[发明专利]一种用于蓝宝石薄片减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及制备方法，所述金刚石砂轮盘由金刚石砂轮齿与铝基体组成，其中金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：5‑10％，Ti粉末：65‑75％，Al粉：15‑20％，石墨：5‑10％；所述金刚石微粉选自三型料或四型料，所述金刚石微粉的粒径为35‑40μm。本发明所提供的砂轮力学性能和磨削性能优异，抗弯强度可达90.5MPa，硬度可达48.6HRC，可正常减薄100μm以上蓝宝石薄片，表面质量良好，破片率低于0.1％，寿命达7000‑8000片，该砂轮对推动蓝宝石薄片的发展具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种用于蓝宝石薄片减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法，属于磨料磨具制造领域。

背景技术

蓝宝石是一种常用的光学材料和半导体材料。由于蓝宝石的透光率好、硬度高、不易受损伤等优点常用作高端光学镜头；此外，蓝宝石导热系数高，热膨胀系数小，可在其表面外延生长氮化镓用于LED发光。随着Mini和Micro技术的突破，蓝宝石薄片的用量大幅增加，而对应的蓝宝石减薄也成为了重要一环。目前市面上所用的砂轮主要为树脂砂轮和青铜砂轮，树脂砂轮锋利度高，但保型性较差。过早脱落的金刚石会对蓝宝石表面造成严重划伤，破片率升高，尤其是150μm以下的薄片，无法达到磨削要求。青铜砂轮的保型性过高，金刚石无法较快脱落，而造成磨削过程中出现负载报警，甚至压碎蓝宝石片。专利CN105437089A公开了一种蓝宝石减薄金刚石树脂砂轮及制备方法，将树脂粘结剂作为粘结剂并加入了填料，有效减少了产品的崩边率，提高锋利度。但树脂材料本身的性质决定了所制备的金刚石砂轮保型性不足，从而导致砂轮寿命偏低。

发明内容

针对现有的蓝宝石薄片减薄砂轮的不足，本发明目的在于提供一种用于蓝宝石薄片减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法，所制备的金刚石砂轮盘具有较好的锋利度和使用寿命，蓝宝石薄片经减薄后表面光洁度好，破片率低于0.1％，损伤层浅，没有负载过高现象出现，寿命高达8000片。此外砂轮制作简单、成本低、可规模化生产。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明一种用于蓝宝石薄片减薄的金刚石砂轮盘，所述金刚石砂轮盘由金刚石砂轮齿与铝基体组成，其中金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：5-10％，Ti粉末：65-75％，Al粉：15-20％，石墨：5-10％；所述金刚石微粉选自三型料或四型料，所述金刚石微粉的粒径为35-40μm。

本发明的金刚石砂轮齿原料中，金刚石微粉选自三型料或四型料，三型料或四型料有较高的强度所制备的砂轮耐磨性能好，金刚石的粒径在35-40μm，可保证蓝宝石表面质量好且磨削效率高，若金刚石粒度过小则锋利度变差，粒度过大则蓝宝石表面质量变差。在本发明中原料配比中选择了Ti-Al作为粘结剂组分，Ti粉和Al粉经烧结后形成金属间化合物，其既具有金属键又具有共价键，因此所制备的砂轮既有金属砂轮的高保型性，又有陶瓷砂轮的锋利度。较好的锋利度可使蓝宝石表面光洁度更高，同时避免在磨削过程中出现负载报警和锋利度不足引起的碎裂。

当然Ti粉和Al粉的加入量需要控制在本发明之内才能够获得优异的效果，若Ti粉过多Al粉过少会使砂轮烧结过程中液相过少，难以致密，力学性能偏低；若Ti粉过少Al粉过多则材料韧性过高，砂轮的锋利度不足，影响砂轮的磨削效果。

另外配方中还加入了一定数量的石墨作为造孔剂，一方面石墨可以起到润滑作用，减少摩檫力使磨削过程更加顺畅，提高蓝宝石表面质量；另一方面，石墨在砂轮胎体中可视为气孔，磨削液储存在石墨中可起到降低磨削温度的作用。

优选的方案，所述金刚石砂轮齿的原料，按质量百分比计，由如下组份组成：金刚石微粉：8-9％，Ti粉：67-72％，Al粉：15-20％，石墨：5-6％。

优选的方案，所述石墨的粒径为100-150μm。

本发明中所用石墨的颗粒均匀，形状规则。