磨料磨具产品培训(磨料部分)

磨料磨具基础知识学习陕西德赛新材料科技有限公司目录各类型磨料知识介绍结合剂、布基等辅料知识介绍固结磨具（砂轮）的构成要素介绍涂附磨具（砂带）构成要素介绍超硬磨具（金刚石磨具）构成要素介绍磨料是一种具有高硬度和一定机械强度的颗粒材料,用于制造磨具或直接用于研磨和抛光。作为磨料必须具备以下五个方面的条件：较高的硬度、适度的抗破碎性及自锐性、良好的热稳定性、一定的化学稳定性、便于加工成不同大小的颗粒。磨料分为天然磨料和人造磨料两大类。自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。磨料的概念：磨料燧石石英砂氧化铁柘榴石金刚砂氧化锶金刚石刚玉类碳化硅类其它特殊磨料天然磨料人造磨料磨料分类天然矿石的磨料已经趋于淘汰，用于磨具制造的已经不多，磨具大多数采用人造磨料制作。本次，我们主要了解学习各种人造磨料的性能特点。刚玉类—棕刚玉棕刚玉：主要化学成份AL2O3，由铝矾土、铁屑和无烟煤在电弧炉中熔炼而成。棕刚玉磨料的色泽为棕色，就其色泽而言，命名为棕刚玉。性能特点：这种磨料具有一定的硬度和韧性，具为较强的磨削能力，能承受很大的压力。具有耐高温、抗氧化、抗腐蚀及化学稳定性好等特点。适用范围：由于抗张强度高，它适用于磨削抗张强度大的材料，适用于普通钢、高碳钢、合金钢，可用于硬质木材的加工，还可用于其它磨料不足时的代用，有万能磨料之称，是使用中最广泛的一种磨料。

棕刚玉：P砂用于树脂、陶瓷砂轮；F砂用于涂附磨具生产用。代号：A；在磨具的使用中，磨料为主要原材料，其中80%为棕刚玉，20%为其他类磨料；全国年产近70万吨的棕刚玉中，20%用于耐火材料用。主要产地：主要集中山西、贵州贵阳、广西平果、河南伊川、三门峡渑池、陕县、郑州登封为主要产地；代表性企业：山西沁新煤焦、河南伊龙高新、伊川东风、贵阳新生、贵州达众七砂、广西平果矿业、重庆博赛等区域代表性企业，年产量均在四万吨以上。刚玉类—白刚玉性能特点：它具有颜色洁白、硬度高、韧性低，纯度高、磨削力强、发热量小、效率高耐酸碱腐蚀、耐高温、热稳定性好等特点，质地比棕色刚玉更纯净。适用范围：不但是高级的磨料磨具材料，而且适用于制造陶瓷、树脂固结磨具以及研磨、抛光、喷砂、精密铸造等，还可用于制造高级耐火材料。白刚玉:主要化学成份为AL3O2由铝氧粉为原料在电弧炉中熔炼而成。代“WA”，色泽为白色，就其色泽而言命名为白刚玉。主要产地：河南、山东代表性企业：河南玉发、淄博金纪元刚玉类—锆刚玉锆刚玉是以锆英砂为主要原料于电弧炉中经高温冶炼而成。性能特点：其质地坚韧,结构致密,强度高,热震性好。适用范围：作为一种高级磨料，可制造高性能的重负荷砂轮，对钢件、铸铁件、耐热钢、以及各种合金材料有很好的磨削作用；另外，锆刚玉还是一种高级耐火原料，是制作高性能的滑动水口及浸入式水口的理想材料，还可用于制作玻璃熔窑用锆刚玉砖。生产企业：河南玉发、郑州中旭耐火材料；微晶刚玉：

主要化学成份为AL2O3，所采用的生产原料与棕刚玉相同，唯在冶炼过程中采用急速冷却的工艺而得到微细结晶的效果。性能特点：微细结晶的刚玉比普通刚玉的机械强度要高。适用范围：用微晶刚玉做成的磨具常用于粗磨铸钢、高韧性钛镍合金钢等难磨材料，但很少用于制造涂附磨具。

刚玉类—微晶刚玉铬刚玉：是在白刚玉的生产过程中加入Cr2O3的混合物，使这种刚玉形成白刚玉中α-AL2O3和Cr2O3的共熔体，改变刚玉的性能和结构。性能特点：呈玫瑰红色，铬刚玉的韧性比白刚玉要高，其硬度与白刚玉大概相同。加入Cr2O3的数量与生产的铬刚玉的性能也略有不同，而其色泽也有所不同。适用范围：铬刚玉磨削的材料常用于淬火钢、合金钢和螺纹钢的刃磨和仪器仪表零件的精密磨削。铬刚玉常用于生产固结磨具，很少用于制造涂附磨具。

刚玉类—铬刚玉碳化硅碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅用途：1.作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。2.作为冶金脱氧剂和耐高温材料。碳化硅主要有四大应用领域,即:功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供应，不能算高新技术产品,而技术含量极高的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。3.高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。

碳化硅包括黑碳化硅和绿碳化硅碳化硅分类绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。性能特点：其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。含SiC97%以上，适用范围：主要用于磨硬质含金工具。黑碳化硅：是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。性能特点：有金属光泽，含SiC95%以上，其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。强度比绿碳化硅大，但硬度较低适用范围：主要用于磨铸铁和非金属材料。

金刚石（JR）

金刚石是以石墨为原料，以某些金属或合金为触媒，在高温（1000—2000℃）、高压（557—608Mpa）下，使石墨结构转变为金刚石结构而成。性能特点：金刚石是已知的最硬物质，具有较高的抗压强度、良好的导热性、化学稳定性、耐磨性，以及较强的切削能力。

超硬系列人造磨料---人造金刚石金刚石（JR）分类：金刚石可分为JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五个牌号，其特点和用途如下：

超硬系列人造磨料---人造金刚石

1．JR1型：用于硬质合金、陶瓷、玻璃及难磨材料的精磨工序，加工效果好，但不适于重负荷磨削。

2．JR2型：适于制造金属结合剂及陶瓷结合剂金刚石磨具。它可承受较大的负荷，用于粗磨、半精磨硬质合金及非金属材料，也可切割光学玻璃、宝石、高硬岩石等。

3．JR3型：用于制造金属结合剂地质钻头、修整工具和切割工具等。

4．JR4型：用于制造地质钻头、修整工具和切割工具等。

5．JR5型：适于制造切割锯片，钻头及修整工具等，用于加工硬脆非金属材料。超硬系列人造磨料立方氮化硼（CBN)

性能特点：立方氮化硼是一种新型的超硬磨料，其硬度仅次于金刚石，而热稳定性、化学稳定性均优于金刚石，特别是对铁族金属的化学惰性好，不易与钢材起反应，磨既硬又韧的钢材时具有独特的优点，耐磨性比普通磨料高30-40倍。适用范围：在加工高速钢、合金钢、耐热钢时，其工作能力在大超过金刚石磨具的工作能力。亦可作为磨加工硬质合金及非金属材料使用。立方氮化硼：是以六方氮化硼为原料，减金属或碱土金属或它们的氮化物作触媒，在高压高温下转变为立方晶体的氮化硼。这一转变与石墨转变为金刚石相似。

涂附磨具特别是砂带在磨削加工时基本上是以单层磨料承担着整个磨削过程,磨粒磨损或脱落后,再没有后备的磨粒继续着磨削的作用,所以对这一层有限数量的磨粒显得特别重要,如何防止磨粒的脱落和提高每个颗粒的磨削作用是当前砂带研究者和制造者所致力研究探索的重要课题,目前采取了如下几种方法:镀衣磨料或特殊处理的磨料1、煅烧处理:

将磨料置于800-1300C的高温下直接煅烧2-4小时,取出冷却,即可使用.如温度高,则有部分磨料有少量烧结现象,需进行敲碎过筛方可使用.

煅烧的作用：1、磨料在制粒过程中由于多次撞击所形成的微细裂纹在高温时被烧结,增加了磨料在制造过程中由于烧结而增加了单颗粒的强度.2、增加磨料的毛细管作用,增加了磨料的亲水性,提高了磨粒对粘结剂的吸附作用,从而使磨粒借助粘结剂对基体的粘附力.如磨料的煅烧处理后各种效果明显,棕刚玉磨料经煅烧后显微硬度可提高10%,韧性提高10%亲水性提高3.5倍,磨削量提高3%,耐用度提高30-50%.

镀衣磨料或特殊处理的磨料2、碱处理：

将磨料浸泡于2%NaOH溶液中约30分钟,然后冼净,烘干后可使用.碱处理的作用：

由于碱对磨料有一定的腐蚀能力,从而增加了磨料表面的粗糙程度,提高了磨粒表面的毛细管作用,有利于磨料与粘结剂的粘结效果,使磨粒不易从砂带表面脱落下来,从而提高了砂带的磨削效果与耐用度.由于碱对氧化铝有一定浸蚀作用,所以这种方法对刚玉系列的磨料效果比较好.镀衣磨料或特殊处理的磨料3、涂金属盐的处理:

将磨料浸泡于浓度为0.1%-1.0%的金属盐溶液中约30分钟,然后取出烘干,并将烘干的磨料煅烧至500约30分钟,冷却后即可使用.如用0.5%硫酸亚铁处理的棕刚玉,再经800度高温煅烧处理后即成。处理的作用：所制成的砂带,其磨削效率可提高4-20%,常用的金属盐有硫酸亚铁、醋酸镍、氧化镍、硫酸铜、硫酸铜-硼砂、硝酸铁、硝酸钴等.还有用三氧化二铁或四氧化三铁等材料在磨料用粘结剂进行粘附,煅烧至500-800C半小时,冷却后即可使用的镀衣磨料,也有明显的磨削效果.镀衣磨料或特殊处理的磨料4、涂陶瓷液的处理:

以长石、粘土、或石灰石等成份的陶瓷液涂于磨料表面，并经高温烧结（约1000-1300C），使磨料表面包裹了一层薄薄的陶瓷材料。处理的作用：以利于磨料与粘结剂的粘结，从而提高砂带的耐用度.

镀衣磨料或特殊处理的磨料5、涂树脂液的处理:

以液体酚醛树脂和少量的金属氧化物如(3)所叙的三氧化二铁、四氧化三铁或氧化钛组成的树脂混合液将磨料浸泡在其中，约30分钟取出烘干即可使用.处理的作用：由于树脂液浸透性好,可渗入磨料的微小孔隙中,所以增加了磨料对粘结剂的粘结,提高了砂带的耐用度,又由于树脂液中加了金属氧化物,增加了砂带中磨粒的散热性,有利于砂带效率的提高.镀衣磨料或特殊处理的磨料6、涂硅烷的处理:

硅烷又称有机硅,它是硅与有机基因经化学反应生成即有无机特性又有有机特性的特殊化合物,因此,涂硅烷后磨料有利于磨料与粘结剂的结合.涂附的方式有两种:一是将硅烷液直接涂附于涂附磨料的表面,涂层最理想最有效的厚度是单分子厚度,这在操作上是比较困难的;另一种简单的方法是将硅烷直接加入到粘结的胶液中,这种方法的效果不如前者.

微晶结构的新型陶瓷磨料它是以凝胶法制造的烧结陶瓷磨料，其晶体尺寸约1-3微米，硬而韧，磨削时微小晶体逐渐脱落露出新的晶体，保持了整个磨粒的锋利。代表产品：1、美国３Ｍ公司于1981年投入市场，命名为Cubutron以此做成的砂带,磨锤头比锆刚玉砂带的切削效率高71%,磨包镍不锈钢的效率比锆刚玉砂带的切削率高150%.2、美国NORTON公司的SG磨料,用SG磨料砂带在400PSI压强下(砂带速度为28米/秒)磨削金属量比棕刚玉高5倍;3、德国Hermes公司命名的CB陶瓷砂带料的砂带,采用这类磨料制成的涂附磨具特别适用高强压下加工难磨材料,如航天合金、高镍合金钢、含钒工具钢、含钴合金钢等.

除此之外,近期国外工业发达国家还开发人造金刚石和立方氮化硼(CNB)磨料制成的涂附磨料,专门加工硬质合金、石英元件及难加工钢材.

堆积磨料堆积磨料是近几年出现的一种新型磨料，用它制成的砂带具有磨削效率高、磨削性能稳定，磨削精度好和使用寿命长等优点，因此能满足各种高密度材质和金属、合金的磨削和抛光，是精密研磨的首选工具，

堆积磨料的每个大磨粒都是由很多微细的氧化铝或碳化硅磨料组成，如图２所示，磨料颗粒通过高强度粘结剂牢固地粘贴在基体上，而颗粒上的微细磨料是随机排列的，这样在整个磨削过程中颗粒就一点一点地磨损，残砂随机脱落，露出崭新的完整磨料继续作工，形成的多层磨料磨削提高了砂带的使用寿命，这种多层次连续作业的磨削方式大大优于传统静电植砂或重力植砂等方式，将磨料单层分布在基体表面形成统一排列的砂面来达到磨削的目的

空心球磨料

空心球磨料：所谓空心球磨料是指将磨料均匀地涂附于直经0.05-1mm的塑料制成的空心球表面而组成的一种球状磨料的集合体,然后将制成的空心球磨料按一般的常规的方法涂附于基体表面后而制成的砂带.

空心球磨料一般是在制作细粒度产品时被采用.由于磨料很细,如果直接涂附在基体表面上,则磨料层很薄,参与磨削的磨料较少,磨削效率较差,而且磨料很细,砂带表面孔隙率很低,在磨削时易阻塞.如果采用空心球磨料,则砂带表面将形成非常“粗糙”的磨削面，表面孔隙将大大增加，则砂带表面有利于排除磨削的阻塞，更重要的是砂带表面参与磨削的磨粒数将数倍或数十倍地的增加，其增加数决定于球径与粒径的比例，比例越大，增加的磨粒越大，因而大大提高了磨削效率与耐用度。如空心球磨料的砂带是德国HERMES公司的专利，对该公司来说这类产品专称为“HERMESIT”

复合磨料

是指一种磨料与另一种磨料的机械复合而非起化学反应的复合,在制造磨具时将两种磨料机械地加在成型料中,各种磨料仍保持独有的理化特性.在使用时取其各长发挥各自的优点,并达到更好效果的目的.为达到磨削的目的,在国外或国内常采用以复合磨料的方式来生产制造磨具用于难加工的材料.这就是所谓巧立名目.另立牌号的一种作法.常见复合磨料有棕刚玉与白刚玉的复合,由刚玉与绿碳化硅的混合,棕刚玉与黑碳化硅的复合等等.复合磨料常见于固结磨具,极少用于涂附磨具的制造。磨料特性汇总磨料种类代号主要特点主要应用范围棕刚玉A棕褐色，抗破碎能力强，抗氧化、抗腐蚀，韧性强适于磨削抗张强度大的金属材料，如普通碳素钢等白刚玉WA洁白的刚玉晶体，有微刃结构，硬度比棕刚玉高，但脆性大，韧性低，切削能力强主要用于淬火钢、合金钢的细磨精磨，及磨螺纹及齿轮铬刚玉PA玫瑰红色，硬度与白刚玉接近，但韧性高，加工效率高，且加工表面精度、粗糙度高适用于精密刃