新型燒結剛玉磨料概述

邊華英，李金勇，李鄭輝，王學濤，宋建安

（1.河南建筑材料研究設計院有限責任公司，鄭州450002；2.河南省科學院質量檢驗與分析測試研究中心，鄭州450002；3.白鴿磨料磨具有限公司，鄭州450006）

新型燒結剛玉磨料概述

邊華英1，2，李金勇3，李鄭輝1，2，王學濤3，宋建安1，2

（1.河南建筑材料研究設計院有限責任公司，鄭州450002；2.河南省科學院質量檢驗與分析測試研究中心，鄭州450002；3.白鴿磨料磨具有限公司，鄭州450006）

本文闡述了新型燒結剛玉磨料及其制品的優(yōu)越性能，分析了國內新型燒結剛玉磨料的研究與生產現(xiàn)狀，探討了新型燒結剛玉磨料生產技術本土化的意義。關鍵詞：新型燒結剛玉磨料；SG磨料；微晶剛玉磨料；超微晶剛玉磨料

1 前言

在磨具的制備材料中，磨料是最主要的功能組分，磨料的種類、粒度和硬度決定了磨具加工零件的材質、光潔度以及加工效率。最常見的磨料有剛玉磨料、碳化硅磨料等普通磨料，以及金剛石、CBN等超硬磨料。傳統(tǒng)的剛玉磨料通常是由電熔法制備，近些年，隨著技術的進步和材料科學的發(fā)展，加之對節(jié)能減排的重視，市場上出現(xiàn)了一種新型燒結剛玉磨料。

這種新型燒結剛玉磨料出現(xiàn)于20世紀80年代，由西方發(fā)達國家主導發(fā)展，分別以不同的牌號來命名，比如，圣戈班公司的SG磨料、3M公司的Cubitron磨料、德國Hermes公司的CB磨料、日本Noritake公司的CX磨料、以及鄭州玉發(fā)公司的CA磨料等等，業(yè)內被稱為微晶剛玉磨料、超微晶剛玉磨料、TG磨料的產品等也都屬于新型的燒結剛玉磨料。這種磨料多采用溶膠-凝膠工藝合成前驅體，然后進行凝膠化、干燥、預破碎、制粒、篩選、燒結，進而制成的一種具有較高韌性和硬度的磨料。該生產工藝中常常加入一些助劑來促進晶粒的形成、抑制晶粒的長大，同時降低這種新型磨料的燒結溫度。

2 新型燒結剛玉磨料的優(yōu)越性能

新型燒結剛玉磨料與普通電熔剛玉磨料相比，除了生產制造時節(jié)能顯著之外，還具有一些優(yōu)越性能：

（1）切削能力：由于這種新型燒結剛玉磨料每顆磨粒由成千上萬個微米級或亞微米級的細小晶體組成，磨粒晶體尺寸僅為普通剛玉磨料的1/15～1/200，這些微晶磨粒使新型燒結剛玉磨料具有更鋒利的切削刃和較高的磨削效率，可進行大切深、大進給、重負荷等高效磨削。有數(shù)據(jù)顯示，單行程進給量可以達到0.25 mm，金屬去除率比普通剛玉砂輪高50%以上；

（2）韌性：由于這種新型磨料的微晶結構特點，磨粒的韌性好，在磨削過程中受到沖擊時常發(fā)生晶粒的沿晶斷裂，并使破裂后留在基體上的磨粒仍然具有良好的磨削能力。與傳統(tǒng)電熔剛玉磨料常發(fā)生穿晶斷裂或整個磨粒脫落的情形相比，新型磨料具有出色的韌性特征，新磨料制備的砂輪使用時磨損小、形狀保持性好，在保證加工精度的情況下減少了砂輪的修整次數(shù)，使砂輪的壽命比傳統(tǒng)磨料制品提升了2～3倍。在工件的精密磨削和成型磨削時易于實現(xiàn)較高的尺寸精度和形狀一致性。

隨著各機械加工企業(yè)調結構、降成本、提效率的發(fā)展需求，磨具制造企業(yè)為了適應新的發(fā)展形勢也要進行產品的更新?lián)Q代，加快新型燒結剛玉磨料磨具產品的生產制備研究。比如，昆山NSK公司，其企業(yè)效率提升的新需求是擬將之前沿用的6遍粗磨加2遍精磨的生產工序改為1遍粗磨1遍半精磨和1遍精磨的新工序，以提高效率、簡化操作步驟。這就對當前所供磨具產品的改型換代以及擬用的磨料提出了新要求，而且這中間的產品試制和試用磨合時間很短，改用新型SG磨具是一個可行的方向。雖然成本有所增加，但是考慮到工作效率以及綜合性價比，這個決策是合理的。

新型燒結剛玉磨料制成的砂輪一般依照其取代傳統(tǒng)剛玉磨料的比例分為1SG、2SG、5SG、SG砂輪，其中1SG指砂輪制成時新型燒結剛玉磨料取代傳統(tǒng)剛玉磨料的比例為10%，2SG為20%等，而SG砂輪則指使用磨料全部為新型燒結剛玉磨料。

新型燒結剛玉磨料產品的主要成分為氧化鋁，而中國河南區(qū)域氧化鋁資源豐富，但是新產品售價很高，國際品牌產品售價高達20萬元/噸，而且不對中國的磨具生產企業(yè)銷售，往往需要曲線轉由中間路徑獲得。國內相似性能產品的生產企業(yè)少、產品合格率低，售價高達6～12萬元/噸。所以對新型燒結剛玉磨料制備技術進行進一步的研究很有必要。

3 新型燒結剛玉磨料國內研究現(xiàn)狀及展望

作為地處氧化鋁資源豐富的河南省地域的科技人員，如果將新型燒結剛玉磨料的生產技術本土化，對于推動地方的經濟發(fā)展和科技創(chuàng)新意義深遠。在進行市場和文獻調研的過程中獲悉，國內的一些高校和研究機構早在上世紀90年代后期就開始了對新型燒結剛玉磨料的研究，比如，岳隆明于1998年發(fā)表了論文《新型陶瓷剛玉磨料CJY9106的研制》；葉偉昌于1998發(fā)表過簡訊《新一代陶瓷剛玉SG磨料》，聲稱“新一代以溶膠—凝膠工藝合成、以燒結法制成的陶瓷剛玉SG磨料已由七砂集團公司開發(fā)成功”；李志宏在服務于鄭州工業(yè)高等?？茖W校時于2000年發(fā)表了論文《陶瓷剛玉磨料制造及應用進展》、《陶瓷剛玉磨具制造及其磨削應用》，服務于天津大學后的2006年發(fā)表了 《燒結添加劑和晶種對新型陶瓷剛玉磨料燒結的影響》，2007年發(fā)表了 《陶瓷剛玉磨料行星磨干法造粒研究》、《燒結溫度對陶瓷剛玉磨料性能的影響》、《MgO和SiO2燒結添加劑對陶瓷剛玉磨料性能的影響》；中國鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院的陳瑋于2002年發(fā)表了論文《微晶氧化鋁磨料的特性及制造》，河南工業(yè)大學的徐三魁于2006年發(fā)表了論文《超微晶氧化鋁磨料的研究》，于2007年發(fā)表了《超微晶剛玉磨料的生產技術及應用》［1～10］。

業(yè)界經過近二十年的科研探索和研究，有一些論文和專利資料問世，但是我國自主知識產權的新型燒結剛玉磨料制備技術仍不是十分成熟，產品生產狀況令人擔憂。據(jù)悉，目前市場上在售的有山東魯信高新公司生產的產品和上海度朔公司生產的產品和鄭州玉發(fā)的CA磨料產品。這些產品售價不菲，但其產品性能和質量與進口產品相比仍有較大的差距。

我司與白鴿磨料磨具有限公司共同組成的研究團隊，汲取他人的成功經驗和智慧，擬以更加簡潔的工藝技術路線，融入等靜壓與微波燒結技術，制備性能可靠、技術和原料本土化的新型燒結陶瓷剛玉磨料產品。

［1］岳隆明.新型陶瓷剛玉磨料CJY9106的研制［J］.成都大學學報（自然科學版），1998（4）：5～12.

［2］李志宏，詹欲生.陶瓷剛玉磨料制造及應用進展［J］.金剛石與磨料磨具工程，2000（3）：37～38.

［3］李志宏，趙松泉.陶瓷剛玉磨具制造及其磨削應用［J］.金剛石與磨料磨具工程，2000（4）：29～33.

［4］陳瑋，尹周瀾，周海龍，等.微晶氧化鋁磨料的特性及制造［J］.輕金屬，2002（12）：9～11.

［5］張云浩，李志宏，朱玉梅.燒結添加劑和晶種對新型陶瓷剛玉磨料燒結的影響［J］.金剛石與磨料磨具工程，2006（5）：74～76.

［6］李劍，李志宏，崔希文，等.陶瓷剛玉磨料行星磨干法造粒研究［J］.金剛石與磨料磨具工程，2007（4）：55～58.

［7］張云浩，李志宏，朱玉梅.MgO和SiO2燒結添加劑對陶瓷剛玉磨料性能的影響［J］.稀有金屬材料與工程，2007，36（s1）：235～237.

［8］李文學，李志宏，朱玉梅，等.燒結溫度對陶瓷剛玉磨料性能的影響［J］.金剛石與磨料磨具工程，2007（5）：68～70.

［9］徐三魁，趙建昌.超微晶陶瓷氧化鋁磨料的研究［J］.金剛石與磨料磨具工程，2006（6）：71～73.

［10］徐三魁，趙建昌，鄒文俊.超微晶剛玉磨料的生產技術及應用［J］.金剛石與磨料磨具工程，2007（2）：69～72.

作者介紹:邊華英，1971年生，女，現(xiàn)居鄭州，高級工程師，主要從事陶瓷材料和新型建材研究工作?；痦椖浚罕菊n題為河南省科學院預先研究經費項目，等靜壓工藝在微晶剛玉磨料制備中的應用研究。