抛光工艺

2024-05-09

抛光工艺（精选九篇）

抛光工艺篇1

关键词：抛光机,抛光靴,砂带,工艺

0 引言

发动机是汽车最为关键的部分, 而曲轴是发动机的主要旋转机件, 是其关键部件之一, 其轴颈的尺寸精度和表面质量直接决定了曲轴运行时的稳定性、磨损和噪音, 是决定发动机性能好坏的关键。曲轴砂带超精研抛前的最后机加工序是砂轮磨削。磨削过程中砂轮表面突出的磨粒会穿过轴颈表面较软的铁素体而压入内部更加疏松的石墨球。之后磨粒会随着砂轮和工件的相对转动而与工件分离, 与此同时较软的铁素体在磨粒的带动下会凸出于轴颈表面而形成微观毛刺结构。曲轴在工作过程中, 这些加工作用残留层的微观毛刺会严重阻碍轴颈表面油膜层的生成, 如果不对其做进一步的处理, 轴颈就会在摩擦力的作用下而很快磨损失。曲轴抛光特别是砂带抛光是目前消除这种微观毛刺最常见最经济的方式。

1 随动砂带抛光原理

在对曲轴连杆颈进行随动抛光时, 曲轴以主轴颈中心线为轴线做旋转运动, 并在一次装夹下同时完成对主轴颈和连杆颈的抛光处理。在抛光过程中, 砂带机构的运动是同一平面内随动摆动与随动水平移动的合成, 而跟随着做偏心旋转运动的曲轴连杆颈就在这个过程中实现了对其自身地抛光加工处理。砂带随动抛光机构见图1。

2 Supfina 720/3-NC设备结构

抛光机分为三个工作站, 第一站粗抛, 去除磨削余量, 第二站精抛, 改善曲轴表面微观质量, 前两站主要针对轴颈的两级抛光, 第三站主要对曲轴的止推面进行两级抛光。

机床结构:主轴颈连杆颈装置和止推面装置采用水平结构方式装在机床滑轨上;工件的装夹在主轴箱和尾架之间, 并同步旋转;通过龙门架机械手 (也可手动上下料) 以及机床上的的可移动V型架实现工件的上下料。

加工工艺:工件两顶尖定位, 采用螺纹孔驱动;角向定位采用法兰工艺销孔或第一连杆轴颈, 轴向定位采用法兰顶尖;抛光时工件保持轴向振动。

3 抛光砂带描述

曲轴的抛光, 对于曲轴表面材料的去除主要是由抛光带完成。目前, 曲轴抛光中使用的抛光带有布基、纸基和聚酯薄膜基三种共存。但布基和纸基均有纤维结构, 这种结构影响了研磨产品的平整性。而薄膜背基则是完全平整的, 这样可以很好地保证磨削表面的精度。越来越多的工厂废弃了这种加工方法而改用薄膜背基研磨带。

对于粗抛和精抛抛光带的搭配使用, 主要根据磨削的表面质量来决定粗抛的砂带砂粒的颗粒度, 而根据产品的表面质量要求来决定精抛的砂粒颗粒度, 以下为常见的砂带配比选用。磨床来料保证锥度在3μm以内, 圆度在5μm以内, 直径公差范围16μm, 粗糙度0.8μm。

4 抛光靴或抛光块描述

进行抛光时, 抛光带是靠抛光块均匀的包裹在轴颈上, 为保证得到均匀的抛光效果, 抛光块的形式就很重要, 根据实际的验证效果, 如图8, 采用断续的支撑对于抛光效果更好。

不仅能够保证抛光面在抛光时能同时均匀受力, 而且还能够保证有良好的散热效果, 从而获得较好的表面抛光质量;为了更加有利于抛光, 抛光块与曲轴颈的接触面要尽量的平整光滑厚度均匀。

当抛光块的结构形式和抛光带的型号选择好后, 抛光加工中工件运动形式对抛光质量的影响也需要着重考虑, 一般来讲:1) 砂带在抛光过程中, 由于产生的破碎颗粒贮存于砂带和曲轴颈之间, 在曲轴左右振动、曲轴旋转运动以及破碎颗粒的共同作用下, 还具有良好的研磨作用, 这样将更加有利于达到所需的加工精度。2) 采用先顺抛再逆抛的抛光工艺能够较好的补偿随动误差对表面质量的影响。

5抛光过程测量验证

抛光过程主要是为了获得更好的表面质量, 如图9, 抛光前和抛光后Ra的数值是相同的, 但抛光后的表面对于实现曲轴和轴瓦间的油膜更有利。

除了得到上述抛光表面效果外, 因为轴颈的公差范围通常在16μm以内, 所以对抛光轴颈的直径也需要进行关注, 而抛光余量的控制是实现抛光后轴颈直径控制的重要方式。通常来讲, 在机床固定的运动参数下, 余量可以稳定在2-3μm内。

6 综述

在曲轴抛光中, 为了得到更好的抛光质量, 需要更好的抛光带, 抛光靴和稳定运动的机床结构。在通常的加工中还包括抛光介质 (如抛光油或抛光液) 的选择, 工件转速, 工件震荡 (轴向移动) , 以及进带量的选择。当得到稳定的加工参数后, 后续维护对加工质量的影响也很关键。

生产中的质量问题除机床的运动机构损坏外, 没有及时更换抛光靴也是一个重要因素, 或着抛光油系统未能正常工作导致磨料积攒在抛光靴支撑面上, 从而使抛光压力不稳定导致。这都需要根据实际的问题进行分析, 以及优化, 本文不在这里一一描述。

参考文献

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大理石抛光工艺分析[范文模版] 篇2

大理石国际统称云石，以其自然古朴的纹理，色泽鲜艳亮丽，被广泛用于建筑内饰墙面，由于大理石材质比较疏松，质地较软吸水率相对比较高。节理线比较多，故在加工，运输安装和使用过程中容易出现各种污染和翘曲变形，易失光等现象的发生，影响了装饰效果，所以对大理石的护理也是护理行业的必修课。要对大理石饰面的状况进行对比分析，护理的方法可分为：

1：翻新研磨处理。2：局部落差处理。3：清洗防护处理。4：结晶抛光处理。5：无缝填补处理等。下面我们先谈谈翻新研磨处理、结晶抛光处理的施工工艺：

首先在翻新打磨前先做防水，目的是使到石材尽可能少吸水，从而达到降低石材吸水律，300#后再做防水，那时候因为削磨会造成防水的效果降低或消失，条件允许的情况下最好800#后再做一次防水。遇到比较疏松的石材，例如白沙米黄、沙岩、热带雨林、木纹石等要先用高含量密封固化剂（如超硬无机涂料、含量40%以上有机硅树脂密封剂）作前处理，使到石材在填补疏松的同时也硬化了材质。

1、粗磨：使用50#、150#、300#、500#金钢石树脂硬磨块（粗磨不要使用软水磨片进行研磨，容易出现波浪，影响平整度）粗磨给水量稍大点但记住不能太多，每道磨片磨完要彻底吸水，检查剪口磨料留下的深划道是否用50#磨片磨掉，以此类推，机器走井字研磨，粗磨占整体研磨45％时间，是确保工程竣工质量验收的关健环节。

2、细磨：使用800#、1000#、2000#金钢石树脂软水磨片，细磨占整体研35％时间，细磨到800#后有初光出现、细磨到2000#后光泽度可达50度。

3、精磨：使用3000#金钢石树脂软水磨片喷洒A2研磨、进行离子交换、精磨占整体研磨20％时间，精磨后光泽度提升很高，大理石石的表面密度提高了，为抛光剂（NO2+Q5镜面修复剂）打下坚实的基础，增强了抛光材料的附着力。

4、抛光：使用功率2HP以上，转速175---210转/分钟，重量45-70公斤晶面机、兽毛含量70％的兽毛垫、3M垫、纳米垫、配合大理石镜面复颜霜NO2、2X镜面锁亮刀入乳Q5进行抛光研磨，抛光后大理石表面光泽度可达最少能在90—100度以上。

汽车修补工艺中的抛光打蜡（下）篇3

（2）车蜡的选用

①根据汽车漆膜颜色，可选用彩色蜡。

②根据汽车涂面状况，金属漆可选用金属漆三重蜡、钻石蜡。

③根据使用环境，热带、雨季可选用水晶蜡。

（3）机械打蜡

机械打蜡时使用轨道抛光机，其椭圆形轨迹旋转及双手扶把紧贴机体的中心立轴，效率高、质量好，不易产生划痕。打蜡时将液体蜡摇匀后画圈似地倒在打蜡盘面上，每次以0.5m²的面积按顺序打匀，直至打完全车。待蜡凝固后，将干净、无杂质的全棉抛蜡盘套装在打蜡机上，开机后调节转速并控制在1000r/min以下，然后将打蜡机抛光盘套轻平放在涂面上，进行横向与竖向覆盖式抛光，直至涂面靓丽为止。打蜡机抛光路线。

（4）手工打蜡

若是乳状蜡应将其摇匀，然后倒少许于海绵或软布上，涂蜡时以大母指和小母指夹住海绵，以手掌和其他3个手指按住海绵，每次涂蜡以0.5m²的面积为宜，力度均匀地按旋律式顺序擦试。从前到后、从左到右，蜡膜要涂得薄而均匀，根据每种车蜡的说明，稍后用干净的软布擦净即可。

四、漆膜抛光打蜡施工实例

1 清洗脱蜡

漆面状况：旧车涂膜表面附有泥沙、灰尘以及蜡质油污，新喷涂面免予清洗。

施工方法：将脱蜡洗车液以1：100的比例溶于水，车辆表面很脏，可适当提高比例至1：50，用泡沫清洗剂喷涂泡沫于汽车表面，停留3～5min，用高压水冲净、擦干。

施工要求：涂面干燥、无尘、无蜡和无污痕。

设备、工具及材料：泡沫清洗机、脱蜡洗车液、水、海绵和抹布。

2 研唐

漆面状况：旧车涂膜氧化层、脏膜、泛色层和轻微划痕，新喷涂膜流痕、粗粒、发白、橘皮、失光及丰满度差。

施工方法：先后使用P1500和P4000干磨砂纸，在涂膜表面按顺序全车打磨，对凸出涂面的流痕、粗粒和橘皮等，要用海绵垫块衬砂纸打磨平整，注意不要把涂膜磨传露底，用抹布和清水把全车擦净、擦干。

施工要求：消除涂面流痕、粗粒、橘皮和划痕，全车涂面呈光滑、无光状态。

设备，工具及材料：水桶、清水、P1 500～DP4000干磨砂纸、干磨机、海绵垫块和抹布。

3 一次抛光

漆面状况：涂面经过P1500和P4000干磨砂纸研磨后，无流痕、粗粒、橘皮和凸点，呈现P1500和P4000砂痕的无光状态。

施工方法：摇匀全能抛光剂，置于抛光机的羊毛研磨轮上，并适当喷水以湿润，将转速调至800～1200r/min，将其平放于涂面上，然后均衡地向下施力，从车顶开始按顺序每一小块做一次处理，有规律地沿水平方向来回移动，涂面呈现光泽，即可用干净的抹布把抛光剂擦净。

施工要求：涂面无砂痕、划痕、粗粒和橘皮，涂膜无抛穿痕迹，呈现平滑、光亮状。

设备，工具及材料：调速抛光机、全能抛光剂、羊毛抛光轮和干净的抹布。

4 二次抛光

漆面状况：涂面经一次抛光后，可能还存在细微的划痕和光环。

施工方法：用干净的软布将抛光残留物擦净，摇匀全能抛光剂，倒在上光轮上，将转速调A1200r/min，将其平放于涂面上，然后均衡地向下施力，从车顶开始按顺序每一小块做一次处理，有规律地沿水平方向来回移动，直至没有涡痕的闪亮漆面，即可用干净的抹布把抛光剂擦净。

施工要求：涂面无任何抛光时残留的细微缺陷或光环，使涂面更光滑光亮，提高涂膜的丰满度。

设备、工具及材料：调速抛光机、全能抛光剂、黄色上光轮和干净的抹布。

5 打蜡

漆面状况：涂面经二次抛光后，光滑、光亮，无任何划痕、粗粒和光环等缺陷。

施工方法：用干净的软布将抛光残留物擦净，摇匀全能抛光蜡，倒在上光轮上，将转速调至1000r/min，将其平放于涂面上，然后均衡地向下施力，从车顶开始按顺序每一小块做一次处理，有规律地来回覆盖式抛光，直至涂面亮丽为止。手工打蜡将摇匀的液体蜡倒少许于海绵或软布上，按顺序以旋转环形上蜡，涂抹时力度要均匀，蜡膜要薄而均匀，当蜡膜刚干燥而不粘手的时候，即用软布将其擦净。

施工要求：蜡膜分别均匀、无遗漏、涂面光亮以及丰满度好。

设备，工具及材料：调速抛光机、全能抛光蜡、黑色上光轮和干净的抹布。

（全文完）

抛光时你注意这些了吗？

先将车窗和车门上的密封条等橡胶件用遮蔽

胶带进行遮蔽，以免抛光蜡附着在这些位置难以清除。

抛光机不能长时间停留在一个地方，停留时间过长会造成漆面过热软化而被抛光蜡或抛光盘划伤。

在工件的边缘处如果抛光操作不正确，容易磨穿漆膜。

使用抛光机时，为防止抛光机与电线或气管缠在一起，操作时可将电线或气管置于背后。

抛光时应经常向抛光表面喷水，以防止抛光剂与抛光表面粘连。

NiTi合金电化学抛光工艺篇4

NiTi合金具有独特的形状记忆效应以及良好的耐蚀性和生物相容性,是一种较理想的生物医用材料[1,2]。金属材料的生物相容性与其表面质量有着密切的关系,尤其是与血液接触的生物医用材料,要求具有较高的表面光滑程度,材料表面越光滑,与血液相容性越好[3]。电化学抛光不仅能够去除表面变形层、获得光滑、均匀、接近于镜面的光亮表面,而且适用于任何形状工件的抛光,因而引起了广泛关注[4,5]。NiTi合金电化学抛光虽然表面粗糙度与机械抛光相当,但是更加平滑光亮,而且大大降低了表面的Ni含量,形成只含有少量Ni的TiO2氧化膜,从而明显改善了其耐蚀性和生物相容性[5,6,7]。然而,由于NiTi合金的电化学抛光条件要求比较苛刻,加上商业竞争的原因,目前有关NiTi合金电化学抛光的具体工艺规范的研究报道还很少。

为此,本工作在冰醋酸 - 高氯酸基溶液中加入光亮剂和降温剂形成一种改进型的电化学抛光液,通过考察电流密度、抛光液温度、抛光时间和阴阳极间距等工艺参数对NiTi合金电化学抛光表面粗糙度和微观形貌的影响,最终探索出了一种较为理想的NiTi合金的电化学抛光工艺。

1 试验

所用材料为热轧NiTi板,化学成分为Ti - 50.8%Ni,相变温度Ms:11.57 ℃,Mf:-52.47 ℃,As:-13.23 ℃,Af:29.38 ℃;采用激光切割,试样尺寸为7 mm×7 mm×1 mm。试样首先用400号、600号SiC水磨砂纸打磨光滑,然后在丙酮、去离子水中超声清洗10 min,吹干待用。

电化学抛光最佳的配方:35～50 mL/L高氯酸(70%～72%),800～850 mL/L冰醋酸(99.5%),80～100 mL/L降温剂(一种醇类物质,如乙醇、丙醇、丁醇等),35～50 mL/L光亮剂(分子中含有多羟基的醇,如丙二醇、乙二醇等),抛光液温度0 ℃,抛光时间45 s。

采用QJ6005型直流电源以及HA2401半导体制冷电源,在LJ2 - 30型半导体冷阱中进行电化学抛光,抛光过程中采用搅拌器进行搅拌。采用NV5022S型表面轮廓仪测定试样的表面粗糙度,采用JEOL - JSM - 5600LV型扫描电子显微镜(SEM )观测试样表面微观形貌。

2 结果与讨论

2.1 电流密度对电化学抛光的影响

NiTi合金电化学抛光的电压 - 电流密度曲线见图1。其他工艺参数:抛光液温度0 ℃,抛光时间45 s,电极间距1.5 cm。从图1可以看出,随电压增大,电流密度升高,两者大体呈直线关系,没有出现理论上的平台区[8]。

图2为NiTi合金电化学抛光电流密度与表面粗糙度及微观形貌的关系。从图2可以看出,电流密度小于0.8 A/cm2的A区域,试样表面出现了很多白点,说明表面层还未完全溶解,可见对表面粗糙度改善不大。在电流密度为0.8～1.2 A/cm2的B区域,试样表面变得平滑光亮,粗糙度降低,尤其当电流密度为1.0 A/cm2左右时,表面粗糙度最低。而当电流密度增大到1.2 A/cm2以上的C区域时,试样表面出现过腐蚀现象,在一定程度上必然会破坏抛光质量。

2.2 抛光液温度对电化学抛光的影响

图3为抛光液温度与表面粗糙度及微观形貌的关系:当温度低于-2.5 ℃时,A区观察不到明显的抛光效果,推断对表面粗糙度改善不大;当温度升高到-2.5～2.5 ℃的B区域时,尤其在0 ℃左右,试样表面最为平滑光亮,表面粗糙度也最低;当温度升到2.5 ℃以上的C区域时,试样表面出现了腐蚀坑,又使表面质量遭到破坏。

2.3 抛光时间对电化学抛光的影响

NiTi合金电化学抛光时间与表面粗糙度及微观形貌的关系见图4。从图4中可以看出:当抛光时间为45 s左右时表面粗糙度最低;在抛光时间处于30 s以下的A区,因时间太短表面伏突等缺陷未完全消除,故粗糙度改善不大;在抛光时间为45 s左右的B区,表面变得平滑光亮;延长抛光时间试样表面质量又遭到破坏。

2.4 阴阳极间距对电化学抛光的影响

图5为NiTi合金电化学抛光阴阳极间距与表面粗糙度及微观形貌的关系。从图5中可以看出,当阴阳极间距位于1.2 cm以下的A区域时,由于局部电流密度过大形成过腐蚀,因此表面粗糙度较高。当阴阳极间距位于1.5 cm左右的B区域时,试样表面均匀致密、基本无缺陷,此时表面粗糙度也降到最低。当阴阳极间距增大到2.0 cm以上的C区域时,抛光效果变差。

2.5 采用最佳工艺参数对金属表面抛光的影响

由以上结果可知,当工艺参数为电流密度1.0 A/cm2,抛光液温度0 ℃,抛光时间45 s,阴阳极间距1.5 cm时,电化学抛光效果最为理想。图6是采用此最佳工艺参数电化学抛光前后试样表面的微观形貌,可看出抛光前试样表面很粗糙,沿打磨方向有较多清晰的划痕,抛光后表面光滑均匀,无麻点和划痕。这说明在此工艺条件下能获得比较理想的抛光表面。

3 分析讨论

3.1 抛光液中各成分的作用

高氯酸在抛光液中作为氧化剂,一方面促使阳极金属溶解,使阳极表面形成氧化膜,另一方面与金属离子形成可溶性盐,作为一种保护膜,防止阳极表面产生过腐蚀。依据文献[9],通过大量的试验确定,高氯酸的浓度为35～50 mL/L;冰醋酸在抛光液中作为溶剂,不直接参与化学反应,浓度控制在800～850 mL/L,抛光效果较为理想。

降温剂是一种醇类物质,主要用来降低抛光时的温度,以防止溶液凝固。因为NiTi合金只有在较低的温度下才能获得比较理想的抛光效果,而抛光液中的冰醋酸的熔点为16 ℃。因此,必须加入某些添加剂如乙醇、丁醇等,降低抛光液的凝固温度。如果抛光液中降温剂浓度偏高,试样表面容易出现波纹等缺陷。经反复试验,确定其浓度为80～100 mL/L。

光亮剂主要用来调节抛光液的黏度,提高金属表面的抛光质量。作为光亮剂,分子中应含多个羟基例如丙二醇、乙二醇等,这些物质可在阳极表面产生一层吸附膜,防止表面发生腐蚀,使其产生金属光泽。同时,由于该吸附膜在阳极凹陷处比凸起处厚,造成凸起处比凹陷处电流密度大,溶解速度快,从而可提高整平效果。经多次试验发现,光亮剂浓度较低时,金属表面呈“白雾”状,无金属光泽;浓度偏大,电化学反应放出的热量难以散发,容易造成过氧化,浓度应控制在35～50 mL/L为宜。

3.2 工艺参数对电化学抛光的影响

电流密度是抛光过程中重要的影响因素,如果电流密度过低,合金表面处于钝化溶解状态,无论抛光多长时间,都无法得到平滑光亮的表面。电流密度过大时,局部可能出现过腐蚀[9,10,11]。图2显示,当电流密度为1.0 A/cm2左右时,抛光效果最为理想。对于每一种金属与抛光液的组合都有一个最合适的操作温度范围。温度过高,溶液的黏度较低,电化学反应激烈,容易造成过腐蚀现象;温度过低,则溶液的黏度大,阳极金属的溶解速度慢,起不到抛光作用[12]。图3表明,温度控制在0 ℃左右时,抛光质量最好,提高或降低温度,表面质量又会遭到破坏。金属电化学抛光时间受金属材料本身表面状况等诸多因素的影响[8,10],因此,必须控制好抛光时间。抛光时间过短,金属表面整平度差,表面粗糙度降低不明显;抛光时间过长,不仅抛光液的消耗大,而且还可能使表面质量变差[8,12]。一般来说,为了减少能量损失及使抛光表面得到所需要的电流密度,应采用小的电极间距。但如果电极间距过小,在某些局部位置由于电流密度过大还可能造成过腐蚀;相反,如果电极间距过大,电流密度降低,不利于抛光过程[4,8,9,12]。

4 结论

NiTi合金在冰醋酸 - 高氯酸体系中电化学抛光效果最理想的工艺参数为:电流密度1.0 A/cm2,抛光液温度0 ℃,抛光时间45 s,阴阳极间距1.5 cm。用此工艺抛光后,NiTi合金表面光滑、均匀,基本无缺陷,表面粗糙度较低。

摘要：为了探索较为理想的NiTi合金电化学抛光工艺,采用一种改进的冰醋酸-高氯酸基抛光液,对其进行了电化学抛光。采用SEM和表面轮廓仪考察了抛光液成分以及各工艺参数对NiTi合金微观形貌和表面粗糙度的影响。试验结果表明,抛光液成分在电化学抛光中起着关键的作用,并且当电流密度为1.0A/cm2、抛光液温度为0℃、抛光时间为45s、阴阳极间距为1.5cm时,电化学抛光效果比较理想,表面粗糙度降为70nm左右。与未抛光试样相比,电化学抛光后NiTi合金表面光滑均匀,基本无缺陷。

关键词：电化学抛光,NiTi合金,工艺

参考文献

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不锈钢激光模板精密电抛光工艺篇5

现代电路板表面贴装技术(SMT),实现了电子产品组装的高密度、高可靠性、小型化、低成本和生产自动化。SMT激光模板是由计算机设计出的各种电子产品的线路图,通过激光切割机在不锈钢片上打出点状、条状的孔洞,根据实际需要尺寸大小,最大模板面积约为600 mm×600 mm,而钢片厚度只有0.05 mm。

随着这项技术的发展,对SMT激光模板的要求也不断提高,经激光切割后的模板孔隙在显微镜下能观察到0.02 mm左右的毛刺,再刷上锡膏后常会导致线路图的线条不完全。应采用电抛光技术去除激光切割后产生的毛刺,并保持SMT激光模板的孔壁光滑及处理后不锈钢激光钢片的厚度均匀,尺寸差在0.005 mm范围内,并且达到表面镜面光亮,必须解决处理过程中控制尺寸变化和达到光亮之间相互矛盾的技术问题。

目前国内外采用的电抛光技术中[1],钢板面积大、特别薄(在0.1 mm以下)的精密件作电抛光处理尚无先例,原因为:一方面抛光处理电流密度过高,造成尺寸变化较大,不适用于对尺寸变化要求严格的不锈钢精密制品;另一方面表面光洁度要求高的电抛光溶液大多含有铬离子,溶液易老化且会对环境产生严重污染[2]。本工作研究了一种不锈钢激光模板无铬精密电抛光溶液及工艺。

1试验

激光模板的处理工艺流程:

不锈钢激光切割→电解除油→水洗→去毛刺处理→水洗→精密电抛光→水洗→干燥。

除油配方:20 g/L氢氧化钠,30 g/L碳酸钠,15 g/L 磷酸钠,除油处理目的在于保证模板表面后续抛光均匀一致。

激光切割后模板孔壁残留的毛刺较大,精密抛光不能完全去除干净,如果采取电抛光直接去,必须增大电流密度和相应地延长抛光时间,结果使模板的腐蚀量增大,难以满足尺寸偏差在0.005 mm以内,因此在精密抛光之前增加预去毛刺处理工艺,会使模板表面的毛刺尺寸减小,同时尽量保证膜板的腐蚀量在0.002～0.003 mm以内,此后再经精密电抛光处理完全去除毛刺,使模板孔壁光滑。预去毛刺处理采用40 g/L磷酸,10 g/L硫酸,1～2 g/L乌洛托品溶液,电解5～10 min,电流密度5～7 A/dm2。

电抛光溶液为600 mL/L磷酸,150 mL/L硫酸。自制整平剂。抛光后模板的钝化工艺参数:20%硝酸,2.5 g/L重铬酸钾,10 min后取出水洗吹干。

采用电化学方法测试模板在抛光溶液中的极化曲线,取1 cm2的不锈钢试样,一侧用带绝缘外皮的铜线焊接,四周用环氧树脂封闭,采用极化池和Chi604电化学工作站,铂做辅助电极,饱和甘汞为参比电极,试样为电极的三电极体系,测试模板在溶液中的极化曲线,研究添加剂在精密电抛光中的作用。

使用千分尺测量模板抛光前后的尺寸,确定其腐蚀量,以扫描电镜(SEM)观察孔壁形貌。

2结果与讨论

2.1去毛刺对抛光的影响

激光切割后,孔壁毛刺尺寸较大,与孔壁相连的毛刺根部尺寸较小。

去毛刺处理溶液配方:40 g/L 磷酸,10 g/L硫酸,1～2 g/L乌洛托品,常温处理,电流密度 5～10 A/dm2,工件做阳极,铅板做阴极,处理时间5 min,双面腐蚀量0.001～0.002 mm,表面成均匀的灰色。在电流的作用下,毛刺根部四周均发生腐蚀,较小的毛刺被去除,较大的毛刺尺寸明显减少。

2.2添加剂含量对抛光的影响

添加剂包括整平剂和促进剂两部分。不锈钢的精密抛光需要满足电流密度不能过大、腐蚀量小、短时间抛光光亮等条件,因此,在抛光溶液中要加入适合抛光材料的整平剂和促进剂。在电流密度25 A/dm2,温度60～65 ℃,抛光时间1 min下,整平剂含量对抛光腐蚀的影响见图1。

从图1可知,整平剂的最佳含量为15 g/L。整平剂为自行研制的添加剂,其中包括1.5 g/L糖精,为黄色黏稠液。

整平剂能在阴极过程中被金属表面吸附,有助于被抛材料表面的白亮。在阳极过程中可在其不规则的表面生成一层吸附薄膜,使之与溶液分离。当不通电时,吸附薄膜防止材料表面受电解液的浸蚀,通电后,又能使被抛材料凸起部位的电流密度增大,使之部分隔离薄膜被击穿而开始溶解,凹入处能被有效地保护,以致使材料表面进行选择性溶解而达到平滑、光亮。一般以磷酸为主的抛光溶液尤其温度较低时黏度较大,导致阳极的溶解产物很难从材料表面向溶液中扩散和溶液向阳极补充[3],加入的整平剂具有一定的黏度,降低了溶液的导电性。因此,可加入一些导电盐作为促进剂。导电盐的选择应不能包含影响抛光质量的金属离子。加以硫酸铵作为促进剂,其量以1 min达到光亮为基准,加入量为35 g/L。

不锈钢激光模板在抛光溶液中的极化曲线见图2。

从图2可知,加入添加剂,不锈钢激光模板在溶液中的自腐蚀电位和钝化区的范围均有不同,未加添加剂时模板的自腐蚀电位为-0.27 V,加入添加剂材料的自腐蚀电位为-0.056 V,自腐蚀电位明显提高,说明加入添加剂后,要使材料表面活化就需增加电压。未加添加剂时钝化区的变化范围为-0.27～1.04 V,加入添加剂时钝化区的变化范围为-0.056～0.434 V,超过0.434 V,开始活化,钝化区范围由1.31 V减少到0.49 V,明显缩小。可见添加剂明显改善了材料表面的活性,模板表面的溶解速度加快,使材料能够快速达到光亮。

2.3电流密度对抛光的影响

电流密度是电解抛光的一个重要参数,电化学抛光通常是在高电流密度下进行的[4]。电流密度低,金属处于活化状态,被抛光表面发生浸蚀,阳极电解产物少,化学溶解比电化学溶解占优势,工件达不到光亮。电流密度过高,氧气剧烈地析出,工件表面容易发生过热,溶解加快,局部溶解不规则加剧,产生过腐蚀。阳极溶解加快,靠近阳极的溶液成分浓度增大,电阻相应增大,增加能耗,降低抛光的均匀性。电流密度对抛光质量的影响见表1。

从表1可知,当电流密度为25 A/dm2时,工件表面光亮,减薄尺寸小于0.005 mm。

2.4温度及时间对抛光的影响

溶液温度低,腐蚀量小,但上光效果差;温度升高,表面抛光液黏度降低,阳极溶解及扩散速度加快,溶液对流加快,有利于工件表面滞留的气泡脱附,避免产生麻点;温度过高,表面腐蚀加快或表面产生气带条纹,容易起皱,均匀度降低。电流密度为25 A/dm2时,电抛光溶液温度对抛光质量的影响见表2。

一般温度在60～75 ℃时,钢片表面光亮和尺寸减薄都达到了技术要求。

在电流密度25 A/dm2,温度65 ℃下,抛光时间与双边腐蚀量的关系曲线见图3。

从图3可知,激光切割或抛光1 min,不锈钢激光模板的双边腐蚀量在0.004 mm以内,表面均匀光亮。去毛刺处理和精抛光处理钢片孔壁SEM形貌见图4。

从图中可知,抛光前激光切割后的孔壁残留粗糙的毛刺,而经去毛刺预处理和精抛光后孔壁处的毛刺消失,孔壁光滑。

3结论

(1)预抛光处理溶液配方:

40 g/L磷酸,1～2 g/L乌洛托品,常温处理,电流密度5～10 A/dm2,处理时间5 min。精抛光溶液:600 mL/L磷酸,150 mL/L硫酸,15 g/L整平剂,35 g/L硫酸铵作促进剂。

(2)精密电抛光工艺参数:

电流密度25 A/dm2,温度65 ℃,抛光时间1 min。

(3)激光模板经去毛刺和精抛光处理,模板表面光亮,腐蚀量小于0.005

mm,孔壁光滑无毛刺。

摘要：不锈钢激光模板尺寸大、壁薄,对其抛光要求为变形小、孔壁光滑,且腐蚀量小于0.005 mm。利用极化曲线、扫描电镜(SEM)等方法,研究了预去毛刺、添加剂、精抛光工艺参数对抛光质量的影响,确定了精密电抛光溶液组成及精抛光工艺。结果表明,添加剂含量在15 g/L时能有效抑制抛光的腐蚀量,提高抛光质量;在精抛光的参数电流密度为20～25 A/dm2,温度60～65℃,时间1 min条件下,钢片经去毛刺处理和精抛光处理能达到孔壁光滑、腐蚀量小于0.005 mm的要求。

关键词：电抛光,不锈钢,激光模板,工艺技术

参考文献

[1]Pedrazzinic.Phosphatizing Process[J].Metal Finishing,1997,95(11):110~112.

[2]谢格列夫ΠB.金属的电抛光和化学抛光[M].北京:科学出版社,1961.

[3]余焕权.磷酸在不锈钢表面处理中的应用[J].电镀与涂饰,2004,4(2):23~25.

浅谈珠宝首饰的机械抛光工艺篇6

1 机械抛光的工具及设备

机械抛光工艺使用的设备主要是抛光机。常用的抛光机主要有单头吸尘抛光机、双轮抛光机等[2]。按抛光效果可分为粗抛抛光机、中抛抛光机、细抛抛光机。抛光机上配有抛光轮、抛光棒、抛光刷等, 根据抛光程度不同可分为黄布轮、白布轮、大毛刷、绒芯棒、小毛刷、小白布轮、直毛刷、小号飞碟等。抛光过程中还要使用各种抛光蜡, 如绿蜡、白蜡、红蜡等。目前首饰行业中, 粗抛用的是黄布轮和绿蜡 (含铬氧化物) ;中抛用的抛光蜡是白蜡 (含铝氧化物) ;精抛用的是白布轮和红蜡 (含铁氧化物) , 对于比较软的贵金属如足铂金和足黄金, 可以用中抛代替粗抛。

2 机械抛光原理

机械抛光是利用抛光轮在高速旋转时首饰与抛光轮以及抛光蜡之间产生的高温, 使金属的可塑性得以提高, 改善表面不平细微处, 从而改善珠宝首饰的光亮度, 提高首饰的质量。

3 抛光工艺的操作步骤及注意事项

抛光过程中需要掌握一定的技巧, 要配备各种布轮和抛光蜡, 既要让珠宝首饰抛得光亮, 同时还要降低贵金属的损耗, 并不是抛光时间越长抛得越好。抛光中应严格按照先粗抛后精抛的操作步骤, 具体如下:

3.1 粗抛

粗抛是中抛、精抛的基础, 如果达不到要求将影响后期抛光, 会直接影响首饰的质量。粗抛光就是将首饰表面的锉痕、钻痕、毛刺、飞边等以及焊接留下的黑色氧化层先行抛掉, 尽量把首饰抛得平整、圆滑, 使线条流畅。粗抛主要用毛刷、黄布轮配上绿蜡进行。开动抛光电动机, 旋转抛光毛刷, 并将绿色蜡块 (含铬的氧化物) 涂抹在毛刷上, 就可以抛光。毛刷主要是对镶嵌首饰的台面、镶边等有缝隙的地方以及指环的外部进行抛光, 还要对首饰的反面进行打磨抛光。操作过程中要均匀地向毛刷上抛光蜡, 抛光用力要适当, 切忌在首饰表面某一处过长时间抛磨, 这样不仅增加贵金属的损耗, 而且由于摩擦产生的热量过高, 首饰容易变形, 同时温度过高, 手握不牢首饰也易使之打飞掉变形、爪松、甚至掉石等, 但也不能抛光不到位而仍有锉痕、擦伤等。

首饰全部要粗抛光一遍, 部分地方要重复抛光。在对戒指抛光时, 需要用绒芯棒打磨抛光戒指的内圈, 抛光前要给戒指绒芯涂抹绿色抛光蜡。抛光时要注意绒芯棒与戒圈的接触面, 也就是戒指不能套入绒芯棒太深, 保持抛光接触面是内圈弧的1/3。抛光接触面太小, 工作效率就低;接触面太大, 变换抛光位就很不方便, 再者由于摩擦阻力大, 难以拿稳要抛光的首饰, 也容易造成抛光首饰飞出而损坏宝石戒面或首饰的造型。

粗抛光时还要注意毛刷和布轮上蜡, 一次上蜡不能涂抹太多, 以避免抛光蜡摩擦后发热并熔化覆盖在首饰表面上, 而掩盖首饰表面存在的各种痕迹和麻点等, 这样将影响首饰粗抛光的质量, 并给精细抛光带来困难, 甚至将导致重新粗抛。

3.2 中抛

中抛光的方法与粗抛基本相同, 仍用毛刷和黄布轮进行, 中抛与粗抛相比只是抛光蜡有所不同, 主要是采用粒度较细的白色抛光蜡 (含铝的氧化物) 。中抛光就是按照粗抛光的方法进行操作, 将首饰从头到尾重抛光一遍。对于足铂金和足K金的首饰, 可跳过粗抛, 尽量进行中抛光。一些抛光比较困难的合金首饰, 由于制作首饰的金属韧性度在柔软的金属, 故抛起光来有滞留现象, 不易抛亮金属表面, 只能多次抛光才能达到要求。

3.3 精抛

任何首饰粗抛以后都必须进行精抛光, 精抛是在粗、中抛基础上进一步细抛光, 这样才能使首饰表面更加平整、光滑, 使金属首饰表面光洁度更高, 达到镜面反光效果。精抛光摩擦接触面小, 抛光时不仅用力要小而且力要均匀, 必须完整地将首饰表面抛光一遍, 具体方法是用细白布轮抹上红色抛光蜡后, 先对首饰的正面进行抛光, 然后抛光首饰侧面和角部。如果是对戒指进行抛光, 应首先用绒芯棒给戒指上涂抹红蜡, 对戒指内圈先行抛光;然后抛光戒指的正面的花肩, 最后抛光首饰的两侧和外圈。

在粗抛、中抛和精抛光中, 操作者的抛光手法对抛光质量也有一定的影响, 抛光操作手法不正确就不可能抛好首饰。一般来讲, 抛光时尽量使首饰与抛光布轮平行、双手握紧首饰并从上而下顺着布轮移动方向。抛光务必要一次均匀地将首饰全部抛完, 每个部位都要抛到位。抛光手法不正确, 抛光的首饰在高速飞转的抛光轮上很容易被弹脱出手, 这样极容易造成宝石戒面的损坏, 金属托架变形和断裂。在抛光体积细小的首饰时 (如胸坠、耳钉) , 应事先准备一个金属丝制作的挂钩, 将首饰一端挂于其上, 一手持住首饰抛光, 抛光时要防止跳跃式抛光和用力轻重不匀。

4 抛光工艺的质量标准

珠宝首饰经粗抛光、中抛光和精抛光后, 就要进行质量检验。珠宝首饰按照抛光工艺的质量标准, 可分为戒指类、坠类、耳饰、链类四类, 各类成品的质量检验标准如表1, 如抛光后的各类首饰不符合检验标准, 则需要进行重新抛光。

5 结语

机械抛光是首饰表面光亮处理工艺中最常用、最简单、也是最重要的一种工艺, 其抛光质量的好坏主要取决于操作者的经验和熟练程度。因此, 只有正确掌握机械抛光的原理和工艺, 严格按照操作规范操作, 结合实际操作中的一些注意事项, 才能最高效率地获得高质量的抛光效果。

参考文献

[1]陈征, 郭守国.珠宝首饰设计与鉴赏[M].上海:学林出版社, 2008:81-82.

抛光工艺篇7

1 实验

实验采用规格为50 mm×25 mm×0.7 mm的6061铝合金片,对材料进行分组试验,按计算量称取氢氧化钠和硝酸钠,将氢氧化钠放入250 m L的烧杯中搅拌溶解后加入硝酸钠搅拌溶解,然后加入自来水稀释至200 m L,放到恒温水浴锅加热到85℃,在抛光液中抛光30 s后立即放入清水中清洗,最后评级。

确定氢氧化钠和硝酸钠的质量浓度之后,进行添加剂研究,分别按计算量称取五水合硫酸铜和三乙醇胺加入到配好的氢氧化钠和硝酸钠溶液中搅拌溶解,然后进行加热抛光,完成后按照表1对亮度进行评分。

2 实验结果与讨论

2.1 硝酸钠的质量浓度对抛光效果的影响

将氢氧化钠的质量浓度初定在300 g/L,温度定为85℃,改变硝酸钠的质量浓度,使其保持在225~300 g/L的范围内,抛光时间为20 s,研究硝酸钠的质量浓度对抛光效果的影响,结果如表2所示。

硝酸钠在溶液中可生成亚硝酸根离子,与微观上表面凸起的铝反应可使铝片表面平整,从而达到光亮的效果。硝酸钠的质量浓度较低时,反应速率慢,效果不佳;而当硝酸钠的质量浓度偏大时,造成铝片表面麻点较多,平整度降低,影响美观。实验结果表明,硝酸钠的质量浓度为250 g/L比较适宜。

2.2 氢氧化钠的质量浓度对抛光效果的影响

氢氧化钠作为主要腐蚀剂,硝酸钠的质量浓度为250 g/L,温度为100℃,抛光时间为20 s,研究氢氧化钠的质量浓度对抛光效果的影响,结果如表3所示。

铝片可以与溶液中的氢氧根发生反应,当氢氧化钠的质量浓度偏低时,反应速率慢,效果不佳;当氢氧化钠的质量浓度偏高时,反应剧烈,不易控制,造成工件公差尺寸变化明显,且易出现过腐蚀。实验结果表明,氢氧根离子可以整平工件表面,增加铝片光亮度,且随着质量浓度的升高,光亮度先増后减,氢氧化钠的质量浓度为275 g/L时综合增亮效果最好。

2.3 五水合硫酸铜的质量浓度对抛光效果的影响

铜离子作为光亮剂,硝酸钠的质量浓度为250 g/L,氢氧化钠的质量浓度为275 g/L,抛光时间为20 s,研究铜离子的质量浓度对抛光效果的影响,结果如表4所示。

铜离子在溶液中可随凸面扩展,由于金属表面凹凸不平,局部凸面被铜离子覆盖,与铝合金表面凸点形成众多微小腐蚀原电池,使铝片表面平整,光亮度提高。当铜离子的质量浓度低时,对铝合金表面凸点覆盖少,整平效果差;而过高的铜离子浓度会导致与溶液中的氢氧根反应,降低金属的腐蚀效果。

在85℃的条件下,通过改变碱性抛光液的组分质量浓度和添加光亮剂虽然能使6061试片光亮度有所增加,但是光亮度达不到要求。

2.4 三乙醇胺的体积分数对抛光效果的影响

在硝酸钠的质量浓度为250 g/L、氢氧化钠的质量浓度为275 g/L、抛光时五水硫酸铜的质量浓度为2.5 g/L的槽液中加入不同体积分数的三乙醇胺,结果如表5所示。

表5显示,随着三乙醇胺的加入,抛光效果先增加后减小,可见三乙醇胺的体积分数在10~20 m L/L时,可以显著增加6061铝合金的抛光效果,可以达到镜面抛光效果,实现了低温碱性抛光。

2.5 6061碱性抛光前后表面形貌研究

图1和图2分别为抛光前后和抛光后的表面微观形貌。对比发现,6061铝合金开始存在的表面凹凸不平的现象在抛光后已经消失,表面十分光滑,说明抛光过程对铝合金表面起到了较好的整平作用。

3 结论

以质量浓度为250 g/L的硝酸钠、275 g/L的氢氧化钠为基础试剂,以质量浓度为2.5 g/L的五水合硫酸铜和体积分数为15 m L/L的三乙醇胺为增亮剂的碱性配方在抛光温度为85℃、抛光时间为30 s的条件下,抛光效果最好,可以达到镜面光亮效果。此工艺的优点是抛光温度低、对铝基材的腐蚀小、环境污染小,有较好的实际应用价值。

参考文献

[1]《轻金属材料加工手册》编写组.轻金属材料加工手册(上册)[M].北京:冶金工业出版社,1979.

[2]庞洪涛.铝及铝合金环保型化学抛光研究[D].武汉:武汉材料保护研究所,2002.

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[4]陈祖秋.铝合金无铬电化学抛光研究[J].电镀与精饰,1992(2).

[5]李巧玲,叶云,赵兴国.常温电解抛光液研制及参数选择研究[J].山西机械,1997(4).

[6]彭荣华,李国斌,马凇江.铜及其合金化学抛光工艺研究[J].材料保护,2005(6).

[7]李珍芳,李康宁.铝合金化学抛光工艺研究[J].材料防护,2011(1).

[8]李东光.抛光剂配方与生产[M].北京:北京化学工业出版社,2012(9).

抛光工艺篇8

关键词：瓷砖抛光,仿真,能耗,控制变量法,参数配置策略

1 引言

节能减排是国际性热点问题。在我国, 节能减排被列入十二五规划, 旨在加快建设资源节约型, 环境友好型社会, 提高生态文明水平。数据表明在整个瓷砖制作工艺流程每年耗费高达5, 000 亿, 能源消耗高达8700 万吨标准煤, 而在工艺流程中抛光过程耗能约占总耗能的1/3, 抛光机带来的能耗占总能耗的大部分。所以抛光技术能耗问题在瓷砖行业中更为突出并急需解决, 在其它成本不变的情况下, 合理配置参数, 节约5%~10%的原料, 能够节约的成本是可观的, 关键是要深化瓷砖行业抛光能耗优化方面的研究。

2 控制变量法寻优

通过文献研究发现, 有多种影响抛光机生产因素, 对于多个可优化因素, 如皮带线速等, 不同的因素对抛光过程中造成不同程度的能源损耗, 且各因素之间不同的参数配置导致的能耗也是不同的。

研究不同的皮带速度影响抛光过程的能耗时, 假设衡量摆动周期T不变, 磨盘数量n不变, 则皮带速度与能耗的关系为:

v∝M

3 不同皮带速度下瓷砖抛光仿真实验

本次试验设定横梁摆动周期为4, 磨盘每0.01 秒的磨削量为80 个单位, 皮带速度范围在100~200cm/s内变动。皮带传送速度的快慢决定了瓷砖停留在传送带上的时间, 进而影响了瓷砖的被磨削的程度。

上图表明, 随着速度的增加, 达标时间呈单调下降趋势, 磨盘下限呈上升趋势。令达标时间最短的皮带速度为196cm/s。

4 参数配置策略

首先假定每一台磨盘的特定参数相等 ( 压力、横梁摆动速度、磨盘转速、磨盘运动规律) 。

本次实验参数设置是以上周调研得到的参数为准, 设置瓷砖厚度为11.8~12.1mm, 速度是400~1200mm/s, 来进行仿真抛光实验。

如图2, 随着瓷砖厚度的增加, 使瓷砖达标的能耗是逐步增加的。在瓷砖最高点上升, 不同速度下到达合格瓷砖消耗的能量会有一种波动性。如图3, 随着瓷砖高度和皮带速度的降低, 空损的能量就越高。说明不同的瓷砖高度应适应不同的皮带速度, 以减少瓷砖在抛光线上的停留时间。

5 结论

结合实验结果和图像结果, 本文可以得到以下结论:

1) 减少瓷砖厚度, 可降低瓷砖达标所需的能耗;

2) 空损能量反应其规律是瓷砖的最高点越低, 能节约的能量越多。

参考文献

[1]陈彩如, 谭建平.大规格陶瓷砖抛光过程仿真与试验研究[J].中国陶瓷, 2008.

抛光工艺篇9

金刚石微粉是以亚毫米级金刚石单晶为原料,经破碎、整形和一系列的物理化学处理而制出的颗粒形状规整,符合一定粒度分布的磨料。它是目前世界上最高级最精密的超硬磨料,广泛用于机械、电子、冶金、建筑及国防等各个领域。它既可作散粒磨料使用,又可制成研磨膏、研磨片、精磨片、珩磨油石、抛光液、多晶金刚石复合片及砂纸使用。此外,近年来在复合镀层的应用上也显示了其独特的优越性。用金刚石微粉制造的多种磨具在500℃以下加工各种硬脆难加工材料更是攻无不克。在许多领域使加工效率、加工精度几十倍甚至上百倍地提高。据粗略估计,近十年来产量提高约两个数量级。目前,我国已是世界上最大的金刚石微粉生产国。

按目前我国执行的行业标准,金刚石微粉的粒度范围为0.5～54μm。但由于使用范围越来越广,用户要求越来越高,所以现在已延伸至0.1～106μm。其用途大致可分为三种:5μm以细用于抛光;3～15μm用于研磨;10μm以粗用于磨削。

金刚石微粉按晶体结构划分为两类:绝大多数是单晶,但也有少数多晶(聚晶)。后者又分两种:用爆炸法直接合成;将细金刚石微粉经二次高温高压合成之后再破碎。本文主要介绍目前应用最广的单晶金刚石微粉。

金刚石抛光液一般不作为金刚石工具,但它又是微粉的制品,故在本文中一并叙述。

由于纳米金刚石另有专述,故在此省略。

1 技术指标

金刚石微粉的主要技术指标为粒度组成、颗粒形状和杂质含量。有的企业往往只注意第一个指标,而忽视后两个指标,因此也不能把第一个指标提到应有的高度,从而使整个产品的质量受到限制。

1.1 行业标准

目前我国执行的行业标准是JB/T 7990—1998,但也在相当多的情况下仍执行旧的部标JB 2808-79标准。

1.2 不同的颗粒尺寸定义

不同的标准对单颗粒尺寸的定义有很大的不同,表1列出了几个典型的不同定义。只有在单颗粒是理想的圆球时它们的数值才是一致的,在与不同的用户洽谈时要特别注意这一点。

1.3 现行标准有待改进

由于生产规模和应用领域迅速扩大,现行的标准已不能满足当前形势的需要。主要问题是粒度号规律性不强,晶形定义不严格。用新的标准代替现在的标准势在必行。

1.3.1 关于金刚石微粉标准中晶形的指标

在微粉使用过程中,条片状颗粒多很容易将被加工件划出划痕,从而难于达到所要求的粗糙度。目前生产厂家在粒度分选工序中,多采用水选法(自然沉降),其原理是斯托克斯定律。当微粉颗粒的形状远离球形时,其沉降速度随其方位的变化而异,故它的不确定性很大。因而,当条片状颗粒多时,粒度分布是很难集中的。由于以上两个原因,金刚石微粉的晶形对其质量有重要影响。许多客商在购买微粉时,均将它作为一个重要的技术指标。

标准JB/T 7990-1998 中,有关晶形的定义和指标主要是采用了美国标准。其中有些需要改进:

(1)长条和片状实际上往往是一种颗粒的形状,只是在显微镜视场中所处的方位不同而已。

(2)它只对晶形较差的产品才有意义,而目前我国相当多的微粉产品中,长轴与短轴大于3∶1的颗粒很少出现,故用此长条的比例来衡量产品的晶形是很不妥当的。

(3)长条只考虑粗粒部分,而片状不考虑细粒部分,故都不能反映全部晶形的情况。例如一棒状颗粒其投影为矩形13.3×4.0μm2,对于M4/8的微粉产品中上述颗粒是不作为长条颗粒计算在内的(因其投影面积为49.2μm2 < 50.3μm2 =π42μm2)。

当前市场中的用户大多对颗粒形状有一定要求,但多用直观印象或间接表述而无直接定量测定,故可比性较差。

我们需要挑选一个指标,它应具有如下特性:

(1)可定量地反映出微粉晶形的好坏;

(2)对于晶形的变化比较灵敏;

(3)便于测量。

根据上述原则,借鉴其它产品的相关指标,我们建议借用单晶标准中的“非等积形百分比”来作为晶形的定量量度。

定义:

非等积形——长度∶宽度> 3∶2,包括条状、片状、特长条形、三角形、靴形及其它奇形怪状的颗粒为非等积形颗粒;

条状——投影的长度与宽度之比大于2的颗粒,它包括棒形、针形和弯月形等;

片状——用显微镜的透射光观测时为透明的颗粒为片状颗粒(与ANSI B74.20相同);

三角形——投影形状近正三角形且三个锐角几乎没有倒角的颗粒为三角形颗粒;

奇形怪状——投影形状为非凸多边形,如镰刀形、靴形等;

特长条形——投影的长轴与短轴之比大于3,它是长条中晶形最差的颗粒。

根据多年的经验,建议按下述标准对微粉晶形进行测定,如表2。

在检测微粉时,除测量杂质和粒度分布外,再加测晶形,每个样品测500粒,每批产品至少取4个样品测量。Ⅰ型大约稍好于ANSI B74.20-1981标准所规定的晶形。目前我国生产微粉的企业中,有少数可制造出Ⅱ型的产品。若达到Ⅱ型标准,在晶形上可满足工业发达国家客商的要求。

1.3.2 关于金刚石微粉标准中粒度的指标

产品的尺寸序列一般应按等比系列。JB/T 7990—1998中M1/2～M6/12较有规律,但之后却突然出现8/12,而在10/20之后又奇怪地出现了12/22和20/30。笔者认为这是将GE公司的产品粒度生硬的加入了。行业标准应具有较强的规律性和普适性,这才能体现标准化的优越性。

下面将粒度号较全、分布规律较强、粒度范围较宽的天津市乾宇超硬科技有限公司的企业标准中有关粒度分级的数据提供如下(见表3),以供读者参考。至于个别用户的特殊要求,则可订货时双方商定,但不宜在行业标准中出现。

所以用一个数据作为粒度标记,是因为许多用户习惯于这样称呼(与老标准一致)。46以粗的粒度标记、公称尺寸范围是与金刚石单晶的公称尺寸一致的。如53μm与270号筛网孔径是一致的。46以粗的微粉是为了满足要求粒度分布窄的用户而生产的。因为,用目前的筛网过筛粒度分布很广,例如标号为230/270的筛分料,其粒度分布远远超出公称尺寸范围53～63μm的范围。如镜检可发现其粒度分布范围很宽,尤其在大尺寸上可扩展两三个粒度标号甚至更多。用生产微粉的方法制造53～106μm的产品不仅粒度分布非常集中,而且颗粒的强度和磨削能力均有显著提高。

2 制造工艺

2.1 工艺流程

在生产低档产品时,图1中虚线框工序可省略。

2.2 破碎与整形

破碎与整形工艺见图2。

2.2.1 球磨机

根据经典理论[6],球磨机的主要参数如下:在加工硬而脆的材料时,直径D与长度L之比大于3,转速n=0.7～0.75临界,球∶料=2.5,装填物料占球磨机容积的10%～20%,球体占球磨机容积的40%～50%,即总装填系数为0.5～0.7。用此理论确定的工艺,其产品的颗粒形状很差,针棒状颗粒占颗粒总数的10%以上。这对于普通磨料尚可,而对于高级的金刚石磨料显然不能满足用户不断提高的要求。

根据我们的试验数据和理论计算,欲破碎金刚石至少需要0.25J的能量。否则会以研磨为主,不能很快地将粒度减小。故用球磨机时,球的尺寸不能太小。具体的多个参数,如球磨机的主要参数、转速、球料比、球的尺寸、大小球的比例、总装填系数等均需通过试验确定。

2.2.2 气流磨

气流破碎物料自20世纪60年代兴起后发展很快。气流磨具有生产效率高,可连续破碎,粒度的初步分级可同时进行等许多优点,故在20世纪末,我国的气流破碎似有雨后春笋之势。现在已有多家企业能生产各式的气流磨。由于金刚石的磨削力极强,因而只能使用对撞式气流磨。其中又有2喷嘴和3喷嘴之分,后者使用较广。使用对撞式气流磨可大大减少破碎过程中所带来的杂质。

气流磨的整套装置中均有一个分级叶轮,通过调节它的转速可在一定程度上控制物料破碎的粒径范围。一般理论认为,对于某一确定的待破碎物料,只要分级叶轮的转速确定后,即可保证产出的物料粒径小于某个数值。而作者的研究结果却否定了上述结论。

事实上气流磨进料口的喂料速度对破碎后粒径的影响相当大。以金刚石为待破碎料,用QLM-100型气流磨作破碎设备,分级叶轮的转速始终保持在18000r/min,结果示于图3和图4。NQ1.0h和NQ0.45h的喂料速度分别为1.0kg/h和0.45kg/h。它们的D50分别为9.29μm和4.01μm;D3分别为28.4μm和7.05μm。可见喂料速度的影响甚至超过了分级叶轮转速的影响。

D100可以在最细端,D0在最粗端,以上2个例子即是如此;但目前大多数的表示方法与此相反:D100在最粗端,D0在最细端。这2种表示方式均可。

现在的气流磨大多在后面接有旋风分级机,甚至接有几级。旋风分级机可进行初步粒度分级。使用带有旋风分级机的气流磨对于大批量制造金刚石微粉是有某些优势的。

2.3 化学处理

由于在破碎、整形及分选等加工过程中,不可避免地会混进较多的杂质。此外,原料金刚石破碎后亦会显露出触媒金属、石墨和硅等多种杂质。因此,化学提纯是不可缺少的。但对于要求不同的用户应采取不同的方法。若一味追求高纯度,则会使成本提高。

2.3.1 用混合酸进行处理

早期的工艺中酸处理工序多采用高氯酸。以分级后清除微粉中的少量杂质(主要是石墨)为例,HClO4可氧化石墨,其主要反应式如下:

原流行工艺为HClO4加K2Cr2O7。Cr6+将C氧化成CO2,而它自己被还原成Cr3+,接着Cr3+又被ClO4-氧化成Cr6+。在C未被完全氧化时溶液显黑绿色(Cr3+),直至C杂质被全部氧化完,溶液方显出Cr6+的红色。

但上述反应速度较慢,使用混合酸,如H2SO4+ HClO4+K2Cr2O7试剂氧化石墨,则可加速反应进程。表5为处理M0/1料的对比实验记录。

可见用混合酸的处理时间可由85min降至55min。对于M0/0.5料的处理,二者相差更大。使用混合酸溶液不易干涸,较为安全,且成本大幅降低。所用试剂的成本由2元/100克拉左右降至0.8元/100克拉以下。总之,用混合酸可使处理时间减少约1/3,相应的人工费和电费均会大大降低。

参考文献

[1] 欧洲磨料生产厂协会金刚石微粉粒度标准,FEPA-1977.

[2] 美国工业金刚石协会标准,IDA Std. 1984.