磨料可以分为棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、黑刚玉、碳化硅、碳化硼等11个类别,他们都有哪些不同的特性?
01、棕刚玉
棕刚玉是用矾土经电弧炉冶炼而成的棕褐色人造刚玉,故名棕刚玉。因其硬度高(HV=1800~2200 kg/mm2),韧性好,熔点高(1800~2000℃),故可作磨削材料。棕刚玉的主要化学成分是 ALO3,其常规含量为 95.00%~96.00%。是最基本的磨料。因其磨削性能好,适用范围广,价格便宜,所以被广泛应用。棕刚玉磨料的外观是棕褐色砂粒,粒度越粗颜色越深,细的如粉粒状。产品鉴定通常用物理检测及化学分析法。
棕刚玉磨料适用于加工碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等材料,也可做耐火材料用。
02、白刚玉
白刚玉是以铝氧粉为原料,经电弧炉高温熔融再结晶而成的一种高纯度刚玉晶体。色泽洁白,故名白刚玉。主要成分为 AL2O3,含量在98.5%以上。其化学稳定性好,硬度比棕刚玉稍高(HV=2200~2300kg/mm2),韧性比棕刚玉低。在磨削时,磨粒容易碎裂。因其磨削时发热量小,适用于磨削淬火钢,高碳钢,高速钢及薄壁零件等。由于白刚玉有微刃结构,所以适合镜面磨削。
白刚玉磨料的外观主要特征是白色,粗粒度的是青白色,随粒度变细而白度增强。产品鉴定要用化学分析法。白刚玉与铝氧粉的化学成分是相同的,但是密度、结晶形态、岩相组成不一样。白刚玉外观呈玻璃状光泽,明亮、反光性较强,而铝氧粉没有这些特征。铝氧粉的密度为 3.55~3.80 g/cm3,白刚玉为 3.98 g/cm3。确切的鉴别可以用岩相分析法。
03、单晶刚玉
单晶刚玉由单晶体组成,是用矾土、黄铁矿、无烟煤和铁屑为原料,在电弧炉内熔炼而成的。在外观上用肉眼是观察不出单晶与否的,只能用岩相分析检查。单晶刚玉的 AL2O3,含量为 98%以上,硬度(HV=2300~2400 kg/mm2)和韧性都比白刚玉高,颗粒呈球状、大部分是等轴晶体,单晶体数量达80%以上,具有良好的多棱切削刃,在磨削加工中有较高的抗破碎性。单晶刚玉磨料的外观特征是砂粒表面油亮、有树脂光泽。这是因为单晶刚玉在制造过程中经过酸洗处理的缘故。单晶刚玉呈浅玫瑰色,但有时也近似白刚玉呈白色或浅灰色。单晶刚玉的质量检测要用化学分析法及岩相鉴定。单晶刚玉可加工不锈钢和高钒高速钢等韧性大、硬度高的钢材,特别适用于易变形、易烧伤工件的磨削。但是,单晶刚玉在制造过程中有HS毒气及废水产生,严重污染环境。单晶刚玉成品率低,以致单位电耗比棕刚玉高50%左右,几乎与白刚玉相当。
04、微晶刚玉
微晶刚玉的原料和冶炼工艺与棕刚玉类同,化学成分与棕刚玉基本一致,色泽较棕刚玉深。二者的主要差别是:微晶刚玉将电炉冶炼好的刚玉熔液,采取急速冷却,使刚玉晶体尺寸较小,得到50~280μm的晶体。由于微晶化结果,其强度较棕刚玉高,而且磨粒的自锐性能良好。微晶刚玉磨料的外观形状与棕刚玉相同。产品鉴定用化学分析法。其与棕刚玉的鉴别要通过岩相检查,由其晶体尺寸而定。微晶刚玉适用于磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢、球墨铸铁等材料,还可用于重负荷磨削和精密磨削。
05、铬刚玉
铬刚玉也是用铝氧粉作原料,在铝氧粉中加人0.5%~2.0%的氧化铬,经电弧炉熔炼而成。铬刚玉呈玫瑰红色,韧性比白刚玉高、硬度与白刚玉相近。玫瑰红色是铬刚玉磨料的主要外观特征。这种红色随粒度变细而变浅。用铬刚玉做的磨具也是玫瑰红色。铬刚玉在磨削加工中的应用范围和白刚玉相仿,但磨具的耐用度和被加工的工件表面粗糙度比白刚玉磨具稍好一些,因此适用于精磨刃具、量具、仪表零件。
06、(矾土)
烧结刚玉
以高品位矾土为原料,不经过电弧炉熔炼,而是将矾土磨至3μm 以细、压铸成坯体、高温烧成。烧结刚玉的特点是韧性好,但硬度不及棕刚玉,另一个特点是可以制成各种规格、形状和几何尺寸的颗粒。常见的为圆柱状,但也可以制成无规则的砂粒。烧结刚玉的主要成分是Al2O3,含量在86%以上,其次是Fe2O3和 SiO2,色泽与微晶队玉相似。烧结刚玉是真正的微晶质人造刚玉。其晶体尺寸在5μm 左右。烧结刚玉的外观与微晶刚玉相同,唯其砂粒的锐角不及微晶刚玉锋利,其粒度组成中的等积形颗粒比其它任何一种刚玉都多。
07、锆刚玉
锆刚玉是氧化铝和氧化锆的复合氧化物。它是以铝钒土(或铝氧粉)、锆英砂、无烟煤和铁屑为原料,在电弧炉内经过高温熔炼,熔液经急冷,破碎制粒而成。它是一种在ZrO2—AL2O3粗晶组织支持的微晶结构。这种磨料呈灰白色,韧性大、强度高、耐磨性好。在钢材的粗磨、荒磨及重负荷磨削中,锆刚玉表现出磨削效率高、粗糙度好、不易烧伤工件、砂轮表面不易堵塞等优点,适用于重负荷削、耐热合金钢、钻合金和奥氏体不锈钢的磨削。
08、黑刚玉
黑刚玉也是用铝矾土在电弧炉内治炼而成的,但不使矾土中的杂质充分还原。典型的黑刚玉的化学成分是 Al2O3>77%,此外还含有10%左右的Fe2O3。这种磨料呈黑色,具有一定的韧性,硬度比棕刚玉低。因黑刚玉常作抛光用,故又名抛光砂或抛光粉,曾广泛用于涂附磨具。
09、黑碳化硅
黑碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑等原料在电阻炉内制成的。因其色泽为兰黑色,因此被称为黑碳化硅。其化学成分主要是碳化硅(SiC>98%),含有少量杂质(游离碳、游离硅、SiO2,Fe2O3)。杂质含量<2%。黑碳化硅的硬度高(HV=3100~3300 kg/mm2),韧性低,多用于磨削或切割抗张强度低的非铁材料,如有色金属、木材、皮革、塑料、石材、硅酸盐材料(玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料等)以及铸铁。因其耐高温、耐化学腐蚀、抗热震,所以被大量用作优质耐火材料。
10、绿碳化硅
绿碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑、食盐等原料在电阻炉内制炼成的。因其色泽为绿色而得名。其化学成分为 SiC>99%、杂质<1%。绿碳化硅的硬度很高( HV=3200~3400kg/mm2),而且其高温硬度比黑碳化硅稍高。绿碳化硅多用于加工硬度高、脆性大的非铁材料,如硬质合金、光学玻璃等,还被用来制造硅碳棒等。
11、碳化硼
碳化硼的外观色泽为黑色。其硬度比碳化硅更高(HV=5000kg/mm2)。因其在高温时易被氧化分解,所以不被用作制造磨具,但可单独应用,如研磨或抛光高硬材料,如人造兰宝石手表玻璃等。