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2022

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特鲁利 | 关于金刚石抛光剂,有多少是你知道的?!

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特鲁利 | 关于金刚石抛光剂,有多少是你知道的?!

金刚石抛光剂是金相行业中最常见使用最为广泛的一种抛光剂,其常被用来对金属、陶瓷、矿物等进行粗中抛光。金相从业者几乎无有不知金刚石抛光剂的,那么你又对它了解几何,又是否掌握了其正确的使用方法呢?下面就让我们一起来深入了解一下金刚石抛光剂。

01金刚石

首先,让我们来了解一下金刚石抛光剂的主角-金刚石到底是什么玩意儿。

金刚石抛光剂所用的金刚石微粉多为人造金刚石,其由C原子构成,其中的C原子都以共价键结合,原子排列的基本规律是每一个C原子的周围都有4个按照正四面体分布的C原子。这些C原子交错整齐地排列成四面体结构,每个C原子都与其他4个C原子直接紧密连接,形成牢固的结晶体,因而特别坚硬(自然界中最硬物质)。其硬度可达莫氏硬度10级,显微硬度比刚玉(即Al2O3)高150倍,具有极高的耐磨性,超过刚玉90倍。因此金刚石抛光剂可以用来抛光非常坚硬的材料如硬质合金、陶瓷等,这是氧化铝等抛光剂所不能及的。

同时,金刚石的结晶形态丰富,常见有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六角化八面体等。这些尖锐的棱角,使金刚石具有很强的切削能力,使其抛光效率高,对软硬材料都有良好的切削作用。如果在合金中存在硬、软相差悬殊的相,用金刚石微粉抛光可以得到良好的效果。

金刚石的形态可分为单晶体和聚晶体。单晶金刚石是由具有饱和性和方向性的共价键结合起来的晶体,因此它具有极高的硬度和耐磨性。多晶金刚石(微粉)是利用独特的定向爆破法由石墨制得,高爆速炸药定向爆破的冲击波使金属飞片加速飞行,撞击石墨片从而导致石墨转化为聚晶金刚石。其结构与天然的金刚石极为相似,通过不饱和键结合而成,具有很好的韧性。多晶金刚石的结构与天然的黑金刚石极为相似,由球形的微晶聚集而成,微晶尺寸仅有3-10nm。因此,与单晶金刚石相比,其具有自锐性。多晶金刚石具有更高的去除率和韧性,更不容易在表面产生划伤。更适合用来研磨表面由不同硬度材料构成的工件。

此外在抛光过程中,金刚石抛光剂基本上纯粹产生磨削作用,滚压作用极少,所以表面变形层及拜尔培层(表面金属流动产生的非晶层)几乎不会产生或影响层甚薄。

01金刚石抛光剂

金刚石抛光剂多以金刚石抛光悬浮液、金刚石抛光膏和金刚石喷雾剂供货。其常用粒度有15μm、9μm、6μm、3μm和1μm,使用时可遵循下道抛光颗粒尺寸为上道抛光颗粒的1/3规则。其中15μm(相当于P1200砂纸)一般用来代替较细砂纸的研磨。一般金属材料在研磨至P1200砂纸后可直接用3μm金刚石进行抛光。

金刚石抛光剂多与硬的机织布或短绒的抛光布配合使用。

1)金刚石抛光悬浮液

金刚石抛光悬浮液在金相行业中多以单晶和多晶的形式提供。其由高质量金刚石微粉、复合分散剂和分散介质组成,配方多样化,可应对不同的研抛过程和工件,适用性强。产品分散性好、粒度均匀、质量稳定,广泛用于硬质材料的研磨和抛光。

单晶金刚石抛光液具有良好的切削力,其成本相对较低,被广泛应用于超硬材料的抛光,如多数较硬有色金属、黑色金属、硬质合金、陶瓷和矿物等。多晶金刚石抛光液是利用多晶金刚石的特性,在研磨抛光过程中保持高切削效率的同时不易对工件产生划伤,当需要高效制备更完美更精细化的金相试样时,多晶金刚石抛光液是不可多得的选择。除了单晶金刚石抛光液适用的材料以外,其还可以用于兰宝石衬底、光学晶体、硬质玻璃和晶体、超硬陶瓷和合金、磁头、硬盘、芯片等领域的研磨和抛光。

在使用时,可通过喷雾头或鹤嘴瓶将适量金刚石抛光液均匀喷洒在抛光布上,切勿用量太多。有些人盲目地认为喷洒的抛光液越多则抛光越快,这是一种长久以来的误解。实际上,随着抛光液用量的增加,因为抛光液隔离了试样抛光面和抛光布反而导致了抛光效率的下降,同时浪费抛光液,增加生产成本。切勿在同一张抛光布上混用不同粒度的抛光液,这将导致难以抛除的划痕。对于一些需要查看真实孔隙率的试样则需要用3μm的抛光液进行较长时间的抛光才行。

另外,当所抛光的材料易与水发生化学反应时,应使用油基或无水基金刚石抛光液进行抛光。

2)金刚石抛光膏

金刚石研磨膏是由金刚石微粉磨料和膏状结合剂制成的一种软质抛光剂。膏体分水溶和油溶两种,具有很好的润滑和冷却性能。油溶研磨膏润湿性好,磨削力、磨削热小、主要用于抛光高硬质材料的金相,如仪器仪表、量具、刃具、磨具等。水溶研磨膏粘度小,易排削、加工效率高,主要用于抛光、线路板、玻璃、陶瓷、宝石、玛瑙等非金属硬脆材料制品。

使用时将抛光膏以抛光布的中心为交点画“X”形。由于膏状物具有润滑作用,故对一些较软的易产生划痕的材料可以考虑使用抛光膏。

3)金刚石喷雾剂

金刚石喷雾剂是一种磨料微粉加有润湿剂、蒸馏水的悬浮液,经装置于密封金属罐内,罐内具有一定压力,压下顶部钮,悬浮液会均匀呈雾状喷射到喷光织物上。它的特点是使用较为方便快捷,喷洒均匀。可以合理控制喷光液的用量,节省成本。但需要指出的是,有些金刚石喷雾剂中含有较多的有机溶剂,这可能会引起抛光面脏污。为此应在抛光接近结束的最后15~30s进行水抛,以获得一个光亮无污的表面。

金刚石抛光液常见应用参数

应用材料

金刚石抛光液粒径/μm

单个试样载荷/N

下盘转速/rpm

时间/min:sec

淬火钢

3

25

120~150同向

02:00

1

20

120~150同向

02:00~05:00

1

20

120~150同向

03:00~05:00

不锈钢

3

20

120~150同向

02:00

PCB

1

20

120~150同向

02:00

陶瓷

3

25

120~150同向

02:00~05:00

热喷涂层

3

20

120~150同向

05:00~15:00

碳纤维复合材料

3

20

120~150同向

02:00~05:00

一般钢材

1

25

120~150同向

02:00~05:00

*有的铝会和水发生反应造成抛光面发黑,可使用油基或无水基抛光液。另外使用普通抛光液时添加油性润滑剂也可有效避免抛光面发黑;

*需要精细化处理时,金刚石抛光剂只能作为粗中抛使用;

*以上数据适用于φ30mm的试样。

金刚石抛光剂一般都作为粗中抛使用,即使是对于很硬的材料,也可后续使用其他抛光液(如二氧化硅)进行精细化处理以获得一个完美的无划痕表面。

 

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