肖乐银;王进保;周卫宁;刘心宇
【摘 要】金刚石电镀砂带具有超硬材料“硬”和涂附磨具“柔”的双重特性,其工作层表面有序排布磨削小单元之间的缝隙形成了较大的容屑空间,有利于散热,并提高了加工质量、砂带柔韧性及排屑能力,在使用过程中同时具有粉尘少、噪音小的环保优势,因此广泛应用于玻璃、石材、陶瓷、复合材料、水晶、航空航天、硅材料等硬脆材料的磨抛加工.同时,由于镍镀层对磨料有较强的把特力,使电镀砂带拓展于cBN领域成为可能,相对金刚石磨料,cBN砂带可应用于钢铁、铁合金等含铁族元素难加工材料的磨抛.随着国家高效高精加工要求的提高,以及环境保护的迫切需要,金刚石/cBN电镀砂带将有广阔的应用空间和发展前景. 【期刊名称】《超硬材料工程》
【年(卷),期】2012(024)002
【总页数】4页(P40-43)
【关键词】金刚石;立方氮化硼;砂带;电镀;应用
【作 者】肖乐银;王进保;周卫宁;刘心宇
【作者单位】桂林矿产地质研究院,广西桂林541004;国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西桂林541004;桂林电子科技大学,广西桂林541004;桂林矿产地质研究院,广西桂林541004;国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西桂林541004;桂林矿产地质研究院,广西桂林541004;国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西桂林541004;桂林电子科技大学,广西桂林541004
开发运维一体化【正文语种】中 文
【中图分类】TQ164
0 引言
金刚石电镀砂带是指以镀镍金属作为结合剂，精选金刚石粉为磨料，由背衬材料、挠性金属基材及有序排布金刚石镀层三个部分构成，背衬材料和柔性金属基材粘结成环形的一类新型超硬涂附磨具产品［1～2］。与普通磨料砂带相比，金刚石电镀砂带具有超硬材料“硬”和涂附磨具“柔”的双重特性［3］，其工作层表面有序排布磨削小单元之间的缝隙形
可信的密封黏胶条
成了较大的容屑空间，有利于散热，提高了加工质量、砂带柔韧性及排屑能力，在使用过程中同时具有粉尘少、噪音低的环保优势。
现代工业发展中，金刚石电镀砂带以多面刀刃的特殊结构，在工业生产中广泛使用，并享有“万能磨削”的美誉［3］。随着对工件质量要求逐渐提高，原有砂带工艺的加工已不能满足严格的标准要求，在工业发达国家，金刚石电镀砂带早已普遍应用于玻璃、石材、陶瓷、复合材料、水晶、航空航天、硅材料等硬脆材料的磨抛加工。
1 金刚石电镀砂带的磨削特点
1.1 与金刚石砂轮相比
CS CN
金刚石固结砂轮属于刚性磨具，在磨削加工过程中，存在着自锐性差、易崩边、产品废品率高等问题，特别对于汽车挡风安全玻璃等需要加工为曲面的硬脆材料工件，采用刚性砂轮磨削，很难使被加工面保持原来的形状。
如在对玻璃进行直底边磨削操作时使用砂轮磨边机需6个金刚石砂轮才能完成，且磨削进给速度慢，效率低，易造成3mm以薄玻璃的开裂，如果要进行弧形磨削，还需采用倒角机或
者圆边机；而使用交叉磨带机只需使用两条金刚石电镀砂带即可完成直边和弧形边线的磨削，整个操作在安装有万向轮的工作台面完成，磨削速度快，更适合流水线工业化生产。
1.2 与金刚石树脂砂带相比
金刚石树脂砂带（图1，图2）采用树脂作为粘结剂，亦具有传统涂附磨具的柔软和金刚石高硬度的双重优势。但在磨削过程中，热量在金刚石旁边积聚，如果不能被马上导出或排出，这里的温度会立即升高，导致粘结剂熔化，金刚石还没有完全发挥作用就脱落了，使用寿命短。因此，金刚石树脂砂带必须加水冷却进行磨削，且性价比远不如金刚石电镀砂带，而使其应用和推广受到限制。
图1 金刚石树脂砂带Fig.1 Resin bond diamond abrasive belts
图2 金刚石树脂砂带衍生产品（金刚石毛刺柔性磨轮）Fig.2 Resin bond diamond nova wheels
1.3 金刚石电镀砂带不同涂覆图案性能差异
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金刚石电镀砂带的磨削效率髙，不仅因为金刚石磨料本身的硬度，还因为其涂覆图案的特殊性。目前市场出售的图案形式主要有圆点型、箭头型、半月型、X型等（图3）。
水过滤板图3 金刚石电镀砂带不同涂覆图案Fig.3 Different coating patterns of diamond electroplating belts
圆点图案：镀点大小主要有1mm和1.6 mm两种规格，此图案砂带柔韧性好，磨削相对柔和，边部细腻无爆边，但磨削锋利度不及其它图案的砂带。
箭头型及其它图案：磨削性能很强，磨边速度更快，寿命增加20%，效率提升20%～30%（CNC设备磨削玻璃测试结果），但砂带柔韧性能稍差，张紧轴直径小时容易造成箭头开裂。
2 金刚石电镀砂带的应用
金刚石电镀砂带磨削是一种利用柔性磨削工具，进行磨削、研磨、抛光多种作用的复合加工技术，具有“冷态”效应［4］，特别适用于硬脆非金属材料和非铁金属的加工。
2.1 玻璃加工
汽车挡风玻璃、建筑玻璃及水晶玻璃等的磨边都可用到金刚石电镀砂带，其中汽车挡风玻璃厂家是大型金刚石砂带的主要买家。不管使用的是单独运行的人工交叉磨带机，或是自动生产线，例如：ASHTON的水平型设备、Lisec KSL、利江特能等垂直型设备、以及OEM自行组装的大型砂带磨边设备。并且随着汽车工业的发展，也将不断增加对金刚石电镀砂带的需求。光纤气体传感器
图4 1800mm长×50 mm宽金刚石电镀砂带Fig.4 The diamond electroplating belts with 1800mm×50 mm
图5 玻璃磨边加工Fig.5 Glass edging process
2.2 超硬金属合金涂层
专为替代金刚石砂轮研磨系统和薄膜抛光系统而设计的，一套超级砂带系统可以完成研磨和抛光整套工序，被普遍应用于热喷涂行业、液压油缸和涡轮叶片的生产和修复等（图6、图7）。如在磨削钢铁厂的大型碳化钨辊，用户通常需要3.0μ～4.2μ的粗糙度，此类棍略微带有锥形，通常采用金刚石砂轮的话需要8小时完成磨抛，如果采用金刚石电镀砂带只需不
到一个小时便可完成所有工作，包括安装过程到达到要求的效果，可以很大程度上节约时间，电耗和降低对环境的污染［5］。
图6 碳化钨超硬涂层研磨抛光Fig.6 Superhard coating of tungsten carbide polishing
图7 飞机涡轮叶片磨削加工Fig.7 Aircraft turbine blade grinding
2.3 硅锭的研磨和倒角
硅锭在切片之前需对其表面进行研磨以清除蚀刻产生的裂缝，可以大幅提升利用线锯进行切片时的成品率。使用一种粒度的金刚石砂带即可完成所有工序，可以实现约为以往3倍的高速处理，以及R a0.07的表面粗糙度，有利于硅锭加工中的自动化操作。近年来，随着对能源，环境问题的日益重视，全世界对太阳能电池的需求不断增大，金刚石砂带将有广阔的市场前景［5］（图8、图9）。
图8 蚀刻产生的裂缝Fig.8 Etching crack
图9 硅锭的研磨和倒角Fig.9 Silicon ingot grinding and chamfering
2.4 陶瓷石材方面的应用
为了克服传统金属阀门耐磨性、耐腐性差的弱点，目前市场逐渐兴起采用陶瓷阀门，然而陶瓷本身的“脆”及难加工限制了它的应用，随着金刚石工具尤其是金刚石电镀砂带的兴起，陶瓷阀门优势更加明显，使用性能越来越得到阀门行业人士的认同。同时，在大理石、花岗岩等工程石材的表面和边部抛磨处理也大量采用金刚石砂带。
2.5 其它异形产品及应用
（1）磨片
用于较复杂立体形状的喷涂陶器的最后磨光工序，如航空工业；还适用于大张或异形的玻璃，一般现成设备难以加工的——包括胶合玻璃、装饰玻璃，甚至含金属夹网的；针对不同的标准机器可以制作各种直径的磨片，快速拆贴钩环，以颜区分金刚石粒度。
（2）手持磨块
采用聚乙烯泡末塑料块，以颜区分金刚石粒度，规格有90×55、75×75、85×50mm等，在玻璃纤维、碳纤维和化合物上的应用颇受欢迎。
（3）金刚石砂圈
与延展橡胶鼓配套使用，主要用于厨房装修、石材边缘修饰、雕刻或雕塑、玉石或宝石雕刻等行业。
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