Шлифовально-полировальный состав

 

Сущность изобретения: состав содержит в качестве абразива ультрадисперсный алмазографитовый порошок с содержанием алмаза 10 - 99 мас. % , со средним размером частиц алмаза и графита равным , с величиной удельной поверхности 380-390 м²/г в качестве поверхностно-активного полимера - амфотерную иминофурановую смолу на основе сульфаниловой кислоты при соотношении компонентов: ультрадисперсный алмазографитовый порошок 1 - 30 мас. % , иминофурановую смолу на основе сульфаниловой кислоты 0,2 - 20 мас. % и воду остальное. Компоненты состава смешивают и тщательно растирают до однородного состояния, затем разводят водой и перемешивают 20 - 30 мин. 1 табл.

Изобретение относится к составам для механической обработки деталей из металлических и неметаллических материалов и может быть использовано для притирки, доводки и полирования при механической и ручной обработке в станкостроительной промышленности, машиностроении, приборостроении и других отраслях народного хозяйства.

Известна алмазно-абразивная суспензия, содержащая алмазный порошок, поверхностно-активный полимер и воду, в котором в качестве поверхностно-активного полимера содержится полимер общей формулы (-CH₂-H- (-CH₂- H- где A - C₄H₉; R = Rʹ = CH₃, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Алмазный порошок 5 - 20 Полимер указанной формулы 0,2 - 10,0 Вода Остальное Данная алмазно-абразивная суспензия рекомендована для обработки поверхностей деталей только из алюминиевых сплавов и не может быть использовано для обработки деталей из твердых, хрупких труднообрабатываемых материалов, инструментальных сплавов, материалов на основе меди, кварца, диэлектриков, полупроводников. Использование этой суспензии не позволяет производить обработку поверхностей с шероховатостью выше R_a = 0,05 мкм.

Наиболее близким является шлифовально-полировальный состав для обработки поверхностей деталью из твердых, хрупких, труднообрабатываемых материалов, включающий алмазный порошок и полимерное связующее, в качестве которого используется синтетический амфотерный водорастворимый полимер общей формулы CH₂-H- где X - алкил; C_mH_2m+1 (m = 4 - 12); -С₆Н₅; -ОС_mH_2m+1 (m = 2 - 4); R = Rʹ = -CH₃; -C₂H₅; -C₄H₉;
n = 5 - 500, при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Алмазный порошок 5 - 95
Синтетический амфотерный
водорастворимый полимер 5 - 95
Для этого состава характерно использование синтетических алмазов зернистостью от 20/14 до 1/0 и субмикропорошка зернистостью от 0,7/0,3 до 0,1/0.

Предлагаемый состав с использованием в качестве абразива порошков синтетических алмазов, в том числе субмикропорошков и водорастворимого атмосферного полимера не позволяет получить надежно шероховатость обрабатываемых поверхностей выше R_а = 0,05 (до 0,005 - 0,002 мкм).

Предлагаемый полимер не является широкодоступным, для его изготовления требуется сложный синтез (высокая температура, наличие инициатора), составляющие мономеры не производятся в промышленных условиях. Суспензии, как правило, характеризуется ограниченной с устойчивостью (расслаивание наблюдается после 1 - 1,5 ч).

В основу изобретения положена задача полученная максимально устойчивых, однородных, нерасслаивающихся шлифовально-полировальных составов, как суспензий, так и паст, для высококачественной обработки поверхностей различных материалов с шероховатостью в пределах R_а = 0,05 - 0,005 (0,002) мкм с минимальным дефектным слоем.

Поставленная задача решается за счет того, что шлифовально-полировальный состав для обработки поверхностей деталей из твердых, хрупких, труднообрабатываемых материалов, включающий абразив, содержащий алмаз и раствор поверхностно-активного полимера, в качестве абразива содержит ультрадисперсный алмазнографитовый порошок, полученный динамическим методом, с содержанием алмаза 10 - 99 мас. % , а в качестве поверхностно-активного полимера - амфотерную иминофурановую смолу на основе сульфаниловой кислоты общей формулы
- - где n - 5 - 100;
R = SO₃H, при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Ультрадисперсный алмазо-
графитовый порошок 1 - 30
Иминофурановая смола на основе
сульфаниловой кислоты 0,2 - 40 Вода Остальное
Целесообразно использовать в качестве абразива ультрадисперсный алмазографитовый порошок, полученный динамическим методом (методом взрыва конденсированных взрывчатых веществ), после очистке от примесей или очистки и обогащения с содержанием алмаза в пределах 10 - 99% . Средний размер частиц алмаза и графита равен 40 (наименьший - 20 , наибольший - 120 ), величина удельной поверхности составляет 380 - 390 м²/г. Продукт с содержанием алмаза свыше 40% получают различными методами обогащения, позволяющими уменьшить количество графита за счет его окисления кислородом.
Порошок с содержанием алмаза свыше 99% использовать нецелесообразно технически и экономически, так как дальнейшее увеличение содержания алмаза в порошке требует дополнительных затрат на обогащение. Эффективность же обработки (притирки, домолки) с увеличением процентного содержания алмаза в порошке свыше 98 - 99% практически не меняется.

Продукт с содержанием алмаза в порошке меньше 10 - 12% практически не обладает абразивной (режущей) и полирующей способностью.

Содержание ультрадисперсного алмазографитового порошка в шлифовально-полировальном составе должно быть в пределах от 1до 30 мас. % .

Использовать состав с содержанием алмазографитового порошка менее 1% нецелесообразно, так как практически отсутствует съем в поверхности обработки, а процесс полирования становится малопроизводительным.

Использовать состав с содержанием алмазографитового порошка более 30% нецелесообразно, так как съем материала не увеличивается, качество поверхности ухудшается, и экономически нецелесообразно.

Является также целесообразным использовать в качестве связующего амфотерную водорастворимую иминофурановую смолу на основе сульфаниловой кислоты (ИФС) вышеуказанной формулы, которая получена путем взаимодействия фурфурола, аммиака и сульфаниловой кислоты.

ИФС обладает пластифицирующими поверхностно-активными свойствами, которые обусловлены строением молекулы, представляющие собой нелинейные полимеры, макромолекулы которых имеют трехмерную сплетенную в сетку структуру. Поэтому ИФС способна давать более устойчивые суспензии и пасты на основе ультрадисперсного алмазографитового порошка как с малым, так и с большим содержанием абразивной фазы (от 0,2 до 40% ). Ультрадисперсный алмазографитовый порошок не несет в себе заряда и, т. к. размер частиц алмаза меньше макромолекулы ИФС, она обволакивает частицу, придавая устойчивость суспензии и пастам.

Использование ИФС меньше 0,2% не позволяет получить устойчивую суспензию, так как при такой концентрации количество молекул ИФС недостаточно для создания устойчивых адсоpбционных слоев на поверхности всех ультрадисперсных алмазографитовых частиц, и поэтому при концентрации меньше 0,2% может наблюдаться расслаивание суспензии.

При содержании ИФС свыше 40% суспензии и пасты превращаются в густой гель, наблюдается процесс желатинизации, не позволяющий выполнять обработку поверхностей.

Составляющие ИФС являются доступными материалами (аммиак, фурфурол, сульфаниловая кислота). Процесс синтеза протекает при пониженных температурах (80оС) и атмосферном давлении, без дополнительных операций (окисления, замещения). ИФС растворяется в воде и в любых соотношениях и является высокоэффективным поверхностно-активным веществом, образующим устойчивые суспензии, не расслаивающиеся в течение длительного времени (не менее 10 - 60 суток).

Состав получают смешением определенной навески алмазографитового порошка и навески ИФС с мол. массой 15 - 24 тыс. в виде сухого порошка, все это тщательно растирают до однородного состояния. Полученную массу разводят водой и перемешивают с помощью мешалки в течение 20 - 30 мин.

П р и м е р. Навеску амфотерной иминофурановой смолы (ИФС) с мол. массой 15 - 24 тыс. массой 10 г (10% ) и 10 г (10% ) алмазографитового порошка с содержанием алмаза (40% ) тщательно растирают в ступке до однородного состояния. Полученную массу разбавляют в 80 мл воды и тщательно перемешивают мешалкой пропеллерного типа в течение 20 - 30 мин. Испытания состава проводят на полировально-шлифовальном станке мод. 3Е881М. Заготовки - диаметр 10 мм, высота - 10 - 12 мм, материал ВК-6, сталь 40Х (твердость 46 - 48 НРС), кварц и др. Скорость обработки 0,1 - 1,0 м/с. Продолжительность обработки от 3 до 30 мин, удельное давление 0,25 - 2 кг/cм². Шероховатость измеряли на профилометре.

Согласно изобретению, были подготовлены 9 примеров, которые сведены в таблицу.

Изобретение может применяться для притирки, доводки и полирования деталей из металлических и неметаллических материалов при механической и ручной обработке. (56) Авторское свидетельство СССР N 1199780, кл. C 09 G 1/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР N 1014873, кл. C 09 G 1/02, 1981.

Формула изобретения

ШЛИФОВАЛЬНО-ПОЛИРОВАЛЬНЫЙ СОСТАВ для обработки поверхности деталей из твердых хрупких труднообрабатываемых материалов, включающий абразив, содержащий алмаз, и водный раствор поверхностно-активного полимера, отличающийся тем, что в качестве абразива содержит ультрадисперсный алмазографитовый порошок с содержанием алмаза 10 - 99 мас. % , со средним размером частиц алмаза и графита, равным 40 , с величиной удельной поверхности 380 - 390 м²/г, а в качестве поверхностно-активного полимера - амфотерную иминофурановую смолу на основе сульфаниловой кислоты общей формулы
- -
где n = 5 - 100;
RSO₃H
при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Ультрадисперсный алмазографитовый порошок 1 - 30
Иминофурановая смола на основе сульфаниловой кислоты 0,2 - 20
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1