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1簡(jiǎn)介

天然剛玉的化學(xué)成分為氧化鋁，主要產(chǎn)地南非，用它拋光和研磨玻璃。金剛砂也是氧化鋁的一種天然形式，一般說(shuō)來(lái)，它不如剛玉純，主要產(chǎn)地希臘、土耳其，多用來(lái)制砂布或砂紙。石榴石磨料用于噴砂、水刀切割、制造涂附磨具、濾料、耐磨地坪骨料等，多應(yīng)用在五金、鋼材、鑄件、陶瓷、鋁材、木材、皮革工業(yè)方面。燧石通常用于制作砂紙。石英是早的砂輪用料，至今仍有用于制造刀具和加工玻璃。浮石來(lái)源于火山，是制造拋光粉的原料。矽藻土為拋光粉和油石的配料。其他天然磨料還有滑石、矽石、長(zhǎng)石、黑矽石和白堊等。

2生產(chǎn)工藝

從1970年代起，已大量生產(chǎn)人造磨料，其中主要的有碳化矽和氧化鋁兩種。碳化矽俗稱金剛砂，將純矽石砂與焦炭混合加入少量木屑后，放入電爐中，在2,200～2,480℃焙燒約36小時(shí)而制得。氧化鋁俗稱剛玉，工業(yè)上常用電弧爐加熱熔化鋁礬土制成，雪白透明的用作熱敏金屬的磨料，黑色的用于加工鑄件和鋼材。人造金剛石砂輪是硬度高的磨具，為硬質(zhì)合金刀具的刃磨所必需。人造金剛石還可制成各種形狀和大小的工具，以適用于切割玻璃和陶瓷。碳化硼的硬度高于碳化矽，不適用于制作砂輪，在拋光硬質(zhì)材料時(shí)可用它代替價(jià)格昂貴的金剛石。立方碳化硼的硬度是碳化矽的兩倍，氧化鋁的2.5倍，用它磨削某些工具鋼很有效。

3拋光磨料

金剛石

*的硬度，顆粒外形尖銳鋒利，對(duì)于不同硬度的材料都具有很好的磨削作用，對(duì)于存在軟硬相差懸殊的不同相的合金試樣拋光效果較好。此外，金剛石拋光磨料磨削壽命長(zhǎng)，切削能力高，因而磨料消耗少，同時(shí)還可以使試樣表面基本不產(chǎn)生形變擾亂層。

氧化鋁

硬度很高，與被拋光材料一般不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。氧化鋁拋光磨料是一般鋼鐵試樣常用的拋光磨料。但它不宜用于拋光鋁及鋁合金，因?yàn)檠趸X磨料容易使鋁表面晦暗且產(chǎn)生腐蝕坑。

氧化鉻

拋光能力弱于氧化鋁，可以用作鋼鐵試樣的終拋光。

氧化鐵

可以獲得極光亮的表面，但同時(shí)容易產(chǎn)生變形擾亂層，且會(huì)將非金屬夾雜物從試樣金屬基體中曳出，使用很少。

氧化鎂

硬度較低，顆粒極細(xì)，具有尖銳的外形和良好的磨削刃口。它比較適用于鋁、鎂及其他非鐵金屬及合金試樣的終拋光。它對(duì)鋼鐵試樣中的非金屬夾雜物曳出作用小，因此特別適合于夾雜物檢驗(yàn)和鑄鐵石墨試樣的拋光特別有利。

4特性

磨料的重要性能之一是它的硬度，它必須比待加工材料更硬，常用莫氏硬度計(jì)測(cè)定各種磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韌性或體積強(qiáng)度?？筛淖?cè)系幕旌狭俊⒓兌?、粒度和晶體結(jié)構(gòu)等來(lái)控制這一性能，以適合于各種應(yīng)用。
磨料制品的制造，除粉狀滑石和氧化鐵外，所有原料均需壓碎和篩選，篩選粒度應(yīng)為4～900, 即直徑約6毫米（公釐）到6微米（1公釐的千分之一）或者更細(xì)。砂輪是主要的磨料制品，由磨料和結(jié)合劑按一定比例混合，經(jīng)模壓成形後燒結(jié)而成，後還必須進(jìn)行整形、平衡和超速試驗(yàn)。砂布和砂紙為另一種產(chǎn)量較大的磨料制品，是由磨粒黏結(jié)在基層材料（布或紙）上，經(jīng)干燥後裁切成不同規(guī)格的制品。其他為粉狀或粒狀磨料，在篩選後，需經(jīng)一定的工藝處理，如研磨或拋光用磨料，通常加以礦物油膏或蠟等輔料，以適應(yīng)不同工作條件的需要。

5應(yīng)用領(lǐng)域

磨料在工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，特別是加工高精度或低粗糙度的零件或特別硬的零件時(shí)，磨料和磨具是*的。此外，對(duì)于刀具的刃磨和堅(jiān)硬材料的切割，砂輪也是*的工具。在汽車制造業(yè)中，活塞環(huán)與氣缸、閥門與閥座的緊密配合，變速器和齒輪的精度等，都要用磨料和磨具加工，才能保證。其他有關(guān)的新制品，如塑性黏結(jié)滾磨機(jī)用介質(zhì)，為大量零件的去毛刺節(jié)省時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。
磨料的生產(chǎn)技術(shù)已有顯著的進(jìn)步。金剛石砂輪的效率較14年前已提高4倍；軋鋼廠用的氧化鋯-氧化鋁砂輪的總成本只為1948年的25%，速度提高了7倍。當(dāng)前的問(wèn)題是有關(guān)磨削作用的基礎(chǔ)理論尚未清楚，有待于研究；制品的規(guī)格復(fù)雜，品種繁多，不易簡(jiǎn)化。

6人造磨料

人造磨料產(chǎn)品主要分為剛玉磨料和碳化硅磨料兩大類，具體來(lái)說(shuō)，基本上有以下幾種：
1、棕剛玉磨料，主要成分是Al2O3，具有硬度中等，韌性大，顆粒鋒銳，價(jià)格比較低廉，適合加工抗張強(qiáng)度高的金屬。微晶剛玉磨料和黑剛玉磨料都是其派生品種。
2、白剛玉磨料，其硬度略高于棕剛玉，但韌性較差，磨削時(shí)易切入工件，自銳性好，發(fā)熱量較小，磨削能力強(qiáng)，效率高。鉻剛玉磨料是其派生品種。
3、單晶剛玉磨料，其顆粒是由單一晶體組成，并具有良好的多棱切削刃，較高的硬度和韌性、磨削能力強(qiáng)，磨削發(fā)熱量少，缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)量較低，所以價(jià)格比較高。鋯剛玉磨料也是晶體化合物，硬度略低，晶體尺寸較細(xì)，耐磨性能好。
4、黑碳化硅磨料、綠碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、鈰碳化硅磨料等，屬于碳化硅磨料，主要成份是碳化硅SiC，硬度高，脆性大，磨粒鋒利，導(dǎo)熱性較好，耐磨性較強(qiáng)，比較適合加工硬脆的金屬及非金屬產(chǎn)品。
適合機(jī)械，電子，金屬零部件，五金，工具，汽車配件，儀器儀表，鑄造，醫(yī)療，工藝飾品等行業(yè)產(chǎn)品的表面去毛刺,倒角，去氧化皮和表面拋光。
研磨效率高，耐磨耐用，不容易卡孔，表面光亮度高！

7超硬磨料

超硬磨料磨具以其優(yōu)良的磨削性能，現(xiàn)已廣泛用于磨削技術(shù)各個(gè)方面，并成為超精密磨削、率磨削、難加工材料磨削、高精度成形磨削、磨削自動(dòng)化和無(wú)人化等技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ) [1]  。
金剛石和CBN磨料由于它們?cè)诩庸げ牧线m應(yīng)方面的互補(bǔ)性，使由它們所構(gòu)成的磨具可加工范圍大為擴(kuò)展，覆蓋了包括各種高硬、高脆、高強(qiáng)韌性材料的幾乎全部被加工材料。
金剛石磨具是磨削硬質(zhì)合金、光學(xué)玻璃、陶瓷和形容詞石等硬脆材料的佳磨具，但因其在700℃~800℃時(shí)容易碳化，所以它不適于磨削鋼鐵材料及超高速磨削。CBN磨料的出現(xiàn)導(dǎo)致磨削技術(shù)的革命，它能承受1300℃~1400℃的高溫，對(duì)鐵族元素化學(xué)惰性大，導(dǎo)熱性好，磨鋼料時(shí)的切除率高，磨削比大，磨具壽命長(zhǎng)，是磨削淬硬鋼、高速鋼、高強(qiáng)度鋼、不銹鋼和耐熱合金等高硬度韌性大的金屬的佳磨料。此外，CBN磨具還適用于超高速磨削，金屬基體CBN磨具線速度超過(guò)250m/s也會(huì)不破碎。
CBN磨具的廣泛使用主要是近幾年各種高性能CNC磨床問(wèn)世，以及磨具制造技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)發(fā)出了性能優(yōu)異的單層電鍍和高溫釬焊等新磨具，促使了磨削技術(shù)的發(fā)展，其中尤以點(diǎn)磨削新工藝更受人們的青睞。
點(diǎn)磨削（Quickpoint Grinding）是由德國(guó)公司首先推出的。它是利用釬焊CBN薄砂輪（寬度只有幾mm）和超高砂輪線速度（120m/s~180m/s，高的可達(dá)200m/s~250m/s）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。加工時(shí)使砂輪軸線與工件軸線在水平方向上形成一定傾斜角，以使砂輪與工件之間理論上的線接觸變成點(diǎn)接觸。這樣可大大減少磨削接觸區(qū)面積，而*的磨削速度既可使磨屑變薄、磨粒負(fù)荷減輕，又可使熱量來(lái)不及傳到工件和砂輪上，幾乎都被磨屑所帶走，提高工件加工精度和表面質(zhì)量。使用表明，點(diǎn)磨削的磨削比大，砂輪壽命長(zhǎng)，修整頻率低，材料切除率高，同時(shí)由于它采用和NC車床一樣的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件的表面磨削，一次安裝能加工出外圓、錐面、曲面、螺紋、臺(tái)肩和溝槽等所有外形，比切入磨削有更大柔性，同時(shí)冷卻效果，磨削溫度低，甚至可以真正實(shí)現(xiàn)干磨削，目前該工藝已在我國(guó)上海大眾汽車有限公司桑塔納轎車生產(chǎn)線上使用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

8物理性質(zhì)

磨料的粒度

磨料的粒度指的是磨料的顆粒尺寸。磨料可按其顆粒尺寸的大小分為磨粒、磨粉、微粉和超微粉四組。其中，磨粒和磨粉這兩組磨料的粒度號(hào)數(shù)用每一英寸篩網(wǎng)長(zhǎng)度上的網(wǎng)眼數(shù)目表示，其標(biāo)志是在粒度號(hào)數(shù)的數(shù)字右上角加“#”符號(hào)。比如240#，是指每一英寸篩網(wǎng)長(zhǎng)度上有240個(gè)孔，粒度號(hào)的數(shù)值越大，表明磨粒越細(xì)小。而微粉和超微粉這兩組磨料的粒度號(hào)數(shù)是以顆粒的實(shí)際尺寸來(lái)表示的，其標(biāo)志是在顆粒尺寸數(shù)字的前面加一個(gè)字母“W”。有時(shí)也可將其折合成篩孔號(hào)。例如W20，是表示磨料顆粒的實(shí)際尺寸在20μm~14μm之間，這和篩孔號(hào)為500#。
在各種磨料的粒度中又有粗、中、細(xì)不同的顆粒。中粒是研磨粉中的基本粒度，是決定磨料研磨能力的主要因素，在粒度組成中占有較大的比例。實(shí)踐證明：經(jīng)過(guò)離心分選后的研磨粉其研磨能力將比分選前提高20%。細(xì)粒在研磨中起很小的磨削作用，粒度除對(duì)研磨工件的質(zhì)量不利外，而且還會(huì)降低研磨效率，應(yīng)在粒度組成中盡量減少它們的數(shù)量。因此，從研磨的效率和工作的質(zhì)量來(lái)說(shuō)，都要求磨料的顆粒均勻。粒度在12#~80#的磨粒組，顆粒尺寸較大，不適用于作研磨加工的磨料。

磨料的硬度

磨料的硬度指的是磨料表面抵抗局部外作用的能力，而磨具（如油石）的硬度則是粘結(jié)劑粘結(jié)磨料在受外力時(shí)的牢固程度，它是磨料的基本特性之一。研磨的加工就是利用磨料與被研工件的硬度差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，磨料的硬度越高，它的切削能力越強(qiáng)。

磨料的強(qiáng)度

磨料的強(qiáng)度指的是磨料本身的牢固程度。也就是當(dāng)磨粒鋒刃還相當(dāng)尖銳時(shí)，能承受外加壓力而不被破碎的能力。強(qiáng)度差的磨料，它的磨粒粉碎的快，切削能力低，使用壽命短。這就要求磨粒除了具有較高的硬度外，還應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，才能更好地進(jìn)行研磨加工。