巩义市泰和水处理材料有限公司
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金刚砂抛光陶瓷材料工艺

  • 由陶瓷、玻璃、硅片、砷化稼等硬脆材料制造的电子及光学元件要求精度高、表面质量高。无加工变质层,不扰乱原子结晶排列的镜面,在磨削和研磨之后,进行精密及超精密抛光。
  • 陶瓷的金刚砂抛光工艺
    机械工程及电子工程中所使用的陶瓷元器件要求高精度、高表面质量或镜面,在磨削和研磨之后,要进行抛光修整。有的零件在抛光之后,需进行非接触式抛光,如弹性发射方法。
  • 陶瓷的抛光工序一般分为粗抛(修整)、半精抛(修整)与精抛(修整)。粗抛使用SDP工具,金刚砂固定,平均粒径20-30μm,半精抛使用DP工具,金刚砂微粒固定,平均粒径4-8μm,精抛使用铜或锡磨盘工具,金刚砂微粉的平均粒径为1-2μm。
    (1)固定磨粒抛光
    SDP(Small Diamond Pellet)抛光 它是将金刚砂磨料与金属混合成1mm左右的金属金刚石球,用合成树脂将小球固定而成的抛光工具。SDP这种黏合抛光器具有的特征是:SDP比单颗粒承受较大的抛光压力,磨粒切削作用增强。软质树脂与工件表面直接接触。易产生摩擦,使抛光切除能力增强。所以,用SDP抛光能够达到高效率抛光,如对
    Φ50.8mm的99.5% Al2O3陶瓷进行抛光,分别使用800#金刚砂磨料的SDP与800#的GC磨料进行对比试验。抛光盘外径Φ560mm,内径260mm,转速87r/min,其抛光加工压力与加工效率的关系如图8-70所示。用SDP800#加工的表面粗糙度Ra值为0.27-0.33μm。GC800#加工的表面粗糙度Ra值为0.34-0.41μm。SDP是加工陶瓷的有效工具。

    DP (Diamond Pellet)抛光(金刚砂磨料) DP抛光工具主要是用来提高陶瓷基板的平行度、平面度及降低表面粗糙度值的精抛工具。它是由金刚砂磨料与金属结合剂制成的约15mm大小的基体,分别贴附在上下抛光定盘的面上,对工件进行抛光加工。DP半精抛光特性是,加工96%的Al2O3陶瓷基板抛光压力0.19MPa,定盘直径Φ120mm。转速200r/min,金刚砂微粒2-6μm,加工效率线性增加,超过6μm,加工效率开始缓慢,到15μm,加工效率急剧下降,如图8-71(a)所示。抛光后表面粗糙度值随粒径增大而增大,96%Al2O3陶瓷的粗糙度值比99.5%纯度陶瓷高,99.5%陶瓷在金刚砂粒径超过6μm后,粗糙度值急剧增加,如图8-71(b)所示。用DP加工直径Φ100.8mm的99.5% Al2O3陶瓷件时,用金刚砂磨料粒径2-4μm、3-6μm、4-8μm分别进行加工效率的对比试验。试验用抛光工具直径Φ120mm,加工压力0.19MPa,转速2000r/min,所得结果如图8-72所示。可以看出4-8微米磨料粒径在抛光初期磨粒微刃磨耗,切削能力下降,抛光到15min后,切削作用下降,加工效率趋于稳定;2-4μm和3-6μm的磨粒在加工初期加工效率上升,15min后微刃磨损,加工效率也趋于稳定。
    DP抛光工具的平面精度对加工零件有重要影响。DP抛光盘在连续加工中能均匀地磨损并能长时间不需修正。
    (2)金刚砂微粉
    金刚砂微粉分为人造聚晶、单晶及天然晶三种,聚品微粉是数十至数千个微细结晶的集合体,使用中在所有方向上均易产生破碎,产生新的微粉,所以加工效率高且擦痕小。单晶金刚砂晶格具有劈开性与耐磨损的方向性,容易损伤陶瓷表面精度及加重磨痕。用1/8μm及1μm的聚晶与单晶金刚砂微粉对99.5%的Al2O3陶瓷进行对比试验:粒径1μm的单晶具有较高的抛光效率;而粒径1/8的聚晶具有较高的加工能力。表面粗糙度方面1/8μm和1μm单晶的加工粗糙度值高于聚晶,1/8μm及1μm的金刚砂微粉的DP工具抛光99.5%A12O3陶瓷粗糙度Ra值达0.006微米。
    (3)使用DP进行抛光时应注意的问题
    ①应注意对金刚砂磨料进行分级,提高品位,防止粗粒度的磨粒混入。
    ②在粗粒度磨粒及其他异物易混入的场合应设法排除,在抛光具上设计出间隙。
    ③根据被加工材料的材质选择具有适应弹性的抛光工具。
    ④抛光环境应洁净。
    ⑤被加工件与抛光器之间保持一定间隔,DP抛光器应具有高的平面度及高精度的保持性。
    ⑥由于抛光压力作用,陶瓷工件边缘易产生微小的碎片脱落,工件的周边应注意保护。
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