天然磨料和人造磨料的种类

    磨料是涂覆研磨产品中使用的一种颗粒状结晶体,通过高温煅烧和不同种类元素的相互结合而成。磨料通常分为天然磨料和人造磨料两种。

    其中天然磨料来源于自然界的积累产生,产量有限,价格相对较高。而人造磨料,通过人造元素晶体合成,相对产量更高,而磨削效果与天然磨料相比,相差不大。

    人造磨料通过不同的工艺与结合,产生的种类也更多,用途更广泛。

一、天然磨料

  指自然界中一切可以用于磨削或者研磨的材料

1、金刚石

  金刚石是目前已知最硬物质,其硬度为98.59Gpa,金刚石主要成分为碳还有其它比例不等的杂质,产地有限所以价格也是非常贵。

  金刚石主要用于修正砂轮和比较难研磨的加工材料(如:硬质合金,宝石薄利,石料等)


2、天然刚玉

  天然刚玉主要成分α-AL203,硬度为20.58Gpa。

  1.优质刚玉——含钛的蓝宝石,含铬的红宝石等。这种刚玉主要用于各种首饰制造。

  2.普通刚玉——黑色或者棕色。这种刚玉主要用于制造砂轮、油石、砂纸、砂布等。


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3、石榴石

  石榴石晶形较好,硬度为13.33Gpa,大部分适合于磨料。


4、石英

  成分为SiO2常夹杂有AL203、Fe203、CaO MgO Fe203等,硬度为80.4Gpa。磨料所用为脉石英、石英岩、石英砂等。

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天然磨料的有限性,已经呗大部分人造磨料取代,目前仅有金刚石、石榴石还在使用。


二、人造磨料

  人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类磨料。


1、刚玉系列

  1)棕刚玉(A)

 棕刚玉铝矾土、无烟煤、铁屑经过电弧炉高温冶炼而成,冶炼中无烟煤碳巩土氧化硅、氧化铁、氧化钛等杂质结合成铁合金,由于比重较刚玉液大而沉降与刚玉液分离,所以仅有少量杂质夹杂在刚玉熔块中。

  棕刚玉主要成分为物理刚玉,少量杂质为硅酸钙、钙斜长石、富铝红柱石(莫来石)、钛化物、玻璃体、少量铁合金等。

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 2)白刚玉(氧化铝)

  白刚玉抗破碎能力强,抗氧化、抗腐蚀具有良好的化学稳定性,适用于磨削抗张强度高的金属材料,如普通碳素钢、硬青铜、合金钢细磨、螺纹精磨、齿轮等,白刚玉还用于精密铸造和耐火材料。

  氧化铝是一种高硬度的化合物,它应属于一类物质,在它下面又有多种同质异晶体,如α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3,而人造白刚玉就属于其中的α-Al2O3.

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 3)铬刚玉(PA)

  铬刚玉由于引入Cr3+改善了磨料韧性,其硬度与白刚玉相近韧性却比白锆刚玉高,加工韧性大的材料效果比白刚玉好,并且工件表面光洁度较好。铬刚玉适应于高韧性的淬火钢、合金钢、精密量具、仪表零件等光洁度要求高的工件。


 4)微晶刚玉(MA)

  微晶刚玉所采用原料及冶炼方法与棕刚玉基本相同,通过把溶液流放或倾倒方法倒入模子内急速冷却,得到细微晶集合体。

  微晶刚玉冶炼中,杂质还原程度差Al203含量94~96%,具有强度高韧性大的特点,适用于重负荷磨削,如锈钢、碳素钢、轴承钢、特种球墨铁等。还可用于精密磨削甚至镜面磨削。


 5)单晶刚玉(SA)

  单晶刚玉用矾土、无烟煤、铁屑、黄铁矿原料通过电弧炉内共熔,矾土氧化铁、二氧化硅、氧化钛先呗还原并组成铁合金沉降到炉低,小部分氧化铝、氧化碳、硫化亚铁二次分解生成少量硫化铝填充单晶颗粒间,当熔块冷却放入水中,硫化铝溶解而单晶刚玉则分散开形成磨料。

  单晶刚玉呈灰白色,晶体内含有杂质具有多棱角切削口,同样磨削力下所形成力矩小于磨料,因此容易折碎机械强度较高,蛋壳里抗压强度22-38kg。单晶刚玉其硬度、韧性较高,适用于工具钢、合金钢、锈钢、高钡钢等韧性大硬度高的材料。


 6)锆刚玉(ZA)

  锆刚玉铝氧粉和锆英石原料通过电弧炉高温冶炼而成,是由α-Al203和ZrO2相互交错构成微晶型晶体。

  锆刚玉适用于高速重负荷磨削,如铸铁、铸钢、合金钢、高速钢等,特别适合钛合金、耐热合金、高凡刚、锈钢的加工。


 7)镨钕刚玉(NA)

  镨钕刚玉与白刚玉相似,单磨削性能高与白刚玉,适合于锈钢、高速钢、球磨铸铁、高锰钢等。


 8)黑刚玉(BA)

  黑刚玉具有自锐性,磨削时发热少,加工光洁度好,适用于零件电镀前底面抛光、铝制品、锈钢、光学玻璃等抛光和木材加工。通常用于砂纸、砂布、树脂磨具、抛光膏、抛光粉等,由于铁含量高,因此适用于制造陶瓷磨具。


 9)矾土烧结刚玉

  矾土烧结刚玉的微晶结构韧性高,能承受较大磨削压力,并且能切削较厚的金属层横向进给6mm以上,磨料形状通常为各种柱形体。


2、碳化物系列

  1)碳化硅

 碳化硅石英、石油焦炭、水粉、食盐按比例均匀装入电阻炉内,通过高温冶炼而成。

 碳化硅分黑绿两种:黑碳化硅——呈黑色或者蓝色,绿碳化硅——呈绿色或者蓝绿色。

 黑色碳化硅与刚玉系列磨料相比硬度更高、脆性更大,适用于加工抗张强度低的金属或非金属材料,例如灰铸铁、黄铜、铅等有色金属还有陶瓷、玻璃厂料等脆性材料。

  绿色碳化硅相比黑色碳化硅,纯度、硬度、脆性稍大,适用于加工硬而脆的材料,例如硬质合金、玻璃、玛瑙、量具、刃具、模具及飞机、汽车、船舶的发动机气缸。

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   2)铈碳化硅(CC)

  外观和绿碳化硅相似,硬度为36.29Gpa。

  因为其物理性能有所改善,所以磨削效果也得到了一定改善。和绿碳化硅相比,磨钛合金时切削效率提高近倍并且火花更小,磨硬质合金与绿碳化硅相近,磨高速钢等与单晶刚玉相似。

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  3)碳化硼(BC)

  加热到500度开始氧化,加热到900度氧化效果更好,碳化硼曾用来代替金刚石研磨硬质合金刀具,代替金刚石作砂轮修整工具,适用于精磨碳钨合金、碳钛合金、烧结刚玉、人造宝石、特殊陶瓷等硬质材料。


3、超硬系列

  1)金刚石(JR)

   金刚石石黑原料,某些金属通过高温高压,使石墨结构转变金刚石结构而成。分为JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五种。

   JR1:晶体针片状晶面粗糙,用于制造树脂结合剂,金刚石磨具,适用于硬质合金、陶瓷、玻璃及难磨材料、重负荷磨削。

   JR2:用于制造金属结合剂、陶瓷结合剂、金刚石磨具,用于粗磨、半精磨硬质合金、非金属材料、切割光学玻璃、宝石、高硬岩石等。

   JR3:晶体较完整,晶面光滑抗压强度高,用于制造金属结合剂、地址钻头、修整工具、切割工具等。

   JR4:晶体完整,抗压强度比JR3更高。

   JR5:颗粒浅黄或淡黄绿色,透明无杂质,完整八面晶体,强度高,适用于制造切割锯片、钻头、修整工具等用于加工硬脆非金属材料。


  2)立方氧化硼

  立方氧化硼其硬度经次于金刚石,而热稳定性、化学稳定性均优于金刚石。特别对铁簇金属化学惰性好,易与钢材起反应。耐磨性比普通磨料高,加工速钢、合金钢、耐热钢时,工作能力大超金刚石磨具,适用于加工硬质合金、非金属材料等。




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