磨料是塗覆研磨産品中使用的一種顆粒狀結晶體,通過高溫煅燒和不同種類元素的相互結合而成。磨料通常分爲天然磨料和人造磨料兩種。
其中天然磨料來源于自然界的積累産生,産量有限,價格相對較高。而人造磨料,通過人造元素晶體合成,相對産量更高,而磨削效果與天然磨料相比,相差不大。
人造磨料通過不同的工藝與結合,産生的種類也更多,用途更廣泛。
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、金剛石
金剛石是目前已知最硬物質,其硬度爲98.59Gpa,金剛石主要成分爲碳還有其它比例不等的雜質,産地有限所以價格也是非常貴。
金剛石主要用于修正砂輪和比較難研磨的加工材料(如:硬質合金,寶石薄利,石料等)
2、天然剛玉
天然剛玉主要成分α-AL203,硬度爲20.58Gpa。
1.優質剛玉——含钛的藍寶石,含鉻的紅寶石等。這種剛玉主要用于各種首飾制造。
2.普通剛玉——黑色或者棕色。這種剛玉主要用于制造砂輪、油石、砂紙、砂布等。
3、石榴石
石榴石晶形較好,硬度爲13.33Gpa,大部分适合于磨料。
4、石英
成分爲SiO2常夾雜有AL203、Fe203、CaO MgO Fe203等,硬度爲80.4Gpa。磨料所用爲脈石英、石英岩、石英砂等。
天然磨料的有限性,已經呗大部分人造磨料取代,目前僅有金剛石、石榴石還在使用。
二、人造磨料
人造磨料分剛玉系列、碳化物系列、超硬系列等幾大類磨料。
1、剛玉系列
1)棕剛玉(A)
棕剛玉鋁礬土、無煙煤、鐵屑經過電弧爐高溫冶煉而成,冶煉中無煙煤碳鞏土氧化矽、氧化鐵、氧化钛等雜質結合成鐵合金,由于比重較剛玉液大而沉降與剛玉液分離,所以僅有少量雜質夾雜在剛玉熔塊中。
棕剛玉主要成分爲物理剛玉,少量雜質爲矽酸鈣、鈣斜長石、富鋁紅柱石(莫來石)、钛化物、玻璃體、少量鐵合金等。
2)白剛玉(氧化鋁)
白剛玉抗破碎能力強,抗氧化、抗腐蝕具有良好的化學穩定性,适用于磨削抗張強度高的金屬材料,如普通碳素鋼、硬青銅、合金鋼細磨、螺紋精磨、齒輪等,白剛玉還用于精密鑄造和耐火材料。
氧化鋁是一種高硬度的化合物,它應屬于一類物質,在它下面又有多種同質異晶體,如α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3,而人造白剛玉就屬于其中的α-Al2O3.
3)鉻剛玉(PA)
鉻剛玉由于引入Cr3+改善了磨料韌性,其硬度與白剛玉相近韌性卻比白锆剛玉高,加工韌性大的材料效果比白剛玉好,并且工件表面光潔度較好。鉻剛玉适應于高韌性的淬火鋼、合金鋼、精密量具、儀表零件等光潔度要求高的工件。
4)微晶剛玉(MA)
微晶剛玉所采用原料及冶煉方法與棕剛玉基本相同,通過把溶液流放或傾倒方法倒入模子内急速冷卻,得到細微晶集合體。
微晶剛玉冶煉中,雜質還原程度差Al203含量94~96%,具有強度高韌性大的特點,适用于重負荷磨削,如鏽鋼、碳素鋼、軸承鋼、特種球墨鐵等。還可用于精密磨削甚至鏡面磨削。
5)單晶剛玉(SA)
單晶剛玉用礬土、無煙煤、鐵屑、黃鐵礦原料通過電弧爐内共熔,礬土氧化鐵、二氧化矽、氧化钛先呗還原并組成鐵合金沉降到爐低,小部分氧化鋁、氧化碳、硫化亞鐵二次分解生成少量硫化鋁填充單晶顆粒間,當熔塊冷卻放入水中,硫化鋁溶解而單晶剛玉則分散開形成磨料。
單晶剛玉呈灰白色,晶體内含有雜質具有多棱角切削口,同樣磨削力下所形成力矩小于磨料,因此容易折碎機械強度較高,蛋殼裏抗壓強度22-38kg。單晶剛玉其硬度、韌性較高,适用于工具鋼、合金鋼、鏽鋼、高鋇鋼等韌性大硬度高的材料。
6)锆剛玉(ZA)
锆剛玉鋁氧粉和锆英石原料通過電弧爐高溫冶煉而成,是由α-Al203和ZrO2相互交錯構成微晶型晶體。
锆剛玉适用于高速重負荷磨削,如鑄鐵、鑄鋼、合金鋼、高速鋼等,特别适合钛合金、耐熱合金、高凡剛、鏽鋼的加工。
7)镨钕剛玉(NA)
镨钕剛玉與白剛玉相似,單磨削性能高與白剛玉,适合于鏽鋼、高速鋼、球磨鑄鐵、高錳鋼等。
8)黑剛玉(BA)
黑剛玉具有自銳性,磨削時發熱少,加工光潔度好,适用于零件電鍍前底面抛光、鋁制品、鏽鋼、光學玻璃等抛光和木材加工。通常用于砂紙、砂布、樹脂磨具、抛光膏、抛光粉等,由于鐵含量高,因此适用于制造陶瓷磨具。
9)礬土燒結剛玉
礬土燒結剛玉的微晶結構韌性高,能承受較大磨削壓力,并且能切削較厚的金屬層橫向進給6mm以上,磨料形狀通常爲各種柱形體。
2、碳化物系列
1)碳化矽
碳化矽石英、石油焦炭、水粉、食鹽按比例均勻裝入電阻爐内,通過高溫冶煉而成。
碳化矽分黑綠兩種:黑碳化矽——呈黑色或者藍色,綠碳化矽——呈綠色或者藍綠色。
黑色碳化矽與剛玉系列磨料相比硬度更高、脆性更大,适用于加工抗張強度低的金屬或非金屬材料,例如灰鑄鐵、黃銅、鉛等有色金屬還有陶瓷、玻璃廠料等脆性材料。
綠色碳化矽相比黑色碳化矽,純度、硬度、脆性稍大,适用于加工硬而脆的材料,例如硬質合金、玻璃、瑪瑙、量具、刃具、模具及飛機、汽車、船舶的發動機氣缸。
2)铈碳化矽(CC)
外觀和綠碳化矽相似,硬度爲36.29Gpa。
因爲其物理性能有所改善,所以磨削效果也得到了一定改善。和綠碳化矽相比,磨钛合金時切削效率提高近倍并且火花更小,磨硬質合金與綠碳化矽相近,磨高速鋼等與單晶剛玉相似。
3)碳化硼(BC)
加熱到500度開始氧化,加熱到900度氧化效果更好,碳化硼曾用來代替金剛石研磨硬質合金刀具,代替金剛石作砂輪修整工具,适用于精磨碳鎢合金、碳钛合金、燒結剛玉、人造寶石、特殊陶瓷等硬質材料。
3、超硬系列
1)金剛石(JR)
金剛石石黑原料,某些金屬通過高溫高壓,使石墨結構轉變金剛石結構而成。分爲JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五種。
JR1:晶體針片狀晶面粗糙,用于制造樹脂結合劑,金剛石磨具,适用于硬質合金、陶瓷、玻璃及難磨材料、重負荷磨削。
JR2:用于制造金屬結合劑、陶瓷結合劑、金剛石磨具,用于粗磨、半精磨硬質合金、非金屬材料、切割光學玻璃、寶石、高硬岩石等。
JR3:晶體較完整,晶面光滑抗壓強度高,用于制造金屬結合劑、地址鑽頭、修整工具、切割工具等。
JR4:晶體完整,抗壓強度比JR3更高。
JR5:顆粒淺黃或淡黃綠色,透明無雜質,完整八面晶體,強度高,适用于制造切割鋸片、鑽頭、修整工具等用于加工硬脆非金屬材料。
2)立方氧化硼
立方氧化硼其硬度經次于金剛石,而熱穩定性、化學穩定性均優于金剛石。特别對鐵簇金屬化學惰性好,易與鋼材起反應。耐磨性比普通磨料高,加工速鋼、合金鋼、耐熱鋼時,工作能力大超金剛石磨具,适用于加工硬質合金、非金屬材料等。