关键词：金刚石喷雾研磨剂金相纸应用
Abstract: Given excellent polishing results, Diamond Polishing Spray (DP-Spray) is popular used in polishing samples of metallographic on pleuche, silk and canvas. Because of consuming too much paper it can not be used in polishing hard alloy on that. In this article, the author found out the reason and solved this problem by adjusting component of the DP-Spray.
Key words:diamondpolishing spraymetallographicpaperapplication
一、引言
金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一。根据需要将取得的金属试样粗磨、精磨、粗抛、精抛之后，试样的磨面平滑，没有磨痕和变形层，再用适当的化学或物理方法对抛光面进行浸蚀，不同的组织、不同位向的晶粒，以及晶粒内部与晶界各处受到不同程度的浸蚀，形成差别，从而在金相显微镜下可清晰地显示出金属与合金的内部组织。在金相制样中，抛光是将织物包在抛光盘上，将抛光材料(一般是用金刚石喷雾研磨剂)喷在织物上，抛光盘高速旋转，手持样品或机械把持样品压向抛光盘，使样品表面与织物和磨料接触，达到抛光的目的。抛光织物的作用主要是：（1）使磨料储存在织物纤维的缝隙中，以免抛光时的离心力将磨料甩掉；（2）保存水分，以降低抛光时样品的温度；（3）清除磨屑。常用的抛光织物有丝绒、丝绸
帆布等。按照绒的长短不同其适用的抛光对象也不同。
如金丝绒（图1），绒毛长如刷子，若用来抛光夹杂，会将样品中的石墨扫出，影响检验结果，一般可用丝绸进行抛光。近来，国外有厂家推出用纸等其他类型的抛光介质。国内有厂家已进口国外全套抛光设备及各种相关材料，并且正在进行材料的国产化。国外提供的方按是：用金刚石抛光液与特殊的纸张配合使用进行抛光。在用我公司生产的金刚石喷雾研磨剂替代进口的抛光液时出现了问题。金刚石喷雾研磨剂喷在纸上进行抛光时，纸张极易破损，小心使用一般只能抛光三盘样品（一盘可装六个样品，），这样必须频繁更换抛光纸，不但造成纸张的大量浪费更重要的是耗时过多，严重地影响检测工作的完成。用进口的抛光液可抛光十盘以上，但是价格很高而且不易购买。因此，必须改进金刚石喷雾研磨剂的配方使其满足用户的要求。
二、实验方法
1．通过测定伸长比筛选金刚石喷雾研磨剂各种成分
金刚石喷雾研磨剂是由（1）磨料（2）溶剂（3）推进剂等混合而成。其中溶剂又是由分散剂、稳定剂、助磨剂等组成。以起到分散金刚石微粉、稳定溶剂性质、辅助抛光等多种作用。因此，用金刚石喷雾研磨剂溶剂中的各种成分分别浸泡进口的这种抛光用纸，测定其长度和宽度变化，计算伸长比。将导致伸长比变化大的成分剔除，换用其他不敏感的品种替代。
2．换用不同的成分测试抛光效果
3．改变助磨剂，增强润滑作用。
4．配成样品由厂家使用观察效果。
三、实验过程
1、伸长率的测定
将抛光纸剪成120mm×25mm的长条（图-2），沿纸条纵向中心线画一条线段ab=100mm，在线段中点画一条与之垂直的线段cd=20mm,在长方形器皿中分别加入20mm深的溶剂各组分，将纸条浸没其中。分别在浸泡了30、60、120、300分钟时取出，用150mm游标卡尺测量线段ab和cd的长度（mm）。
|
0m(浸泡前) | 30m | 60m | 120m | 300m | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1#ab
|
99.92
|
99.98
|
100.1
|
100.22
|
100.33
|
||
|
2#ab
|
100.4
|
100.42
|
100.44
|
100.46
|
100.46
|
||
|
3#ab
|
100.2
|
100.22
|
100.24
|
100.25
|
100.25
|
||
|
1#cd
|
20.38
|
20.4
|
20.46
|
20.46
|
20.46
|
||
|
2#cd
|
20.4
|
20.41
|
20.42
|
20.42
|
20.42
|
||
|
3#cd
|
20.39
|
20.4
|
20.41
|
20.41
|
20.41
|
表-1 样品浸泡前后的长度和宽度值
计算线段ab和cd的伸长率⊿ab/ab×100%和⊿cd/cd×100%填入下表。
|
30m | 60m | 120m | 300m | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
1#ab
|
0.06
|
0.18
|
0.2
|
0.31
|
||
|
2#ab
|
0.02
|
0.04
|
0.06
|
0.06
|
||
|
3#ab
|
0.02
|
0.04
|
0.05
|
0.05
|
||
|
1#cd
|
0.098
|
0.39
|
0.39
|
0.39
|
||
|
2#cd
|
0.049
|
0.098
|
0.098
|
0.098
|
||
|
3#cd
|
0.049
|
0.049
|
0.049
|
0.049
|
表-2 样品伸长率
由表-2可见，各种组分之中用1#浸泡后造成抛光用纸的伸长率最大，其值远大于其他组分。因此，可以断定正是由于组分1#造成抛光纸溶胀、疏松，导致纸的强度降低，易于刮破。更进一步地说，可能是组分1#将抛光用纸当中的某种粘结剂溶解了，导致抛光用纸的纤维松散、膨胀。所以必须将组分1#剔除，换用与之作用相同而浸泡抛光用纸后伸长率较小的另一种组分。找到三种有相同作用的候选物，经过与上面相同的伸长率测定，筛选出成分y，在金刚石喷雾研磨剂中用y替代1#，进行下面的实验。
2、选择助磨剂
在溶剂中加入助磨剂的目的是：（1）增加润滑（2）改变导热性以利于散热，以免灼伤样品（3）改变金刚石微粉在抛光介质上的附着力，提高磨削效率，节约磨料。
按比例在溶剂中加入不同的助磨剂，制成W2.5金刚石喷雾研磨剂样品，在丹麦产的自动抛光机上进行抛光实验，被抛光物相同，抛光介质均为进口抛光用纸，抛光时间均为6分钟，结果如下：
|
有无纸屑 | 有无油膜 | 抛光速度 | 光洁度 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
A
|
有
|
无
|
慢
|
一般
|
||
|
B
|
有
|
有
|
快
|
一般
|
||
|
C
|
无
|
有
|
快
|
高
|
表-3 加不同助磨剂后的抛光效果
从表-3来看，助磨剂C效果明显，可以选用。
图-3 用作抛光介质的纸的SEM 照片 图-4 喷过含助磨剂的金刚石喷雾研磨剂后抛光纸的SEM 照片
从照片中可见，在抛光用纸的纤维之间有很多空隙，喷上含有助磨剂的金刚石喷雾研磨剂后，纤维之间的空隙之中填入了助磨剂和金刚石微粉，在磨削过程中，助磨剂会被涂抹在纸的表面，形成保护膜，起到增强润滑和保护纤维的作用。
3、确定配方
在溶剂和助磨剂基本选定之后，要选择一个适当的比例，以使金刚石喷雾研磨剂使用效果最佳。将溶剂与助剂按不同配比制成1#、2#、3#三种金刚石喷雾研磨剂样品送厂家进行抛光实验，实验条件与工厂实际金相检验制样条件相同。结果如下：
|
雾化效果 | 纸的润湿 | 形成油膜 | 油膜对抛光的影响 | 样品光洁度 | 可抛盘数 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
I
|
好
|
好
|
有
|
润滑
|
高
|
12
|
||
|
II
|
一般
|
好
|
有
|
起屑
|
一般
|
9
|
||
|
III
|
不好
|
不好
|
无
|
无不良影响
|
低
|
1
|
表-4 三种配方金刚石喷雾研磨剂在用户方的使用情况
从用户实验结果来看，1#配方的金刚石喷雾研磨剂抛光效果良好，可抛光的盘数由原来的1~3盘增至12盘，大大减少了换抛光纸的次数，使用效果达到厂家要求，达到使用进口抛光液时的使用寿命，成功地替代了进口产品。
四、结果讨论
常规配方的金刚石喷雾研磨剂在以绒布、丝绸、帆布等为介质进行抛光时，使用效果良好，但换用纸介质时却不适用，极易造成抛光用纸的破损。通过上面实验发现，是金刚石喷雾研磨剂溶剂中的组分1#造成抛光用纸的溶胀、疏松，导致纸的强度大幅降低，以至于不耐磨。通过上面的实验还筛选出可以替代组分1#并且对抛光纸的影响较小的组分y，同时还筛选出可与之相配合使用的助磨剂。经过用户试用后，确定了配Ⅰ。按照改进后的新配方生产出的金刚石喷雾研磨剂，专门针对以纸为介质进行金相抛光，其使用效果达到进口产品水平，使厂家引进国外先进技术后的国产化得以顺利进行，为国家节约了外汇，并为其他单位进行同样的技术引进和设备改造提供了有力的依据和方便。
参考资料：
1．孙纵连等清洁剂及抛光剂配方化学工业科技情报研究所
2．朱洪法精细化工配方与制造金盾出版社
3．上海交通大学《金相分析》编写组金相分析学国防工业出版社
作者简介：叶晓川，男， 1964年生，87年毕业于武汉大学化学系，工程师。主要从事化工方面的研究。
