凝胶磨抛工具的制备修整及加工性能评价

摘要

传统的粉末冶金技术制备磨具是将固体的金属非金属粉末和磨料粉末，通过配制搅拌、压制成型，烧结而成。而超细磨料由于大的比表面积和较高的比表面能，在和这些粉末混合的过程中，极易发生粒子凝并、团聚，形成二次颗粒。但是超细粉体在液体介质可均匀分散，由于颗粒与液体介质间的润湿作用和介质中颗粒间相互作用共同起作用，还可以辅以物理分散，如机械搅拌、超声分散等手段可以让粉体在液体介质中均匀分散。 本文利用磨料在海藻酸钠溶液中均匀分散，在磨料不沉淀情况下和氯化钙溶液反应，制备出超细磨料均匀分布的凝胶磨抛工具。通过对这种凝胶磨抛工具进行修整研究，以及修整后对硅片和石材进行磨抛实验，得出如下结论： 1、在对凝胶磨抛盘的三种修整方案中，金刚石钎焊盘的修整效率最高,15 小时达到稳定状态；砂轮次之，35 小时才达到稳定状态；游离磨料修整效率最低。游离磨料修整效果差，周向和径向不平度都达到700μm左右；砂轮和金刚石钎焊盘的效果好. 2、在使用凝胶磨抛盘对硅片进行磨抛加工时，随磨抛压力增加硅片表面粗糙度减小，但是当压力超过(13.7×104Pa)时，再增大压力时，粗糙度会因为划擦作用而增大；随着磨料浓度增加，硅片表面粗糙度减小，在浓度达到一定值(3％)时，硅片的表面粗糙度达到稳定；磨料粒度小，硅片表面粗糙度小，W5的效果明显优于W10和W20，但是W10和W20 磨料磨抛效果相差不大；随着硅片转速的增加，表面粗糙度减小；随着磨抛盘的转速的增加，硅片表面粗糙度变大；随着加工时间的增长，硅片表面粗糙度减小，加工30分钟时粗糙度最小，但如果再延长磨抛时间，会因为磨抛盘表面磨损而增多的划擦因素而使硅片表面粗糙度增大。 3、在用磨抛盘对石材进行磨抛加工过程中，只考察石材表面形貌和光泽度随磨抛时间的变化。石材表面的缺陷和锯痕随磨抛时间增长而减少；石材表面光泽度随磨抛时间增长而提高，但到一定加工时间后保持稳定，其中安溪红和天山红在磨抛20小时，稳定在77左右，而山西黑在磨抛10 小时后光泽度达稳定，在84左右。