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磨具磨料選擇之常識

作者:漢氏磨具 發布:2012-11-30
 1天然金剛石 

    金剛石(C)是目前已知最硬的物質,摩氏硬度為10。常見金剛石的晶體結構屬于等軸晶系,立方面心結構,典型的原子晶體。金剛石還有六方晶系2H型的多型現象即六方金剛石,系隕石撞擊地表時所形成,還發現有四面體晶形的金剛石。 

    天然金剛石多為8面體形態,還有菱形12面體,較少呈立方體。在天然金剛石的{111}面上有明顯的生長層,生長層厚度小于10A,而{110}、{100}仍面上不會產生這樣的生長層。天然金剛石大多數呈單晶產出,呈圓粒狀或碎粒狀。純凈的金剛石無色,但比較少見,多呈不同顏色,如黃色、綠色、棕色、玫瑰色、藍色、灰色、黑色等。寶石級金剛石即鉆石僅限于無色的、近無色的、淺黃色、粉紅色、藍色、綠色等。除此之外,其他顏色的金剛石只能在工業上使用。金剛石密度為3.50~3.52g/cm3,導熱性良好。天然金剛石的產地、礦床類型、顏色不同,其硬度也不同。金剛石脆性較大,具有平行{11}的等解理,即在外力作用下,易沿晶體{111}結晶面裂開。金剛石的脆性還與晶體的內應力、裂縫及其他缺陷有關。晶體的內應力愈大,具有裂縫和其他缺陷也多,在較低的沖擊下就能被劈開。 

    天然金剛石的形成分兩大礦系,即原生礦和砂礦。原生礦主要為金伯利巖型原生礦,礦床少,質量不好,多數做工業用。砂礦是生產鉆石的最主要礦床,寶石級鉆石主要出產于沖擊砂礦。世界最聞名的金剛石產地有南非的金伯利地區、扎伊爾、澳大利亞西部、俄羅斯的雅庫特、美國的阿拉斯加和巴西的西納斯吉拉斯等地。我國的遼寧、山東、湖南和貴州有金剛石礦,以原生礦為主,但儲量不大。 

    天然金剛石作為磨料主要用途有兩個方面,即修整砂輪、磨削和研磨難加工材料(如硬質合金、寶石、玻璃、石料等)。主要工具有天然金剛石砂輪刀,天然金剛石修整器,天然金剛石金剛筆,天然金剛石刀頭,天然金剛石車刀,金剛石銼刀及玻璃加工工具等。不同用途的金剛石有不同的技術要求,如用于玻璃加工工具的天然金剛石要求晶體完整,外形為12面體、8面體和過渡型晶體;顏色不限;透明或半透明;不答應有裂紋,晶體內部答應有微小包裹體。 

    2天然剛玉 

    在天然礦物,剛玉硬度僅次于金剛石。剛玉(Al2O3)屬三方晶系,晶體具有離子鍵向共價鍵過渡的性質,結構較緊密。單晶體通常呈腰鼓狀、柱狀,集合體呈粒狀或致密塊狀。一般為藍灰、黃灰色,含鐵者呈黑色。玻璃光澤,摩氏硬度9,無解理。常因聚片雙晶產生{0001}或{101}的裂理。密度為3.95-4.10g/cm3,化學性質穩定。含鉻而呈紅色的剛玉稱紅寶石,而含鈦呈藍色者稱藍寶石。 

    天然剛玉礦,當含有磁鐵礦、赤鐵礦、石英等雜質,并呈鐵礦一樣外觀的粒狀集合塊時,稱為剛玉砂(也可稱天然金剛砂)。

    剛玉砂一般情況下約含60%的剛玉,多呈青灰色和黑色,密度2.7-4.3g/cm3,摩氏硬度為7一9。剛玉可以形成于巖漿作用、接觸變質作用和區域變質作用過程。各種成因的含剛玉礦床或巖石,遭受風化作用時,剛玉往往轉入砂礦。我國主要產地有江蘇六合、湖北英山等地。這種礦物原料在世界上許多地方的蘊藏量都很豐富。作為磨料,剛玉砂常用來制造砂輪、油石、砂紙、砂布或微粉、研磨膏等。 
    3石榴石 

    石榴石是指一類硅酸鹽礦物,其化學成分通式為A3B2[SiO4]。其A代表二價陽離子Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等,B代表三價陽離子A13+、Fe3+、Cr3+、V3+等。常見的有鐵鋁石榴石、鎂鋁石榴石、錳鋁石榴石等。石榴石結構緊密,常呈完好晶形,如菱形十二面體、四角三八面體或兩者的聚形。集合體常為致密粒狀或致密塊狀,摩氏硬度6.5一7.5,密度3.5一4.2g/cm3,無解理。石榴石的礦物種類很多,幾乎所有的石榴石都可用于磨料,常用的是鐵鋁石榴石。 

    作為一種天然磨料,由于石榴石的工業銷售價格低,且在某些特定用途時有人們所需求的一些品質,在很多國家都得到了一定的應用。石榴石磨料呈粒狀,有次貝狀或參差狀斷口,硬度適,韌性好,邊角鋒利,自銳性好,可在不斷粉碎分級形成棱角和邊刃,使其研磨能力優于其他磨料。石榴石經高溫鍛燒處理后,其韌性增加,研磨效果很好,尤其在木材的研磨加工方面,耐久性還高于氧化鋁磨料。 

    在樹脂磨具,石榴石可作填充劑替代20%-30%的棕剛玉,效果理想。由于無游離二氧化硅,石榴石還是理想的%26ldquo;環保%26rdquo;型噴砂材料。石榴石也可制成固結砂輪,用以磨削鏡頭和鏡片,主要是樹脂結合劑磨具。以石榴石磨料作切割介質,依靠高壓水力射流進行水刀切割,應用于石油(天然氣)管道、鋼材等部件的切割,是一種新型、環保、安全的切割方式。石榴石對印刷版、玻璃、陶瓷制品、皮革、石料等的加工,均可獲得良好的效果。 

    四川省阿壩州墳川縣石榴石礦區是國最重要的石榴石礦區,此處的石榴石屬于鐵鋁石榴石。由于硬度低,熔點低(石榴石族熔點1000一1200℃),不適宜磨削硬度高的材料(如黑色金屬),也不適宜作型砂、耐火材料和燒結磨具。但它在磨削諸如硅片和光學玻璃這類材料時,卻很少產生擦傷和劃痕的現象,這種獨特的優良性質,是同規格的人造磨料所不可比的。墳川縣的石榴石磨料主要用于研磨顯像管、示波管、單晶硅,研磨鏡頭、鏡片、眼鏡、研磨平板磨砂玻璃、工藝玻璃杯瓶、研磨金屬印版及倒玻璃版的棱等。河北的邢臺、內蒙古烏拉特后旗明星礦、陜西丹風礦、吉林通化光華礦、湖北棗陽等地也產石榴石。

 
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