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磨料的制造发展及工艺


磨料是制造每一种精密产品所必不可少的材料。许多天然磨料,已被人造磨料所代替。除金刚石外,天然磨料的性能都不太稳定,不过仍有其使用价值。金刚石是硬度最高的磨料,产地以南非为主,占世界总产量的95%,其馀为巴西、澳大利亚、圭亚那和委内瑞拉等地。工业用金刚石从灰白色到黑色不等,经碾碎後可制砂轮、砂带、抛光轮和研磨粉等。天然刚玉的化学成分为氧化铝,主要产地南非,用它抛光和研磨玻璃。金刚砂也是氧化铝的一种天然形式,一般说来,它不如刚玉纯,主要产地希腊、土耳其,多用来制砂布或砂纸。石榴石用于制造涂附磨具,多应用在木材、皮革工业方面。燧石通常用于制作砂纸。石英是最早的砂轮用料,至今仍有用于制造刀具和加工玻璃。浮石来源于火山,是制造抛光粉的原料。矽藻土为抛光粉和油石的配料。其他天然磨料还有滑石、矽石、长石、黑矽石和白垩等。

1970年代起,已大量生产人造磨料,其中最主要的有碳化矽和氧化铝两种。碳化矽俗称金刚砂,将纯矽石砂与焦炭混合加入少量木屑后,放入电炉中,在2,200~2,480℃焙烧约36小时而制得。氧化铝俗称刚玉,工业上常用电弧炉加热熔化铝矾土制成,雪白透明的用作热敏金属的磨料,黑色的用于加工铸件和钢材。人造金刚石砂轮是硬度最高的磨具,为硬质合金刀具的刃磨所必需。人造金刚石还可制成各种形状和大小的工具,以适用于切割玻璃和陶瓷。碳化硼的硬度高于碳化矽,不适用于制作砂轮,在抛光硬质材料时可用它代替价格昂贵的金刚石。立方碳化硼的硬度是碳化矽的两倍,氧化铝的2.5倍,用它磨削某些工具钢很有效。

磨料制品的制造,除粉状滑石和氧化铁外,所有原料均需压碎和筛选,筛选粒度应为4~900,即直径约6毫米(公釐)6微米(1公釐的千分之一)或者更细。砂轮是最主要的磨料制品,由磨料和结合剂按一定比例混合,经模压成形後烧结而成,最後还必须进行整形、平衡和超速试验。砂布和砂纸为另一种产量较大的磨料制品,是由磨粒黏结在基层材料(布或纸)上,经干燥後裁切成不同规格的制品。其他为粉状或粒状磨料,在筛选後,需经一定的工艺处理,如研磨或抛光用磨料,通常加以矿物油膏或蜡等辅料,以适应不同工作条件的需要。

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