研磨加工中的磨料简介_技术

研磨加工中的磨料简介

关键词磨料|2023-06-20 08:44:05|基础知识|来源南瓜随你飞

摘要图片来源：国瑞升官网磨粒加工是指采用固结的硬质磨粒工具或游离的硬质磨粒对工件进行切除的加工方法，可以分为固结磨粒加工和游离磨粒加工。固结磨粒将主要有砂轮磨削、砂带磨削、珩（heng...

图片来源：国瑞升官网

磨粒加工是指采用固结的硬质磨粒工具或游离的硬质磨粒对工件进行切除的加工方法，可以分为固结磨粒加工和游离磨粒加工。固结磨粒将主要有砂轮磨削、砂带磨削、珩（heng）磨等等。游离磨料加工，在加工时，磨粒或微粉不是固结在一起，而是成游离状态。因为磨料并不是固定在某一载体上，而是单独呈现游离在外的状态，所以，加工方式，像是「磨」擦的作用。因此，在日文中被称之为研「磨」，英文中则称之为Lapping 、polishing、abrasive finishing 磨料通常以研磨液的方式存在，常用于对表面粗糙度要求高的加工作业

从定义来看，研磨和抛光都属于游离磨粒加工。研磨加工是利用游离的磨粒与磨具，去除工件表面微量金属，使工件达到预定的高几何精度和极小的表面粗糙度值。通常来说，使用粒径在几um至几十um的磨粒及铸铁等硬质工具，加工面成梨皮状的是研磨。使用1um以下的细磨粒，加工成镜面状的是抛光。但是随着研磨精度的提高，对表面加工的质量提升，精磨与抛光的界限也在逐渐淡化。

总体来说研磨具有以下几个特点：

以微小磨粒及研磨剂在工件与磨具之间，不停地、无强制性引导、不断改变方向的旋转及相对滑动，形成对工件表面进行轻微切削，这样可达到高精度，包括尺寸、形状精度和一部分相对位置精度。

一般在低速、低压条件进行。切削热小、温度低，工件表面变质层薄，只去除微量金属表面。这样工件表面光洁，没有显微裂纹，呈压应力。对塑性、脆性材料均可实现高精度、高平面质量镜面加工。

对设备的精度条件和复杂度要求相对较低，不仅适用于手工生产，也适用成批生产。同时也适用于机械制造业和一般机修工作，较容易实现自动化及加工。

适用于金属、非金属材料，可研磨任何形状表面的工件。

目前，用磨粒去除材料的去除单位达到纳米甚至是亚纳米数量级，要达到这样高的表面光洁度，可以使用含有磨料的研磨液，或者使用磨料固定在薄膜上的研磨垫，分粗磨、中磨、精磨、抛光等数步进行，也可以把研磨液和研磨垫结合起来交叉使用。

研磨液主要成分包括磨粒、改性剂、分散剂或超分散剂、PH值调节剂、润湿调节剂、具有化学作用的添加剂及去离子水轻质油。磨料粒度呈小范围正态均匀分布，磨料悬浮稳定性和分散稳定性好。

其制造方法主要包括通过机械化学改性：

将纳米级磨粒的团聚体分散成平均粒度为20-100nm的小团聚体；除去悬浮液中的粗颗粒和其它杂质；添加调节工件与抛光液润湿特性的调节剂润湿剂、分散稳定剂、PH值调节剂、具有化学作用的添加剂及去离子水（轻质油），超声和搅拌分散。

多晶和单晶金刚石的区别主要在于金刚石颗粒结构特征，两者在显微镜下的结构如下图所示。

图片来源：国瑞升官网

从微观结构上看，虽然两者都的晶体都是不规则的多面体块状颗粒，但是多晶金刚石比单晶金刚石有更多的晶棱和磨削面，且呈现多晶金刚石的晶粒成无序排布，韧度好，能够承受比较高的应力。

多晶金刚石的解理面每10~200埃就中断了，因而当受高压过程中产生的微破碎被限制在微晶的小范围内，不会有大的解理面破碎，所以就可在研磨和打磨抛光时进行比较高的单位压力。单晶金刚石更容易在解理面的方向破碎。

多晶金刚石的表面积比较大并且具有解理性，因此它的自锐性非常好。在抛磨的过程当中，伴随着微晶颗粒的脱落，无论加工零件的方向如何，都拥有较多的切削刃，能够减少加工工序，提高加工效率。

多晶金刚石具备韧性、自锐性，在打磨抛光过程中较粗的颗粒会破碎成较小的颗粒，从而使得磨粒具有更多的锋利表面，与加工工件的表面形成更多的接触，因此度材料去除率高，并且对样品表面的打磨抛光更柔和，防止对工件表面造成划伤，既保证了工件表面产品质量，又大大提高了研磨切削工作效率。所以通常在粗磨阶段可以利用单晶金刚石进行加工，在精磨阶段则可以采用多晶金刚石来进行精细化打磨。

生产方法上，单晶金刚石是石墨经六面顶压机合成；多晶金刚石是经过爆炸法合成；聚晶金刚石只是把单晶金刚石与结合剂在高温高压下烧结而成的金刚石聚合物。

多晶金刚石所具备的结构优势，使其可以广泛应用于蓝宝石衬底、光学晶体、半导体衬底材料等方向的研磨。

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