在砂轮的制造中,除了磨粒与结合剂外,常常会加入其他填料改良砂轮的特性,增强砂轮的效能,填料种类繁多,从金属、陶瓷及纳米粉末等各式各样材料皆有相关研究提出使用。本研究尝试将纳米碳管当作填料,并以金刚砂(Corundum)为磨粒,酚醛树脂为结合剂,叁者混合后採冷压方式製成砂轮,探讨纳米碳管填料对金刚砂树脂砂轮特性的影响。
在扫描式电子显微镜(SEM)的观测下,发现纳米碳管在砂轮内部共会出现三种型态:1. 纳米碳管交织成网状而包覆在磨粒上、2.纳米碳管成网状结构连结固化后之树脂基、3.形成如棉球般的团簇充填在空隙与气孔之间。接着在观测砂轮破断面以及内部密度的计算下发现,纳米碳管可以减小气孔使结构紧密,但是因为本身密度甚小,因此亦会降低砂轮密度,砂轮试片整体的密度就在此两种作用的消长之下而改变。在进行抗压强度测试结果发现,在树脂含量高(30%)的情况下,随着纳米碳管含量增加,抗压强度强度会上升;树脂含量适中(15%)时,抗压强度随纳米碳管含量增加有先升后降的趋势;而在树脂含量少(7%)的情况下,抗压强度则随着纳米碳管增加而下降。在磨削试验中,实验结果显示,在树脂、金刚砂、纳米碳管含量分别为15%、83%及2%的重量配比下,会有最好的磨削效果,其工件表面粗糙度Ra达0.3969μm,磨削前后Ra改善率达到66%。