涂附磨具网

       在磨料磨具行业，人造刚玉占据着较大的市场份额，常见的刚玉磨料品种有棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉、铬钢玉、微晶刚玉等。

       提高磨料性能、开发性价比合适的新型磨料一直是磨料磨具行业研究的方向。传统的刚玉磨料每个磨粒常常只是由一个巨大的刚玉晶粒的破碎片或仅由少量单晶组成，在磨削力的作用下，磨钝后的传统刚玉磨粒会从磨具上脱落，或在宏观上发生崩解，导致使用寿命较短。此外，磨料脱落后磨削状态渐渐由切削变为滑擦，将导致磨削区域温度上升烧伤工件。

       为了改善传统磨料这种磨粒利用率低、使用寿命短的情况，1940年JacksonGH等人提出了新型堆积磨料的理念，并申请了美国专利。堆积磨料主要是以陶瓷、树脂或橡胶为结合剂由2-30颗细粒度刚玉或碳化硅磨粒堆积粘结而成的粗颗粒磨料，将其应用于涂附磨具磨削时取得了较好的排屑效果。堆积磨料从外观上看是一个个粗大磨粒，而实际上每个大磨粒都包含了许多微细的磨料颗粒。这种组合体通常也具有磨具的三要素--磨料、结合剂和极细小气孔，可将之称为一种微型磨具。与传统磨料相比，它们可以更长时间地保持锋利，具有更优的磨削性能和更长的磨料寿命。目前，堆积磨料典范当属3M的“金字塔”堆积磨料Trizact™。

       3M的“金字塔”堆积磨料Trizact（左）整个表面均匀分布着三维结构的“研磨剂”，确保一致的性能，消除皮带与皮带之间的差异；传统磨料，其特点是随机排列的磨料，磨损和光洁度不均匀（右）。

       ①传统的磨料开始工作时锋利，但很快就变钝了；②3M的“金字塔”堆积磨料Trizact™具有包含多层磨料矿物的三维结构。当这些金字塔状的磨料结构磨损时，会逐层发生自锐脱落，全新、锋利的微粒磨料矿物就暴露出来持续参与磨削。

       除了广为人知的金字塔堆积磨料，3M公司还针对不同的需求在金字塔形状上衍生出来的各种立体磨料结构（3M独有的微复制技术）。堆积磨料在磨粒的选用上，除了有常见的氧化铝、碳化硅之外，还包括了强度更好、磨削力更强的陶瓷氧化铝（陶瓷刚玉磨料）以及超硬材料人造金刚石、CBN等。

3M各种不同立体形状磨料

3M™Trizact™布带—长方梯形砖块状堆积磨料

       在二十世纪八十年代美国诺顿与3M公司发明了新型陶瓷氧化铝磨料(陶瓷刚玉磨料、溶胶凝胶法刚玉磨料--SG磨料，超微晶刚玉磨料)，陶瓷刚玉磨料采用溶胶‑凝胶和烧结瓷化技术制成，这种“升级版的堆积磨料”，磨料晶体尺寸处于亚微米或纳米级（它的二次晶体是由大量原晶粒径在300～500nm的微小晶体所组成的致密的多晶烧结体），具有韧性好，自锐性好，磨粒锋利等优点，磨耗比高，保形性强，工件表面加工质量好，磨削效率高等特点。此外，SG磨料切削温度较低，对难磨削材料的烧伤或金相损害更少，并且可在不同的负荷下长时间保持锋利，相对比超硬磨具陶瓷刚玉磨料的磨具修整容易并且修整次数减少，磨削效率高。

       不过，尽管陶瓷刚玉磨料性能非常卓越，但其工艺复杂，产能有限，价格昂贵，目前市场应用有限。

3M的第二代陶瓷氧化铝磨料Cubitron™    

Saint-Gobain的陶瓷氧化铝磨料CERPASS XTL™    

       而堆积磨料生产制备相对容易，价格适中，使用堆积磨料制成的涂附磨具砂带是一种新型的具有冷切削特性的柔性磨削工具，它磨削效率高、磨削性能稳定，具有磨削精度好和使用寿命长等优点，不仅能满足不锈钢、钛合金等难磨金属的磨削要求，而且对金属表面的拉丝和抛光也有很大的产业优势，用途十分广泛，是当前涂附磨具发展的重要趋势之一。

       报告信息

       主题：刚玉基堆积磨料制备及应用研究

       报告人：边华英教授级高工、陶瓷室主任 

       单位：河南建筑材料研究设计院