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好磨料打造好石材 天然磨料无可替代

来源:郑州铭泽机械有限公司 | 2015-5-22 8:21:16

 磨料是一种具有高硬度和一定机械强度的颗粒材料,用于制造磨具或直接用于研磨和抛光。作为磨料必须具备以下五个方面的条件:较高的硬度,适度的抗破碎性及自锐性,良好的热稳定性,一定的化学稳定性,便于加工成不同大小的颗粒。磨料分为天然磨料和人造磨料两大类。自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。好的天然磨料不光要硬,还要有韧性和锋利,资源丰富或分布广,还要有一定的纯度。虽然人造磨料的制备越来越精细,但天然磨料目前仍有一定的地位。
 

    1、天然金刚石


    金刚石(C)是目前已知最硬的物质,摩氏硬度为10。常见金刚石的晶体结构属于等轴晶系,立方面心结构,典型的原子晶体。金刚石还有六方晶系2H型的多型现象即六方金刚石,系陨石撞击地表时所形成,还发现有四面体晶形的金刚石。


    天然金刚石多为8面体形态,还有菱形12面体,较少呈立方体。在天然金刚石的{111}面上有明显的生长层,生长层厚度小于10A,而{110}、{100}仍面上不会产生这样的生长层。天然金刚石大多数呈单晶产出,呈圆粒状或碎粒状。纯净的金刚石无色,但比较少见,多呈不同颜色,如黄色、绿色、棕色、玫瑰色、蓝色、灰色、黑色等。宝石级金刚石即钻石仅限于无色的、近无色的、浅黄色、粉红色、蓝色、绿色等。除此之外,其他颜色的金刚石只能在工业上使用。金刚石密度为3.50~3.52g/cm3,导热性良好。天然金刚石的产地、矿床类型、颜色不同,其硬度也不同。金刚石脆性较大,具有平行{11}的等解理,即在外力作用下,易沿晶体{111}结晶面裂开。金刚石的脆性还与晶体的内应力、裂缝及其他缺陷有关。晶体的内应力愈大,具有裂缝和其他缺陷也多,在较低的冲击下就能被劈开。


    天然金刚石的形成分两大矿系,即原生矿和砂矿。原生矿主要为金伯利岩型原生矿,矿床少,质量不好,多数做工业用。砂矿是生产钻石的最主要矿床,宝石级钻石主要出产于冲击砂矿。世界最闻名的金刚石产地有南非的金伯利地区、扎伊尔、澳大利亚西部、俄罗斯的雅库特、美国的阿拉斯加和巴西的西纳斯吉拉斯等地。我国的辽宁、山东、湖南和贵州有金刚石矿,以原生矿为主,但储量不大。


    天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面,即修整砂轮、磨削和研磨难加工材料(如硬质合金、宝石、玻璃、石料等)。主要工具有天然金刚石砂轮刀,天然金刚石修整器,天然金刚石金刚笔,天然金刚石刀头,天然金刚石车刀,金刚石锉刀及玻璃加工工具等。不同用途的金刚石有不同的技术要求,如用于玻璃加工工具的天然金刚石要求晶体完整,外形为12面体、8面体和过渡型晶体;颜色不限;透明或半透明;不答应有裂纹,晶体内部答应有微小包裹体。


    2、天然刚玉


    在天然矿物,刚玉硬度仅次于金刚石。刚玉(Al2O3)属三方晶系,晶体具有离子键向共价键过渡的性质,结构较紧密。单晶体通常呈腰鼓状、柱状,集合体呈粒状或致密块状。一般为蓝灰、黄灰色,含铁者呈黑色。玻璃光泽,摩氏硬度9,无解理。常因聚片双晶产生{0001}或{101}的裂理。密度为3.95-4.10g/cm3,化学性质稳定。含铬而呈红色的刚玉称红宝石,而含钛呈蓝色者称蓝宝石。


    天然刚玉矿,当含有磁铁矿、赤铁矿、石英等杂质,并呈铁矿一样外观的粒状集合块时,称为刚玉砂(也可称天然金刚砂)。刚玉砂一般情况下约含60%的刚玉,多呈青灰色和黑色,密度2.7-4.3g/cm3,摩氏硬度为7一9。刚玉可以形成于岩浆作用、接触变质作用和区域变质作用过程。各种成因的含刚玉矿床或岩石,遭受风化作用时,刚玉往往转入砂矿。我国主要产地有江苏六合、湖北英山等地。这种矿物原料在世界上许多地方的蕴藏量都很丰富。作为磨料,刚玉砂常用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。


    3、石榴石


    石榴石是指一类硅酸盐矿物,其化学成分通式为A3B2[SiO4]。其A代表二价阳离子Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等,B代表三价阳离子A13+、Fe3+、Cr3+、V3+等。常见的有铁铝石榴石、镁铝石榴石、锰铝石榴石等。石榴石结构紧密,常呈完好晶形,如菱形十二面体、四角三八面体或两者的聚形。集合体常为致密粒状或致密块状,摩氏硬度6.5一7.5,密度3.5一4.2g/cm3,无解理。石榴石的矿物种类很多,几乎所有的石榴石都可用于磨料,常用的是铁铝石榴石。


    作为一种天然磨料,由于石榴石的工业销售价格低,且在某些特定用途时有人们所需求的一些品质,在很多国家都得到了一定的应用。石榴石磨料呈粒状,有次贝状或参差状断口,硬度适,韧性好,边角锋利,自锐性好,可在不断粉碎分级形成棱角和边刃,使其研磨能力优于其他磨料。石榴石经高温锻烧处理后,其韧性增加,研磨效果很好,尤其在木材的研磨加工方面,耐久性还高于氧化铝磨料。


    在树脂磨具,石榴石可作填充剂替代20%-30%的棕刚玉,效果理想。由于无游离二氧化硅,石榴石还是理想的%26ldquo;环保%26rdquo;型喷砂材料。石榴石也可制成固结砂轮,用以磨削镜头和镜片,主要是树脂结合剂磨具。以石榴石磨料作切割介质,依靠高压水力射流进行水刀切割,应用于石油(天然气)管道、钢材等部件的切割,是一种新型、环保、安全的切割方式。石榴石对印刷版、玻璃、陶瓷制品、皮革、石料等的加工,均可获得良好的效果。


    四川省阿坝州坟川县石榴石矿区是国最重要的石榴石矿区,此处的石榴石属于铁铝石榴石。由于硬度低,熔点低(石榴石族熔点1000一1200℃),不适宜磨削硬度高的材料(如黑色金属),也不适宜作型砂、耐火材料和烧结磨具。但它在磨削诸如硅片和光学玻璃这类材料时,却很少产生擦伤和划痕的现象,这种独特的优良性质,是同规格的人造磨料所不可比的。坟川县的石榴石磨料主要用于研磨显像管、示波管、单晶硅,研磨镜头、镜片、眼镜、研磨平板磨砂玻璃、工艺玻璃杯瓶、研磨金属印版及倒玻璃版的棱等。河北的邢台、内蒙古乌拉特后旗明星矿、陕西丹风矿、吉林通化光华矿、湖北枣阳等地也产石榴石。
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