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1、磨料的材料特性及磨削表现作者: 日期：磨料的材料特性及磨削表现加入收藏字号:大 中 小【打印】201305-1 8来源:中国涂附磨具网一、公司简介1、全球有1 0个工厂，约120 0人，年产量约4 0万吨（氧化铝3 0万吨），年营业额约3亿欧元。其母公司（Imerys）2 0 11年营业数据：营业收入33. 4 7亿欧元，在陶瓷材料、耐火材料、高温电熔材料、 石墨与碳化物四大应用领域的销售额为11.86亿欧元，其中32%来自于磨料、耐火材料和陶瓷领域;应用于240 个工业领域，在4 7个国家雇员15 0 9 0人，有7个主要研发中心，在纽约证券交易所、巴黎证券交易所上市b2、5个方面的应用:b
2、固结磨具；涂附磨具耐火材料与陶瓷，如，地砖涂层一一防滑、保温、防红外线；喷砂材料，如航空发动机清洗、涂层；特种用途，如复合地板表面喷涂的白刚玉。bb 二、电熔氧化铝的特性和生产过程1、磨料特性：坚硬；有棱角锋利;具有一定的机械强度;具有一定的化学稳定性；一定的热稳定性。b 2、 生产过程:电弧炉冶炼一冷却一破碎一筛分一分级一特殊处理一混料一包装。b电弧炉冶炼,2 2 3 0C以上，温度高, 变化大，控制难，比炼钢难度大得多，这应该是我行业的骄傲。b三、电熔氧化铝质量控制的着重点b1、重点有:化学成分、稳定性、硬度、韧性/脆性、颗粒形状、粒度组成、表面清洁度、表面涂层。2、颗粒形状有：针形poi
3、nted、标准形angular、方形cubik。微粉亦应分为3类。图1为磨木材、油漆状 态下的标准型（尖形）和抛光状态下的方形磨料。Angular shaped grain foraggressive sanding operationson wood, paints磨木=油漆状态卜-尖形磨料Cubic stiaped grain for finishingoperations抛比狀态F的方形磨料3、硬度:图2是几种磨料的硬度比较示意图，由图得知，锆刚玉的硬度是不高的,半脆刚玉比棕刚玉的硬度高一点, 陶瓷磨料的硬度最高。EEzrxA4、韧性采取的是比较检测方法:以粒径250微米的磨粒为准，观察
4、测量其通过一定时间球磨后，看能够筛下的物 质是多少,筛下物越少，韧性越好。我们的实验结论是：锆刚玉的韧性最好,SG磨粒的韧性次之，棕刚玉和半脆刚玉 经蓝火煅烧后韧性提高。皿 以下介绍产品，包括棕刚玉、半脆、白刚玉、铬刚玉、锆刚玉、蓝火棕刚玉。皿 四、 棕刚玉 Brow n Reg ular1、太巴客各工厂的棕刚玉牌号：奥地利工厂的EPL质量最好，其余，如意大利、斯洛文尼亚、美国的各种牌号 产品大大差于它。不同质量的矶土影响棕刚玉的质量。a2、EPL牌号产品的特点是:质量纯正，高韧性、寿命长、与酚醛树脂有较好的润湿性，有较好的跳跃性，主要 应用于各种难磨的金属（钢材）和硬木的磨削。A 3、太巴客
5、郑州腾达公司有3种牌号：标准A、煅烧AC、陶瓷涂层ACP-CC。皿 4、在电子显微镜透 视下，低档的棕刚玉与高品级的是完全不同的，低级品由于杂质其表面呈现众多微裂纹，二者比较见图3。在高温（如 磨削时）下（1000C ）热处理后会发生相变，我们称之为生出“癌细胞”，而高品级的仍然表面晶莹，锋芒突出， 二者比较见图4。BEI pictures cf poli-shed section of tow grade BFA（低您楼剛玉0E3 pictures of polishedsection highgrade BFA（商级採刚玉图3Low grade Brown Regular （低档棕刚 R）
6、 TS Brown Regula 图5、将郑州腾达AC（即经煅烧的）与未煅烧品制成钢纸砂盘，见图5, AC显然比未煅烧品要好约25%。b五、半脆刚玉Sem i f r iabl e &1、半脆刚玉和棕刚玉性能比较项目棕刚玉，半脆刚玉户TiOz血含量？脆性存8.39.也磨削寿命护较长户较短户切削性户冷户磨削手感玄压力大，振感强申压力小*平顺中b 2、奥地利工厂出产的型号FRPL, HACP半脆刚玉是方形颗粒，有较好的切削性,采用陶瓷涂层，主要应用 于:热敏感金属、冷切削。3、半脆蓝火(即煅烧处理的)Semifriable/bluefired在高温下，Ti发生偏析，变蓝(T i2O3-T i 02
7、)，热处理后可提高寿命；b同时使磨粒表面平顺；主要应用于:硬钢、合金钢；汽车漆；硬木。b六、白刚玉 White Fused Aluminab1、化学成分:99.5-99.8% AI2O3。2、物理性能:硬度比棕刚玉硬( 20 GPa);比棕刚玉脆;较好的表面操作性;跳跃性非常好泮透明性。b 3、 磨削性能：冷切削，但寿命短4 b、60#白刚玉的颗粒形状和堆积密度：牌号qSWPLZWPLp颗粒形状口针状 pointed方形cubic堆积密度卢1. 57-1.631. 75-1.825、SWPL的特性主要表现在：粒形呈尖形(即针状)；切削性锋利；磨削时不易粘屑跳跃性好。可与棕刚玉 混合使用。b主要
8、应用于：汽车漆；皮革等软性物质;软木。七、铬刚玉 Pink Fused A l uminaA型号为SR PL;物理特性:冷切削，寿命比白刚玉长，跳跃性好,宽广的用途;b 主要应用于:有色金属、各种木材、油漆。八、氧化铝-碳合金Fused A/O-carbon alloyed1、型号为KMGPL。2、 化学成分:AI2O3 9 7. 7%、C 1.9%、MgO 0. 4%,形成合金状态,C元素为有意加入的。b 3、颗粒形 状:标准形。4、色泽：深灰色，暗灰色(dark grey)。b 5、晶格形状:介乎ZK40和ZK25之间。6、应用领域:特别适用于制造硬布产品和钢纸砂盘，重负荷磨削，磨钢轨(高
9、速铁路)。b 磨削对象:结构钢、 合金结构钢、普通钢、铬/钒系列合金钢、锰钢、低合金钢。bb 九、ZK40锆刚玉Alumina Zirconia b 1、物理特性：硬度：16.0 kN/mm2;b熔点:1740C;密度:4.6 g/cm 3 ;导热率：610 W/mK；韧性:4.3（36井粒度）;2 b、化学成分:A12O3 54.50、ZrO2 41.50、TiO2 2.50、Fe2O3 0.20。b3、晶胞结构：共晶生长十分漂亮，晶胞均匀，定向一致（生长不好的晶胞大小不一眶 4、磨削机理:随着磨削 的进行，切刃逐渐磨钝,磨削压力增加，热量增加,磨粒沿TiO2边缘裂开,产生新的切刃。较小的晶
10、胞等于长寿命，较 大的晶胞等于短寿命。b 5、太巴客有两种形状的锆刚玉P砂：标准形ZK40、大块形ZZK40 （extremly bl ocky），前者较锋利，后者较钝。6、太巴客改进型的锆刚玉：非铁陶瓷涂层（高温1 0 00C、低温60 0C），无热斑/瑕疵，切削火花大，更好 的树脂亲和力，更长的使用寿命。采用无涂层的ZK40 Std和具有不同涂层材料的ZK40 UM1、ZK40 UM2 制作钢纸砂盘，进行无冷却条件下磨削试验，结果见图6。上述三种钢纸砂盘在空气冷却情况下，进行磨削试验, 结果见图7。Test on fibre discs在钢纸砂盘上作的磨削量比较无冷却时情况ZK40 Sid
11、 ZM UM 1 ZK40 U M：iTest ccndltEons; -Gr- Mi steel-40N-3000pm -no cooling丁三刖uu fibre小二匸玮E韌纸砂盘上作的錨刖量比较（有空气冷却时情况Test conditions:-Cr- Ni steel-AW 3000 r.p.m.-pressure aircaolingA十、影响磨削的因素1、单颗粒强度 Compa c t fracture force试验方法：仪器方法。a选择60-10 0 #磨粒,颗粒不能太小，去掉过大和过小测试值，然后平均。2 4锋利性 C u t ti ng edges白刚玉SWPL和半脆刚玉F
12、RPL有比较锋利的边锋，特别适合磨削软性物质，如：木材、油漆、皮革等。a 棕 刚玉EPL和煅烧刚玉BFRPL、BEPL有很强的韧性，但它的边锋没有白刚玉尖锐。a 氧化铝-碳合金KMGPL 和锆刚玉ZK4 0是以晶体脱落的型式来进行磨削的，多用于在中等和大压力状态下磨金属。a 陶瓷磨料的边锋 /棱角没有刚玉那样尖锐，这是由它的晶体结构决定的,在磨削时需要很大的压力。十、磨料后处理 Grain Treatments1、包括煅烧 Calcination、高温煅烧 High temperature tr eatments(12 0 0C)、整形 Grain shape al tera tion s 和
13、涂层 Gra i n c o a t i ng 等。a 2、涂层处理方法有：a 含铁质涂层:目的是增加表面积,提高粘结性；非铁质涂层:特别适合一些特殊行业:如:核电站、飞机工业等；a低温涂层：用于热敏感磨料，如锆刚玉、陶 瓷磨料等。3 aa、几种预处理措施：标准预处理一一改善跳跃性处理，以能在各种气候及低压下保持良好的跳跃性；特殊预处理疏植砂、提高亲水性处理a特殊流动性处理主要针对80 0 #以细微粉。a 4、S处理 S -TreatmentAS处理的磨料有棕刚玉EPL、半脆刚玉FRPL和半脆蓝火刚玉BFRPL系列,粒度范围:P2 4-P50 0。A十二、各种磨粒的磨损表现A白刚玉、铬刚玉有这
14、样的特点：即使被磨掉一大半,仍然有尖锐的边锋。半脆刚玉由于其晶胞的定向性，在磨削过程中，随着晶体的脱落，不断在晶界上生成新的边锋。A 铬刚玉、 SG磨粒，由于晶体很微小，脱落后形成平面，因而需要很大的压力,对树脂的要求较高。棕刚玉或蓝火磨料在磨削时易被金属屑堵塞，磨削发热,如树脂不耐热，磨粒脱落，有涂层的好一些。A十三、微粉 M i crop o wdersa 1、 粒度大于63微米(P80-2 2 0)的属于磨粒，采用筛选法生产；粒度小于63微米(P24 0 25 00)属于微粉, 一般采用沉降法生产。A微粉粒度检查方法：沉降法、电阻法、激光法、图像分析法。各种微粉可以供应不同标 准的粒度。
15、例如:FEPAP标准磨料；FEPA-F标准,F磨料JIS标准,ANSIB7 4.18，等等。a 2、微粉磨粒 形状尖形微粉P240-8 0 0特别适合打磨汽车漆、木、家具等；a方形微粉P1000- 2 500特别适合抛光汽车漆、金属部 件等。3、测量微粉的堆积密度(Bulk Density)可以间接反映磨粒的形状。4、超细方形白刚玉微粉ZWPL P150 0 /P2000/P 2 5 0 0(均小于2 0微米)用于汽车漆抛光”堆积密度不小 于1. 40 g /cm3。能够给予较好的表面抛磨效果，但牺牲了磨削率。a本文根据作者在涂附磨具新技术国际研讨会(2 0 1 2.10.29中国杭州)发言录音整理而成，未经本人审阅。作者简介:Franz Skale，博士，太巴客菲拉赫总部应用工程经理，在太巴客工
