涂附磨具网

　　超硬材料涂附磨具是指以人造金刚石或立方氮化硼等为磨料，采用粘结剂将其粘结在基材上的一类可挠曲的柔性磨具，亦可归类为超硬材料制品的范畴。随着现代机械加工的不断发展及各种新型材料的不断出现，对其加工精度和表面粗糙度要求越来越高，相应的先进的磨削技术和磨具，尤其是涂附磨具向更高效、高寿命和超精密的方向发展。为此，超硬材料涂附磨具的研制和使用悄然兴起，在汽车工业、电子工业、玻璃加工、宝石加工、不锈钢、淬火钢等难加工材料的特殊加工领域得到了应用。和普通磨料涂附磨具一样，影响超硬材料涂附磨具性能的因素主要为基材、粘结剂和磨料，但由于超硬材料涂附磨具要求强力耐磨并且高寿命，仅仅在基材及粘结剂上做文章恐怕不能完全满足产品性能的需要。本文以普通布基为基材，以树脂类胶粘剂为粘结剂，以金刚石磨料为研究对象，对比了不同的金刚石表面处理方法对产品性能的影响，为超硬材料涂附磨具产品的开发提供一个思路，同时更大的目的在于抛砖引玉，希望得到行业同人对此类产品开发的更好的思路和方法。
　　本文共介绍了5组试验对金刚石进行表面改性的对比研究，分别为：硅烷系列偶联剂对金刚石表面改性、金刚石表面镀镍同时以硅烷系列偶联剂改性，铝钛复合系列偶联剂对金刚石表面改性、金刚石表面镀覆钛同时以铝钛复合系列偶联剂改性。
　　本实验所用基材与树脂粘结剂均为同一品质。
　　一、硅烷偶联剂改性
　　硅烷偶联剂作为一种具有独特结构的硅化合物，架起了无机物与有机物之间的桥梁，改进了许多材料的缺陷，硅烷试剂在金属表面防腐技术的发展已初步形成方向，其优势明显。硅烷试剂的一般结构式为：Y-R-SiX3，其：X是结合在硅原子上的水解性基团，如氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等；Y为有机官能团，如氨基，环氧基等；R是具有饱和或不饱和键的碳链。所以它分布在无机物与有机物界面上时，在相互没有亲和力而难以相容的界面之间起着“乳化剂”的作用。由于界面现象非常复杂，单一的理论往往难以充分说明，对于硅烷试剂在界面的作用机理就有多种解释。
　　已经提出的关于硅烷试剂在无机物表面行为的理论主要有化学结合理论、物理吸附理论、氢键形成理论、可逆平衡理论等。一种主流的理论认为无机物的表面上不具有羟基时，此类偶联剂就很难发挥出相应的作用或效果。金刚石因自身原子结构排列，表面惰性很大，从这个角度来说一般的偶联剂对其的作用有限，但鉴于硅烷试剂在界面的作用机理的复杂性，此类试验仍有一定价值；对于有机体系，大多数分子都具有特定的官能团而表现出该聚合物的特性。硅烷偶联剂同聚合物有机宫能团发生化学反应，从而产生偶联效果，一般认为硅烷偶联剂对于固化过程伴随着化学反应的热固性树脂效果最为明显，而对于缺乏反应性和极性基团的热塑性树脂效果差。故本实验所用树脂属热固性树脂。
　　样品Ⅰ：金刚石为RVD280#，硅烷偶联剂牌号：3-氨丙基三乙氧基硅烷 KH-550，步骤：将一定量的硅烷 KH-550加入到已经改性完毕的树脂胶黏剂，混合均匀，然后涂胶植砂。
　　样品Ⅱ：制作步骤同样品Ⅰ，不同在于金刚石表面镀镍，来源：特别定制。
　　二、铝钛复合偶联剂改性
　　铝钛复合偶联剂兼有钛系、铝系偶联剂的各自特点，偶联剂效果优于单一的钛酸酯、铝酸酯以及两者的简单混合物，本品可大幅度提高无机填料在树脂的填充量，显著改善制品的拉伸强度、冲击强度，断裂伸长率等物理机械性能，降低体系粘度、改善加工性能。而且由于有机官能团的作用，大大提高了填料和基料的结合力，增强复合体系的强度。
　　样品Ⅲ：金刚石为RVD280#，铝钛偶联剂牌号：铝钛复合偶联剂LD，步骤：将一定量的铝钛复合偶联剂LD加入到已经改性完毕的树脂胶黏剂，混合均匀，然后涂胶植砂。
　　样品Ⅳ：制作步骤同样品Ⅲ，不同在于金刚石表面镀钛，来源：特别定制。
　　样品Ⅴ：此样品为对比试验用原始试样，制作方法同上，金刚石为RVD280#，表面不镀覆，不添加任何偶联剂对其进行改性。
　　三、对比试验
　　对比试验在万能砂带机2M5415A上进行，考察参数为研磨同种翡翠玉20g时砂带的磨耗量。砂带的磨耗以研磨前后砂带的总体质量减少为准，主要包括胶粘剂的磨损及金刚石的磨损。下表为5组样品质量减少量：
　　样品编号 样品Ⅰ 样品Ⅱ 样品Ⅲ 样品Ⅳ 样品Ⅴ
　　质量减少（g） 0.54 0.49 0.58 0.39 0.57
　　四、结果与讨论
　　首先需要说明此次试验纯粹为了考察金刚石表面改性对金刚石涂附磨具产品性能的影响，考察性能仅仅为在相同加工条件下金刚石砂带的磨耗量，以上数据仅有对比意义。严格来讲，此方法不能作为测量砂带磨耗比的试验方法。
　　从以上数据对比可以看到，样品Ⅳ，即金刚石表面镀覆钛同时以铝钛复合偶联剂改性制作得到的砂带性能，较其它几种有明显提高；硅烷、铝钛复合偶联剂对金刚石表面改性，对金刚石砂带性能影响并不明显；金刚石表面镀镍同时以硅烷系列偶联剂表面改性有一定效果，但可能与金刚石表面镀镍刺增大了金刚石的表面积及胶粘剂对其的把持力有关，偶联剂在其是否起到了作用有待进一步试验验证。
　　同时笔者认为：金刚石表面镀刚玉同时以铝锆偶联剂对其进行表面改性，以及金刚石表面镀二氧化钛同时以钛酸酯偶联剂改性，也值得进行类似试验，以检验其对产品性能的影响。因为两种表面镀产品暂无法获得，试验暂无法进行。