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　　申請號: 201410160101.5

　　申請人: 湖南大學

　　摘要：本發明涉及到一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法。該方法利用金屬納米粒子的低溫熔點特性，按照不同質量百分比進行配比，通過超聲振動及添加不同分散劑、熱蠟的復合分散法使銅或鐵納米粒子、金剛石微粉磨粒、分散劑和熱蠟在砂輪模具中充分分散、均勻混合，成形膏狀物；脫模后，將砂輪放至微波加熱裝置中，對砂輪進行微波快速燒結，保溫一定時間，冷卻至室溫，從而得到直徑在5-20mm之間的微小金剛石微粉砂輪。該低溫制備方法節約了燒結成本，減少了金剛石磨粒的熱損傷，提高了金剛石磨粒的鋒利性，增強了砂輪的強度及耐用性，滿足了以光學玻璃、碳化硅、碳化鎢等典型脆硬材料為代表的微小球面、非球面光學元件超精密磨削加工要求。

　　主權利要求：1.一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，該砂輪主要由砂輪基體（1）、磨料層（2）組成。其特征在于：通過超聲振動(5)及添加分散劑、熱蠟的復合分散法，采用加熱板（4）加熱，使蠟熔化，一邊加熱一邊振動使銅或鐵納米粒子、金剛石微粉磨粒、分散劑和熱蠟在砂輪模具（3）中充分分散、混合均勻，成形膏狀物，然后在模具中3固化定型；脫模后，在砂輪周圍埋一層除蠟劑（7），將砂輪放在微波燒結裝置（6）中，在惰性氣體氬氣的保護下，利用金屬納米粒子低溫熔點特性，采用微波快速加熱對砂輪進行低溫燒結，保溫一定時間，然后冷卻至室溫。從而制備直徑在5-20mm之間的微小金剛石微粉砂輪。

　　2.根據權利要求1所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，其特征在于：按照不同質量百分比進行配比，其中鐵或銅納米粒子在35%-50%之間，金剛石微粉磨粒在30%-45%之間，分散劑在8%-20%之間，石蠟在5%-10%之間。

　　3.根據權利要求1或2所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，其特征在于：采用鐵納米粒子或銅納米粒子作為砂輪結合劑，粒徑為20-100nm之間的某一特定值。

　　4.根據權利要求1或2所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，其特征在于：磨料采用微粉金剛石，磨粒粒度為1000-8000#之間的某一特定值。

　　5.根據權利要求1或2所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，其特征在于：采用超聲振動（5）及添加分散劑和石蠟的復合分散方法來提高銅、鐵粒子及金剛石磨料的分散均勻程度，防止納米粒子的團聚。

　　6.根據權利要求1或5所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，其特征在于：利用石蠟低熔點、粘度大、易固化特點，采用加熱板對石蠟進行加熱使之處于熔融狀態，同時在超聲振動的作用下，能有效地把銅、鐵納米粒子和金剛石磨粒均勻分散在熔化的熱蠟中，并形成一種類似膏狀的物質，防止金剛石磨粒沉積。

　　7.根據權利要求1或6所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，其特征在于：利石蠟在室溫下易固化的特點，使銅、鐵納米粒子和金剛石磨粒等所組成的膏狀物質在砂輪模具（3）中固化定型后，再進行脫模。

　　8.根據權利要求1所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，采用微波燒結方法對砂輪進行低溫燒結，其特征在于：為抑制銅或鐵納米粒子在燒結過程中的異常增長和非均勻擴散，利用微波燒結方法對砂輪進行快速低溫燒結，燒結溫度為400-500℃區間內的某一特定溫度，保溫15-30min，爐內冷卻至室溫。燒結過程采用惰性氣體中進行保護。

　　9.根據權利要求1或8所述的一種微小直徑金剛石微粉砂輪的低溫制備方法，其特征在于：燒結前，在砂輪周圍均勻涂覆一層除蠟劑（7），在燒結過程中可以對砂輪進行排蠟處理。