】、 M.J.Biercuk，M.C.Llaguno，M.Radosavljevic，J.K.HyunandA.T.Johnson，2002，"Carbon nanotubecompositesforthermalmanagement''，AppliedPhysicaLetters，Vol. 80， pp.2767-2769 ;【26】、A.Moisala，Q.Li，I.A.KinlochandA.H.Windle，2006,"Thermal andelectricalconductivityofsingle-andmulti-walledcarbonnanotube-epoxy composites''，CompositeScienceandTechnology，Vol. 66，pp. 1285-1288 ;【27】、A.Yu， M.Itkis，E.BekyarovaandR.Haddon，2006，"EffectofSingle-walledcarbonnanotube purifyonthethermalconductivityofcarbonnanotube-basedcomposites' AppliedPhysicsLetters，Vol.89，133102;【28】、S.Arai，M.Endo，T.SatoandA.Koide， 2006,"Fabricationofnickelmultiwalledcarbonnanotubecompositefilms withexcellentthermalconductivitybyandelectrodepositiontechnique' ElectrochemicalandSolid-StateLetters，Vol. 9，pp.C131_C133)D 這項發(fā)現(xiàn)對于精 密加工十分有用，因?yàn)樵诰芗庸ぶ?，高熱傳?dǎo)率總是需要的。目前在金屬基或陶瓷基里 面加入碳納米管是可行的（參見【20】、E.Flahaut，A.Peigney，C.Laurent，C.Marliere， F.Chastel，andA.Rousset，2000,"Carbonnanotube-metal-oxidenanocomposites： microstructure，electricalconductivityandmechanicalproperties"，Actamater.， Vol. 48,pp. 3803-3812【21】、Z.Xia，L.Riester，W.A.Curtin，H.Li，B.W.Sheldon，J.Liang， B.Chang，J.M.Xu，2004,"Directobservationoftougheningmechanismsincarbon nanotubeceramicmatrixcomposites''，ActaMaterialia，Vol. 52,pp. 931-944) 〇
[0019] 機(jī)械加工工具對于很多需要加工元件的工業(yè)來說意義重大，對于磨削工具而 言，使用硬度較高的材料是很重要的（參見【17】、J.WebstenandM.TCicard，2004， αInnovationsinabrasiveproductsforprecisiongrinding''，CIRPAnnals，Vol. 53， No.2,pp. 597-617) 〇
[0020] 最近有研究發(fā)現(xiàn)利用自組裝的方法使網(wǎng)狀碳納米管覆蓋單晶金剛石可以增強(qiáng)金 剛石顆粒同金屬基底的結(jié)合作用（參見【18】、T.Suzuki，T.Mitsui，T.Fujino,M.Kato， Y.Satake,H.Saito,andS.Kobayashi,2009,^DevelopmentofCNTcoateddiamond grainsusingself-assemblytechniquesforimprovingelectroplateddiamond tools"，KeyEngineeringMaterials，Vol. 389-390，pp. 72-76)。碳納米管用作覆蓋材料 來增強(qiáng)金剛石和結(jié)合劑之間的結(jié)合。
[0021] 但是，到目前為止，還沒有研究是關(guān)于碳納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用在加工工具上的元素，也沒 有研究是關(guān)于碳納米結(jié)構(gòu)用作磨?；蛘咦鳛樘畛洳牧嫌迷谀ハ骷庸さ慕Y(jié)合劑中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明的目的是提供一種具良好機(jī)械性能和熱傳導(dǎo)性能且成本較低的加工工具 及其制造方法。
[0023] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有良好機(jī)械性能且成本較低的磨削工具及其 制造方法。
[0024] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種加工工具，該加工工具中包含碳納米結(jié)構(gòu)。
[0025] 該所述加工工具可以為旋轉(zhuǎn)加工工具、研磨加工工具、鉆孔工具或銑削加工工具， 加工工具材料為金屬、陶瓷或有機(jī)材料。所述碳納米結(jié)構(gòu)為碳納米管、碳納米線、碳納米帶、 碳納米柱或納米纖維。所述碳納米管的直徑在1-100納米之間，長度為500納米-20微米 之間。所述碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。所述碳納米管為原始狀態(tài)碳納米 管或功能化處理后的碳納米管。所述碳納米管為有序排列的碳納米管或無序排列的碳納 米管。所述碳納米管為有序排列的單壁碳納米管、隨機(jī)排列的單壁碳納米管、有序排列的多 壁碳納米管或隨機(jī)排列的多壁碳納米管。所述碳納米管在所述加工工具中的質(zhì)量含量為 0. 3% -100%。利用碳納米結(jié)構(gòu)，尤其是碳納米管的優(yōu)良機(jī)械性能和優(yōu)良的熱力學(xué)性能，在 機(jī)械加工工具中使用，可以利用碳納米結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的機(jī)體或末端作切削，進(jìn)行機(jī)械加工。
[0026] 本發(fā)明提供的一種加工工具的制造方法，它包含在所述加工工具中加入碳納米結(jié) 構(gòu)的步驟。加入的碳納米結(jié)構(gòu)可以是直接設(shè)置在加工工具內(nèi)的，還包括在所述加工工具表 面設(shè)置碳納米結(jié)構(gòu)涂層或貼層的步驟。
[0027] 本發(fā)明提供的一種磨削工具，包括磨粒和結(jié)合劑，其中磨粒中包含碳納米結(jié)構(gòu)，所 述結(jié)合劑中包含碳納米結(jié)構(gòu)。
[0028] 本發(fā)明提供的另一種磨削工具，包括磨粒和研磨液，其中磨粒中包含碳納米結(jié)構(gòu)， 所述研磨液中包含碳納米結(jié)構(gòu)。
[0029] 本發(fā)明提供的磨削工具的制作方法，包括在磨粒中添加碳納米結(jié)構(gòu)的步驟和在結(jié) 合劑中添加碳納米結(jié)構(gòu)的步驟。
[0030] 本發(fā)明提供的另一種磨削工具的制作方法，包括在磨粒中添加碳納米結(jié)構(gòu)的步驟 和在研磨液中添加碳納米結(jié)構(gòu)的步驟。
[0031] 所述碳納米結(jié)構(gòu)為碳納米管、碳納米線、碳納米帶、碳納米柱或納米纖維。所述碳 納米管的直徑在1-100納米之間，長度為500納米-20微米之間。所述碳納米管為單壁碳 納米管或多壁碳納米管。所述碳納米管為原始狀態(tài)碳納米管或功能化處理后的碳納米管。 所述碳納米管為有序排列的碳納米管或無序排列的碳納米管。所述碳納米管為有序排列的 單壁碳納米管、隨機(jī)排列的單壁碳納米管、有序排列的多壁碳納米管或隨機(jī)排列的多壁碳 納米管。所述碳納米管在所述加工工具中的質(zhì)量含量為0.3%-100%。利用碳納米結(jié)構(gòu)， 尤其是碳納米管的優(yōu)良機(jī)械性能和優(yōu)良的熱力學(xué)性能，在機(jī)械加工工具中使用，可以利用 碳納米結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的機(jī)體或末端作切削，進(jìn)行機(jī)械加工。
[0032] 碳納米管用作磨粒用在磨削工具（如砂輪）中，來利用碳納米管的優(yōu)秀的機(jī)械性 能，同時同金剛石相比，成本較低。
[0033] 同時希望可以利用到碳納米管的熱傳導(dǎo)性能，把碳納米管混合在加工工具的結(jié)合 劑中，可以提高工具的散熱能力。碳納米管可以加到加工工具中來加速熱量發(fā)散來降低加 工溫度，可以提高加工工具的加工性能。
[0034] 在以上方法中，碳納米管的優(yōu)良熱傳性能如熱傳導(dǎo)率被加以利用。
[0035] 在這個申請中，我們在樹脂里加入碳納米管，樹脂是砂輪結(jié)合劑中常見的一種材 料。
[0036] 利用碳納米管的熱傳導(dǎo)性能作為填充劑加入基底材料，這種方法可以被用在任何 金屬，陶瓷或者有機(jī)材料中來制造任何加工工具或磨削工具。這樣做的目的是達(dá)到更好的 加工結(jié)果。主要的加工過程包括旋轉(zhuǎn)加工，磨碾加工，鉆孔加工，銑削加工等。
[0037]由于工作原理是基于利用強(qiáng)度高的機(jī)體或末端作切削，其他碳納米結(jié)構(gòu)也可以替 代碳納米管作為磨粒。
[0038] 基于利用其熱傳導(dǎo)能力，其他具有良好熱導(dǎo)率的碳納米結(jié)構(gòu)也可以替代碳納米管 作為填充材料進(jìn)入加工工具或磨削工具中。
[0039] 其他的納米結(jié)構(gòu)包括碳納米線，碳納米棒，碳納米帶、碳納米柱以及碳納米纖維。
[0040] 碳納米管、碳納米線，碳納米棒，碳納米帶、碳納米柱以及碳納米纖維的混合組合 也可以利用作切削來加工材料，可以利用其熱導(dǎo)率促進(jìn)加工過程中的熱量散開。
[0041] 為了達(dá)到最好利用其高強(qiáng)度和高熱導(dǎo)率的效果，任何碳納米管、碳納米線，碳納米 棒，碳納米帶、碳納米柱以及碳納米纖維，可以被一起利用并且混合其他磨粒，例如天然金 剛石顆粒，人造金剛石顆粒，立方碳化硼顆粒，碳化硅顆粒，氧化鋁顆粒等。
[0042] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：利用了碳納米結(jié)構(gòu)尤其是碳納米管的超常的機(jī)械性能和優(yōu)良的 熱傳導(dǎo)能力，將其使用在加工工具中，作為加工工具或磨削工具的磨粒或填充材料或結(jié)合 劑使用，制成的工具機(jī)械性能良好，傳熱效果更好，同時可以顯著降低其使用成本。
【附圖說明】
[0043]附圖1為碳納米管透射電子顯微鏡成像照片；
[0044] 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例中使用的砂輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例中使用的砂輪的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 附圖4為本發(fā)明系列1實(shí)驗(yàn)1中的粗糙度實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
[0047] 附圖5為本發(fā)明系列1實(shí)驗(yàn)2中的磨削加工區(qū)域照片；
[0048] 附圖6為本發(fā)明系列1實(shí)驗(yàn)2中磨削后區(qū)域照片；
[0049] 附圖7為本發(fā)明系列1實(shí)驗(yàn)3中工件3的磨削結(jié)果圖；
[0050] 附圖8為本發(fā)明系列1實(shí)驗(yàn)3中工件4的磨削結(jié)果圖；
[0051] 附圖9為本發(fā)明系列1實(shí)驗(yàn)3中工件5的磨削示意圖；
[0052] 附圖10為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列2中工件3的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0053] 附圖11為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列2中工件4的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0054] 附圖12為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列2中工件5的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0055] 附圖13為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列3中工件6的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0056] 附圖14為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列3中工件7的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0057] 附圖15為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列3中工件8的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0058] 附圖16為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列4中工件9的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0059] 附圖17為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列4中工件10的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0060] 附圖18為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列4中工件11的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0061] 附圖19為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列5中工件12的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0062] 附圖20為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列5中工件13的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0063] 附圖21為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列5中工件14的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0064] 附圖22為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列5中工件15的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0065] 附圖23為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列5中工件16的磨削位置及結(jié)果示意圖；
[0066] 附圖24為本發(fā)明磨削實(shí)驗(yàn)系列6中工件17的磨削位置及結(jié)果示意