环氧树脂结合剂金刚石磨块制备及性能研究

论文摘要

在陶瓷、石材类材料表面加工领域，金刚石磨块由于具有高效率、低能耗、高质量等优点，正逐步取代普通的碳化硅磨块。树脂结合剂金刚石磨块在磨削过程中自锐性好、磨削效率高和加工表面光洁度好等优点，因此在材料表面抛磨领域应用越来越广泛。本文采用浇注法制备环氧树脂结合剂金刚石磨块，对磨块的制备工艺及性能影响因素进行了分析研究。按照制备工艺及性能要求选择了浇注法制备金刚石磨块所需要的液体环氧树脂，磨料及填料等，并对一些材料进行了处理，在此基础上设计了三组磨块试样配方。在混料过程中，检测了不同温度和填料下树脂体系粘度，发现80℃时树脂体系的粘度达到最小值，因此浇注浆料适宜在80℃条件下搅拌；纳米SiO2对环氧树脂体系的粘度影响较大，而轻质CaCO3影响较小，因此可通过变化两种物质的含量调节浇注浆料的粘度。然后分析了环氧树脂及纳米SiO2对浇注浆料稳定性的影响，表明环氧树脂含量为26%和纳米SiO2含量为4%时浆料的稳定性较好，不易出现沉降现象。根据不同促进剂含量下环氧树脂体系的凝胶化时间，认为促进剂最佳含量为0.25%，综合DSC分析、红外分析及浇注工艺，确定磨块固化工艺为130℃/4h+160℃/2h。通过分析制备工艺对磨块性能的影响，发现对浇注浆料进行真空度为0.02MPa的排泡处理，得到的磨块气孔较少，且强度和硬度较高；纳米SiO2颗粒经过硅烷偶联剂KH570改性后，分散性有较大的提高，从而优化了金刚石磨块的制备工艺。通过分析填料对磨块性能的影响，表明纳米SiO2含量为4%，轻质CaCO3含量为3%，铜粉含量为5%时磨块的强度、硬度、耐热性及耐磨性等性能最好，从而确定了磨块的最佳配方。采用最佳配方制备了不同金刚石磨料的三种磨块，并对其耐磨性进行分析，结果表明采用KH570表面处理RVD金刚石磨块比未处理RVD金刚石磨块耐磨性提高14.9%，采用镀Ni-RVD金刚石磨块比未处理RVD金刚石磨块耐磨性提高32.8%。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 金刚石磨块应用及研究现状
• 1.2.1 金刚石磨块特点及应用
• 1.2.2 金刚石磨块研究现状
• 1.3 树脂结合剂金刚石磨具研究现状
• 1.3.1 树脂结合剂改性
• 1.3.2 树脂结合剂用金刚石磨料表面镀覆
• 1.3.3 树脂结合剂金刚石磨具成型工艺
• 1.4 课题主要研究内容及意义
• 第2章 实验
• 2.1 原材料及设备
• 2.1.1 原材料
• 2.1.2 实验器材及设备
• 2.2 金刚石磨块的制备
• 2.2.1 工艺流程
• 2.2.2 原材料的处理
• 2.2.3 配方设计步骤和优化
• 2.2.4 磨块试样制备
• 2.3 测试与表征
• 第3章 金刚石磨块制备工艺研究
• 3.1 材料选择与处理分析
• 3.1.1 树脂的选择
• 3.1.2 磨料的选择与处理
• 3.1.3 填料的选择与处理
• 3.2 配方设计
• 3.2.1 配方设计原则
• 3.2.2 磨块配方设计
• 3.3 成型工艺
• 3.3.1 配混料
• 3.3.2 浇注成型
• 3.4 树脂固化工艺
• 3.4.1 促进剂加入量分析
• 3.4.2 环氧树脂体系 DSC 分析
• 3.4.3 固化工艺的确定
• 3.5 本章小结
• 第4章 金刚石磨块性能研究
• 4.1 制备工艺对磨块性能影响
• 4.1.1 磨块气孔率
• 4.1.2 填料的均匀分散性
• 4.2 填料对磨块性能影响
• 4.2.1 纳米 SiO2对磨块性能的影响
• 4.2.2 轻质 CaCO3对对磨块性能的影响
• 4.2.3 铜粉对磨块性能的影响
• 4.3 金刚石磨料对磨块磨削性能的影响
• 4.3.1 不同磨料磨块 SEM 分析
• 4.3.2 磨削性能对比
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文）