加工才能满足尺寸、形状的公差要求和表面粗糖 度要求。
[0003] 碳化娃陶瓷材料的制造成本较低、加工时间短，并且能够进行大质量的轻量化处 理，非常适合制造大尺寸并且结构复杂的空间光学镜片。烧结碳化娃在烧结成形过程中的 体积收缩率近乎等于零，得到的碳化娃胚体只需要对表面进行微量的尺寸加工就可W得到 工件要求的表面质量和尺寸精度。运些加工特点有利促进着碳化娃在光学镜片、飞行体零 部件领域的发展，并成为了主要材料。
[0004] 碳化娃材料由于本身的硬度很高，现今主要的加工方法为金刚石砂轮的磨削加 工，但是由于材料本身的硬脆性能，在加工时，工件容易产生裂纹W及亚表面损伤层，并且 加快金刚石砂轮的磨损速度，导致碳化娃材料的加工费用达到了碳化娃元件整体价格的 50%~90%。因此，工件表面W及亚表面损伤层深度W及分布的不规则性和砂轮快速的磨 损等原因都限制了碳化娃陶瓷元件更广泛的应用。其中，砂轮磨损对工件的表面质量具有 很大影响。一方面金刚石砂轮的磨损形式和磨损量随时间的变化规律制约加工工件表面的 表面及亚表面损伤W及加工后得到的工件表面精度。另一方面磨粒的锐利程度作为砂轮的 主要参数之一，直接决定着工件的磨削效果好坏。
[0005] 由此可见，提供一种新的磨削液，W期降低工件表面W及亚表面损伤层深度，改善 磨削条件，W缓解砂轮的磨损及保持磨粒的锐利是碳化娃陶瓷磨削加工过程中亟待解决的 问题。
[0006] 本发明磨削液的产生有助于解决碳化娃陶瓷磨削加工难的问题，其相关专利及参 考文献目前并未查阅到。
【发明内容】
[0007] 本发明的提出是为了克服现有的普通磨削液应用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷 加工后出现的一系列问题，包括:金刚石砂轮的磨削溫度过高，金刚石磨粒易石墨化，造成 金刚石砂轮的磨损速度过快;工件表面W及亚表面损伤层深度过深，不能满足实际应用要 求等。本发明具有优异的润滑性，良好的冷却性能和抗极压性，应用该磨削液能大幅降低金 刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷加工过程磨削溫度、法向磨削力及切向磨削力，减少砂轮磨损，有 效提高工程陶瓷磨削加工表面质量和精度，满足实际生产要求。
[0008] -种用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷专用磨削液，其特征在于：各组分质量百分 含量为4.8%~6.2%的脂肪酸甲醋聚氧乙締酸、2.5%~2.9%的烷基合成醇烷氧基化合 物、2.2%~2.5%的二硫化鹤、4.2%~4.4%的环五聚二甲基硅氧烷、3.5%~3.7%的极压 抗磨剂、2.3 %~3 %的缓蚀剂、2.5 %~3.5 %的摩擦改进剂和剩余含量的去离子水。
[0009] 进一步，所述的用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷专用磨削液，其特征在于各组分 质量百分含量为：5.5%的脂肪酸甲醋聚氧乙締酸、2.8%的烷基合成醇烷氧基化合物、 2.3 %的二硫化鹤、4.3%的环五聚二甲基硅氧烷、3.6 %的极压抗磨剂、2.8 %的缓蚀剂、 3.1 %的摩擦改进剂和75.6%的去离子水。
[0010] 进一步，所述的用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷专用磨削液，其特征在于:所述的 极压抗磨剂为N，N-二甲基-N-脂肪醇聚氧乙締酸基氧化胺。
[0011] 进一步，所述的用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷专用磨削液，其特征在于:所述的 缓蚀剂为2，5-二径基苯横酸盐。
[0012] 进一步，所述的用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷专用磨削液，其特征在于:所述的 摩擦改进剂为二苄基二硫代氨基甲酸锋。
[0013] 用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷专用磨削液的制备方法，其特征在于包括W下具 体步骤：
[0014] 步骤1、按各组分质量百分含量为5.5%的脂肪酸甲醋聚氧乙締酸、2.8%的烷基合 成醇烷氧基化合物、2.3%的二硫化鹤、4.3%的环五聚二甲基硅氧烷、3.6%的极压抗磨剂、 2.8 %的缓蚀剂、3.1 %的摩擦改进剂和75.6 %的去离子水称取原料；
[0015] 步骤2、将二硫化鹤、二苄基二硫代氨基甲酸锋混合均匀，加入适量的去离子水，W 12~15°C/min升溫速率升溫至35°C-40°C时保溫50~60min，在氣气气氛保护下研磨30-40 分钟混合均匀，得到第一混合料；
[0016] 步骤3、依次将脂肪酸甲醋聚氧乙締酸、烷基合成醇烷氧基化合物加入到反应蓋 中，揽拌混合均匀，W10~15°C/min升溫速率升溫至50°C-60°C，保溫50-60分钟，得到第二 混合料；
[0017] 步骤4、将环五聚二甲基硅氧烷、N，N-二甲基-N-脂肪醇聚氧乙締酸基氧化胺加入 到反应蓋中，揽拌混合均匀，W10~15°C/min升溫速率升溫至55 °C-65°C，保溫70-80分钟， 得到第Ξ混合料；
[0018] 步骤5、将2，5-二径基苯横酸盐、去离子水依次加入到反应蓋中，揽拌混合均匀，W 8~10°C/min升溫速率升溫至55°C-65°C，保溫40-50分钟，得到第四混合料；
[0019] 步骤6、将保溫的第一混合料边揽拌边加入到第四混合料中，滴加结束后继续揽拌 30-40分钟，揽拌过程中采用平均功率65W、脉冲重复频率1曲Z及离焦量为0的纳秒激光福照 混合料表面，得到第五混合料；
[0020] 步骤7、将保溫的第二混合料边揽拌边加入到第五混合料中，滴加结束后继续揽拌 20-30分钟，揽拌过程中采用平均功率85W、脉冲重复频率1曲Z及离焦量为0的纳秒激光福照 混合料表面，得到第六混合料；
[0021 ]步骤8、将保溫的第Ξ混合料边揽拌边加入到第六混合料中，滴加结束后继续揽拌 50-60分钟，揽拌过程中采用平均功率55W、脉冲重复频率1曲Z及离焦量为0的纳秒激光福照 混合料表面，得到第屯混合料；
[0022] 步骤9、将第屯混合料在30°C-4(rC下放置于超声波发生器中进行超声振动，超声 功率300W-500W，振动时间30-40分钟，然后W8~10°C/min降溫至常溫。
[0023] 本发明的作用和有益效果：
[0024] 本发明的一种用于金刚石砂轮磨削碳化娃陶瓷专用磨削液，具有优异的润滑性， 良好的冷却性能和防诱性能，使用本发明磨削液与现有的普通磨削液相比，通过加入脂肪 酸甲醋聚氧乙締酸、烷基合成醇烷氧基化合物、二硫化鹤、环五聚二甲基硅氧烷、N，N-二甲 基-N-脂肪醇聚氧乙締酸基氧化胺、2,5-二径基苯横酸盐及二苄基二硫代氨基甲酸锋等原 料，实现了磨削溫度降低13.4%，法向磨削力降低39.2%，切向磨削力降低69.5%，表面粗 糖度降低54.8%，磨削后工程陶瓷表面损伤深度减少64.2%，取得了意料不到的技术效果。
[0025] 具体的，所述脂肪酸甲醋聚氧乙締酸为表面活性剂，具有优异的分散性，对于碳化 娃陶瓷可W起到良好的浸润和减摩作用。
[0026] 所述烷基合成醇烷氧基化合物为润滑添加剂，具有优异的硬表面润湿性和渗透 性。
[0027] 所述二硫化鹤为固体润滑剂，具有分散性好，不粘结的优点，添加在磨削液里，可 形成胶体状态，能增加磨削液的润滑性和极压性。
[0028] 所述环五聚二甲基硅氧烷为油性剂，在磨削过程中增强磨削液的油性和渗透能力 且形成润滑膜，降低砂轮磨损。
[0029] 所述极压抗磨剂具有优异的抗磨减摩效果，保证边界润滑有较低的摩擦系数，能 明显降低工程陶瓷磨削加工法向磨削力和切向磨削力的大小，极压抗磨剂为N，N-二甲基- N-脂肪醇聚氧乙締酸基氧