本發(fā)明涉及磨具，具體地，涉及一種用于寶石拋光的磨具及其制備方法。
背景技術(shù)：
：寶石是指經(jīng)過打磨和拋光后，可以達(dá)到珠寶要求的石料或礦物裝嵌，如藍(lán)寶石、紅寶石和水晶等。天然的寶石一般用于傳統(tǒng)的首飾和裝飾品領(lǐng)域，而隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人工合成的寶石也得到廣泛應(yīng)用，例如人工合成的藍(lán)寶石，也稱藍(lán)寶石玻璃，其主要成分為氧化鋁，具有強度高、硬度高、耐高溫、耐摩損、抗腐蝕能力強、光透性能、電絕緣性能優(yōu)良等一系列特性，所以被用于制作光學(xué)元件、透紅外線光學(xué)窗片等，并被廣泛地應(yīng)用于紅外及遠(yuǎn)紅外軍用裝備方面。寶石拋光主要是指以化學(xué)和機械作用使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。是利用拋光工具、磨料顆粒或其他拋光介質(zhì)對工件表面進行的修飾加工。寶石由于其硬度高且脆性大，機械加工困難，裂痕和崩邊現(xiàn)象比例較高。在現(xiàn)有的加工過程中，常采用磨具表面外加游離磨料對寶石進行拋光，但由于外加磨料的顆粒大小不均勻，其中的大顆粒磨料容易對寶石表面造成深度劃痕，另外現(xiàn)有磨具的表面常出現(xiàn)氣孔、雜質(zhì)等缺陷等造成寶石表面出現(xiàn)劃痕，甚至是崩邊現(xiàn)象。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種用于寶石拋光的磨具，該磨具可以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于外加磨料的顆粒大小不均勻，其中的大顆粒磨料容易對寶石表面造成深度劃痕的問題；同時可以解決現(xiàn)有磨具的表面常出現(xiàn)氣孔、雜質(zhì)等缺陷 等造成寶石表面出現(xiàn)劃痕或崩邊的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于寶石拋光的磨具，包括研磨層，其特征在于：所述研磨層含有聚酚氧樹脂和金屬粉末，相對于100重量份的金屬粉末，所述聚酚氧樹脂的含量為10-100重量份。本發(fā)明還提供上述用于寶石拋光的磨具的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)將需要量的所述聚酚氧樹脂用溶劑溶解得到聚酚氧樹脂溶液；(2)將需要量的所述金屬粉末加入所述聚酚氧樹脂溶液中并分散均勻；(3)減壓除去溶劑，得到固態(tài)混合物；(4)將所述固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒；(5)將所述混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片；(6)將所述研磨片粘結(jié)于所述基板上。本發(fā)明的磨具中，研磨層含有聚酚氧樹脂和金屬粉末，由于聚酚氧樹脂具備優(yōu)良的韌性，使得研磨層具有適宜的硬度和韌性，拋光過程時磨料中的大顆?？梢圆糠智度胙心又?，從而避免大顆粒磨料在寶石表面形成深劃痕。同時，聚酚氧樹脂的粘結(jié)性能好，可以與金屬粉末通過熱壓成型得到均勻致密的研磨片，避免了磨具缺陷造成的寶石損傷，提高了寶石表面的加工精度。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。具體實施方式以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供一種用于寶石拋光的磨具，包括研磨層，該研磨層含有聚酚氧樹脂和金屬粉末，相對于100重量份的金屬粉末，聚酚氧樹脂的含量可以為10-100重量份。聚酚氧樹脂的韌性優(yōu)異，使得該磨具的研磨層具有適宜的硬度和韌性，拋光過程中，外加的游離磨料在磨具的研磨層與待拋光的寶 石之間，磨料的粒徑通常不均勻，在本發(fā)明的磨具中，磨料中的大顆粒可以部分嵌入研磨層中，從而避免大顆粒磨料在寶石表面形成深劃痕。同時，聚酚氧樹脂的粘結(jié)性能好，可以與金屬粉末通過熱壓成型得到均勻致密的研磨片，避免了磨具缺陷造成的寶石損傷。其中，聚酚氧樹脂的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，是由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷縮聚制得，其結(jié)構(gòu)如式I所示。由于聚酚氧樹脂的主鏈上存在苯環(huán)和次丙基，因此具有優(yōu)良的機械強度和韌性。因主鏈中的大量羥基使得聚酚氧樹脂與金屬材料和非金屬材料之間具有很好的粘結(jié)性。其中，磨料的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，例如可以包括金剛石、石英、碳化硅、氧化鋁、氧化鋯中的一種或幾種，磨料可以是顆粒狀的，也可以是顆粒磨料分散在有機或無機介質(zhì)中的懸濁液或膏狀制劑。在根據(jù)本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具中，為了進一步提高研磨層的韌性和成型質(zhì)量，優(yōu)選地，聚酚氧樹脂的楊氏模量可以為2400-2800MPa，重均分子量可以為2萬-10萬。楊氏模量和重均分子量在上述范圍內(nèi)的聚酚氧樹脂具有更好的韌性和機械強度，可以使磨具的研磨層具備適宜的韌性與硬度，從而降低拋光過程對寶石表面的損傷。其中，楊氏模量的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，是描述固體材料抵抗形變能力的物理量。其定義為在胡克定律適用的范圍內(nèi)，單軸應(yīng)力和單軸形變之間的比，可以衡量一個各向同性彈性體的剛度。在根據(jù)本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具中，金屬粉末的粒徑?jīng)]有特別的要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的粒徑范圍，優(yōu)選情況下，金屬粉末的粒徑可以為10-250μm。上述粒徑范圍的金屬粉末可以在研磨層中分散得更均勻， 有利于提高研磨層的成型質(zhì)量。在根據(jù)本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具中，金屬粉末的種類也沒有特別的要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，例如，金屬粉末優(yōu)選為銅粉、錫粉和氧化鈰粉中的一種或幾種。金屬粉末中，相應(yīng)金屬的含量也不做特別的要求，只要滿足寶石研磨領(lǐng)域的一般要求即可。上述三種金屬具有適宜的硬度和機械強度，可以使研磨層具備適宜的硬度和導(dǎo)熱性能。在根據(jù)本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具中，為了進一步提高研磨層的導(dǎo)熱效果，金屬粉末優(yōu)選為銅粉，其中銅粉的種類可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，例如可以選自霧化銅粉、電解銅粉、氧化銅粉和青銅粉中的一種或多種，銅粉的銅含量也沒有特別的限制，只要滿足寶石研磨拋光領(lǐng)域常規(guī)的要求即可，優(yōu)選情況下，銅含量可以為80重量％以上。在根據(jù)本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具中，磨具還可以包括基板和粘結(jié)層，所述磨具還包括基板和粘結(jié)層，所述研磨層為通過所述粘結(jié)層與所述基板固定連接的一片或多片研磨片。本發(fā)明對基板的形狀不做要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，優(yōu)選情況下，基板可以為圓片狀，研磨層可以為與基板直徑相同的一片圓形研磨片，通過粘結(jié)層與基板固定連接。為了便于加工，研磨層還可以為均勻鋪設(shè)的多片研磨片，其中每片研磨片都通過粘結(jié)層與基板固定連接，優(yōu)選情況下，多片研磨片之間可以留有間隙，以便于拋光時磨料在研磨片表面均勻分布，提高拋光效果。本發(fā)明還提供上述用于寶石拋光的磨具的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)將需要量的聚酚氧樹脂用溶劑溶解得到聚酚氧樹脂溶液；(2)將需要量的金屬粉末加入聚酚氧樹脂溶液中并分散均勻；(3)減壓除去溶劑，得到固態(tài)混合物；(4)將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒；(5)將混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片；(6)將研磨片粘結(jié)于基板上。其中，溶解、分散和減壓等操作均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，本發(fā)明不做特別的要求，例如分散可以采取攪拌的方式，減壓操作可以在真空烘箱中進行，優(yōu)選情況下，真空烘箱的溫度可以為50-80℃。根據(jù)本發(fā)明，將固態(tài)混合物粉碎的方式也為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，例如可以通過粉碎機將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒。根據(jù)本發(fā)明，可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式將研磨片粘結(jié)于基板上，例如使用粘結(jié)劑。在根據(jù)本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具的制備方法中，溶劑種類沒有特別的限制，只要滿足可以溶解聚酚氧樹脂即可，優(yōu)選地，溶劑為選自四氫呋喃、二氧六環(huán)、苯、甲苯和正丁醇中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具的制備方法，上述熱壓成型可以在本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的裝置上進行，例如熱壓成型機或平板硫化儀。為了使研磨片的成型質(zhì)量提高，優(yōu)選情況下，熱壓成型的反應(yīng)條件可以為：溫度100℃-140℃，壓力10-15MPa，熱壓時間0.5-1h。上述熱壓反應(yīng)條件可以使聚酚氧樹脂充分熔融，得到的研磨片致密均勻無氣孔，有利于減少拋光程對寶石的損傷。下面通過實施例進一步描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不應(yīng)因此而受到任何限制。在本發(fā)明的下述實施例中，聚酚氧樹脂購自日本東都化成株式會社，其重均分子量采用凝膠滲透色譜分析儀(庫倫科技有限公司，型號為Waters2414)進行測試。聚酚氧樹脂的楊氏模量采用彎曲法在楊氏模量測定儀(北京恒奧德儀器儀表有限公司，型號為HA-XN-YM-III)上測定，其余化學(xué)試劑均為市售產(chǎn)品。實施例1本實施例用于說明本發(fā)明的磨具及其制備方法。本實施例中，聚酚氧樹 脂的重均分子量為2萬，楊氏模量為2400MPa。將100重量份的聚酚氧樹脂用二氧六環(huán)溶解得到聚酚氧樹脂溶液，向其中加入100重量份的粒徑為30-50μm的錫粉并分散均勻，減壓除去溶劑得到固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒，將混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片，最后將研磨片粘結(jié)于基板上得到本實施例的用于寶石拋光的磨具。熱壓成型的反應(yīng)條件為：溫度100℃，壓力15MPa，熱壓時間1h。實施例2本實施例用于說明本發(fā)明的磨具及其制備方法。本實施例中，聚酚氧樹脂的重均分子量為8萬，楊氏模量為2800MPa。將10重量份的聚酚氧樹脂用甲苯溶解得到聚酚氧樹脂溶液，向其中加入100重量份的粒徑為10-20μm的氧化鈰粉并分散均勻，減壓除去溶劑得到固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒，將混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片，最后將研磨片粘結(jié)于基板上得到本實施例的用于寶石拋光的磨具。熱壓成型的反應(yīng)條件為：溫度140℃，壓力10MPa，熱壓時間0.5h。實施例3本實施例用于說明本發(fā)明的磨具及其制備方法。本實施例中，聚酚氧樹脂的重均分子量為6萬，楊氏模量為2645MPa。將30重量份的聚酚氧樹脂用四氫呋喃溶解得到聚酚氧樹脂溶液，向其中加入100重量份的粒徑為38μm的霧化銅粉并分散均勻，減壓除去溶劑得到固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒，將混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片，最后將研磨片粘結(jié)于基板上 得到本實施例的用于寶石拋光的磨具。熱壓成型的反應(yīng)條件為：溫度120℃，壓力12MPa，熱壓時間1h。實施例4本實施例用于說明本發(fā)明的磨具及其制備方法。本實施例中，聚酚氧樹脂的重均分子量為5萬，楊氏模量為2587MPa。將50重量份的聚酚氧樹脂用苯溶解得到聚酚氧樹脂溶液，向其中加入100重量份的粒徑為250μm的電解銅粉并分散均勻，減壓除去溶劑得到固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒，將混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片，最后將研磨片粘結(jié)于基板上得到本實施例的用于寶石拋光的磨具。熱壓成型的反應(yīng)條件為：溫度130℃，壓力14MPa，熱壓時間0.5h。實施例5本實施例用于說明本發(fā)明的磨具及其制備方法。本實施例中，聚酚氧樹脂的重均分子量為6萬，楊氏模量為2645MPa。將85重量份的聚酚氧樹脂用四氫呋喃溶解得到聚酚氧樹脂溶液，向其中加入100重量份的粒徑為74μm的青銅粉并分散均勻，減壓除去溶劑得到固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒，將混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片，最后將研磨片粘結(jié)于基板上得到本實施例的用于寶石拋光的磨具。熱壓成型的反應(yīng)條件為：溫度125℃，壓力12MPa，熱壓時間1h。實施例6本實施例用于說明本發(fā)明的磨具及其制備方法。本實施例中，聚酚氧樹 脂的重均分子量為6萬，楊氏模量為2645MPa。將72重量份的聚酚氧樹脂用四氫呋喃溶解得到聚酚氧樹脂溶液，向其中加入100重量份的粒徑為150μm的氧化銅粉并分散均勻，減壓除去溶劑得到固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物粉碎至粒徑為100-500μm得到混合物顆粒，將混合物顆粒置于成型模中熱壓成型得到研磨片，最后將研磨片粘結(jié)于基板上得到本實施例的用于寶石拋光的磨具。熱壓成型的反應(yīng)條件為：溫度135℃，壓力11MPa，熱壓時間1h。實施例7本實施例用于說明本發(fā)明的磨具及其制備方法。采用與實施例1相同的原料和制備方法，所不同的是，將錫粉替換為等重量的粒徑為38μm的霧化銅粉，制備得到本實施例的用于寶石拋光的磨具。對比例1采用與實施例1相同的制備方法，所不同的是將聚酚氧樹脂替換成等重量的酚醛樹脂(重均分子量為8萬，楊氏模量為3600MPa)，制備得到本對比例的用于寶石拋光的磨具。對比例2采用與實施例1相同的制備方法，所不同的是將聚酚氧樹脂替換成等重量的環(huán)氧樹脂(牌號臺灣臺塑E44，環(huán)氧當(dāng)量220)，制備得到本對比例的用于寶石拋光的磨具。測試實施例將實施例1-7與對比例1中得到的磨具在相同工況(控制壓力為 0.12-0.15MPa，轉(zhuǎn)速為60-70rpm，磨料為w2-3的金剛石)下對藍(lán)寶石進行拋光實驗，測試拋光后的寶石的表面粗糙度，數(shù)據(jù)結(jié)果列于表1中。表1表面粗糙度/nm實施例143實施例246實施例335實施例437實施例532實施例629實施例734對比例185對比例282根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，由實施例1與對比例1-2的數(shù)據(jù)對比可以看出，采用本發(fā)明的用于寶石拋光的磨具對寶石進行拋光處理得到的寶石表面粗糙度較低，這是由于本發(fā)明的磨具中，研磨層含有聚酚氧樹脂和金屬粉末，由于聚酚氧樹脂具備優(yōu)良的韌性，使得研磨層具有適宜的硬度和韌性，避免了拋光時磨料中的大顆粒對寶石表面的損傷，提高了對寶石表面的加工精度。從實施例1與實施例7的數(shù)據(jù)對比可以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的金屬粉末為銅粉的情況下，制備得到的磨具可以進一步提高加工寶石表面的加工精度。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁1 2 3