超硬材料涂附磨具是指以人造金剛石或立方氮化硼等為磨料，采用粘結劑將其粘結在基材上的一類可撓曲的柔性磨具，亦可歸類為超硬材料制品的范疇。隨著現代機械加工的不斷發展及各種新型材料的不斷出現，對其加工精度和表面粗糙度要求越來越高，相應的先進的磨削技術和磨具，尤其是涂附磨具向更高效、高壽命和超精密的方向發展。為此，超硬材料涂附磨具的研制和使用悄然興起，在汽車工業、電子工業、玻璃加工、寶石加工、不銹鋼、淬火鋼等難加工材料的特殊加工領域得到了應用。和普通磨料涂附磨具一樣，影響超硬材料涂附磨具性能的因素主要為基材、粘結劑和磨料，但由于超硬材料涂附磨具要求強力耐磨并且高壽命，僅僅在基材及粘結劑上做文章恐怕不能完全滿足產品性能的需要。本文以普通布基為基材，以樹脂類膠粘劑為粘結劑，以金剛石磨料為研究對象，對比了不同的金剛石表面處理方法對產品性能的影響，為超硬材料涂附磨具產品的開發提供一個思路，同時更大的目的在于拋磚引玉，希望得到行業同人對此類產品開發的更好的思路和方法。
　　本文共介紹了5組試驗對金剛石進行表面改性的對比研究，分別為：硅烷系列偶聯劑對金剛石表面改性、金剛石表面鍍鎳同時以硅烷系列偶聯劑改性，鋁鈦復合系列偶聯劑對金剛石表面改性、金剛石表面鍍覆鈦同時以鋁鈦復合系列偶聯劑改性。
　　本實驗所用基材與樹脂粘結劑均為同一品質。
　　一、硅烷偶聯劑改性
　　硅烷偶聯劑作為一種具有獨特結構的硅化合物，架起了無機物與有機物之間的橋梁，改進了許多材料的缺陷，硅烷試劑在金屬表面防腐技術的發展已初步形成方向，其優勢明顯。硅烷試劑的一般結構式為：Y-R-SiX3，其：X是結合在硅原子上的水解性基團，如氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等；Y為有機官能團，如氨基，環氧基等；R是具有飽和或不飽和鍵的碳鏈。所以它分布在無機物與有機物界面上時，在相互沒有親和力而難以相容的界面之間起著“乳化劑”的作用。由于界面現象非常復雜，單一的理論往往難以充分說明，對于硅烷試劑在界面的作用機理就有多種解釋。
　　已經提出的關于硅烷試劑在無機物表面行為的理論主要有化學結合理論、物理吸附理論、氫鍵形成理論、可逆平衡理論等。一種主流的理論認為無機物的表面上不具有羥基時，此類偶聯劑就很難發揮出相應的作用或效果。金剛石因自身原子結構排列，表面惰性很大，從這個角度來說一般的偶聯劑對其的作用有限，但鑒于硅烷試劑在界面的作用機理的復雜性，此類試驗仍有一定價值；對于有機體系，大多數分子都具有特定的官能團而表現出該聚合物的特性。硅烷偶聯劑同聚合物有機宮能團發生化學反應，從而產生偶聯效果，一般認為硅烷偶聯劑對于固化過程伴隨著化學反應的熱固性樹脂效果最為明顯，而對于缺乏反應性和極性基團的熱塑性樹脂效果差。故本實驗所用樹脂屬熱固性樹脂。
　　樣品Ⅰ：金剛石為RVD280#，硅烷偶聯劑牌號：3-氨丙基三乙氧基硅烷 KH-550，步驟：將一定量的硅烷 KH-550加入到已經改性完畢的樹脂膠黏劑，混合均勻，然后涂膠植砂。
　　樣品Ⅱ：制作步驟同樣品Ⅰ，不同在于金剛石表面鍍鎳，來源：特別定制。
　　二、鋁鈦復合偶聯劑改性
　　鋁鈦復合偶聯劑兼有鈦系、鋁系偶聯劑的各自特點，偶聯劑效果優于單一的鈦酸酯、鋁酸酯以及兩者的簡單混合物，本品可大幅度提高無機填料在樹脂的填充量，顯著改善制品的拉伸強度、沖擊強度，斷裂伸長率等物理機械性能，降低體系粘度、改善加工性能。而且由于有機官能團的作用，大大提高了填料和基料的結合力，增強復合體系的強度。
　　樣品Ⅲ：金剛石為RVD280#，鋁鈦偶聯劑牌號：鋁鈦復合偶聯劑LD，步驟：將一定量的鋁鈦復合偶聯劑LD加入到已經改性完畢的樹脂膠黏劑，混合均勻，然后涂膠植砂。
　　樣品Ⅳ：制作步驟同樣品Ⅲ，不同在于金剛石表面鍍鈦，來源：特別定制。
　　樣品Ⅴ：此樣品為對比試驗用原始試樣，制作方法同上，金剛石為RVD280#，表面不鍍覆，不添加任何偶聯劑對其進行改性。
　　三、對比試驗
　　對比試驗在萬能砂帶機2M5415A上進行，考察參數為研磨同種翡翠玉20g時砂帶的磨耗量。砂帶的磨耗以研磨前后砂帶的總體質量減少為準，主要包括膠粘劑的磨損及金剛石的磨損。下表為5組樣品質量減少量：
　　樣品編號 樣品Ⅰ 樣品Ⅱ 樣品Ⅲ 樣品Ⅳ 樣品Ⅴ
　　質量減少（g） 0.54 0.49 0.58 0.39 0.57
　　四、結果與討論
　　首先需要說明此次試驗純粹為了考察金剛石表面改性對金剛石涂附磨具產品性能的影響，考察性能僅僅為在相同加工條件下金剛石砂帶的磨耗量，以上數據僅有對比意義。嚴格來講，此方法不能作為測量砂帶磨耗比的試驗方法。
　　從以上數據對比可以看到，樣品Ⅳ，即金剛石表面鍍覆鈦同時以鋁鈦復合偶聯劑改性制作得到的砂帶性能，較其它幾種有明顯提高；硅烷、鋁鈦復合偶聯劑對金剛石表面改性，對金剛石砂帶性能影響并不明顯；金剛石表面鍍鎳同時以硅烷系列偶聯劑表面改性有一定效果，但可能與金剛石表面鍍鎳刺增大了金剛石的表面積及膠粘劑對其的把持力有關，偶聯劑在其是否起到了作用有待進一步試驗驗證。
　　同時筆者認為：金剛石表面鍍剛玉同時以鋁鋯偶聯劑對其進行表面改性，以及金剛石表面鍍二氧化鈦同時以鈦酸酯偶聯劑改性，也值得進行類似試驗，以檢驗其對產品性能的影響。因為兩種表面鍍產品暫無法獲得，試驗暫無法進行。