摘要 鄭州威源新材料有限公司郭志邦“AZ-40鋯剛玉磨料的應用”以下是根據報告PPT整理內容:AZ-40鋯剛玉磨料性能好壞的判斷指標:&nbs
以下是根據報告PPT整理內容:
AZ-40鋯剛玉磨料性能好壞的判斷指標:
1、微晶結構和尺寸
2、氧化鋯含量
3、粒度組成
4、堆積密度
微晶結構和尺寸
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結構和微晶尺寸是最主要的性能指標。它決定著磨料的質量是否穩定、自銳性是否好,使用壽命是否長。
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結構是否完美、微晶尺寸是否足夠小,主要取決于磨料冶煉時冷卻速度的快慢。冷卻速度快,磨料的共晶體的微晶結構就好,相分離就少,微晶尺寸也小;否則冷卻速度慢,磨料的共晶體的結構就差,相分離就多,同時微晶尺寸也大。
AZ-40鋯剛玉在熔點附近的晶體生長速度為11.1μm/s。
完美的微晶均相結構
AZ-40鋯剛玉磨料性能好壞的判斷指標:
1、微晶結構和尺寸
2、氧化鋯含量
3、粒度組成
4、堆積密度
微晶結構和尺寸
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結構和微晶尺寸是最主要的性能指標。它決定著磨料的質量是否穩定、自銳性是否好,使用壽命是否長。
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結構是否完美、微晶尺寸是否足夠小,主要取決于磨料冶煉時冷卻速度的快慢。冷卻速度快,磨料的共晶體的微晶結構就好,相分離就少,微晶尺寸也小;否則冷卻速度慢,磨料的共晶體的結構就差,相分離就多,同時微晶尺寸也大。
AZ-40鋯剛玉在熔點附近的晶體生長速度為11.1μm/s。
完美的微晶均相結構
![](http://www.cncaa.org/photo/2016/05-30/dbv201605301130551276.jpg)
![](http://www.cncaa.org/photo/2016/05-30/jof201605301131056719.jpg)
AZ-40鋯剛玉共晶體世界最好水平平均是12μm,冷卻速度約93度/秒;
鄭州威源公司利用的是王博士擁有自主知識產權的冷卻技術,冷卻速度大于100度/秒;共晶體最小尺寸10μm。
氧化鋯含量
氧化鋯含量是否穩定,是判斷AZ-40鋯剛玉磨料質量是否穩定的最重要指標;
產品磨削性能波動的根本原因是磨料硬度和韌性的變化;
硬度和韌性變化的原因是顯微結構的變化;
顯微結構變化的原因是相分離引起的顆粒相增韌增強或者應力集中;
因此,穩定產品質量的關鍵是控制相分離;
理想的相分離分數應小于5% ,均相按95% 計算,若分離相為氧化鋁,氧化鋯含量為38% ;若分離相為氧化鋯,氧化鋯含量為43%。 所以好的AZ-40鋯剛玉磨料的氧化鋯含量應在38%~43%;
威源公司的AZ-40鋯剛玉磨料的氧化鋯含量控制在39%~41%;
實驗證明氧化鋯含量相差5%,產品磨削性能相差40%;
氧化鋯含量的測試方法
1、苦杏仁酸重量法:準確率81%;
2、X射線熒光光譜法:準確率89%;
3、能量色散X光譜儀法:原上海XX大學發明,后經過我公司王博士進一步開發、試驗,用40個標準樣品校樣,經數學擬合分析,才完善的測試方法。準確率98%;
4、威源公司規定對每一爐的AZ-40鋯剛玉磨料都要進行氧化鋯含量的測試,沒有達到39%~41%標準的重新回爐冶煉。所以威源公司出廠的AZ-40鋯剛玉磨料的含量都是很穩定的,也就是說我們的產品質量也是很穩定的;
粒度組成
AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成和國標是有差別的。知名品牌的AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成相比國標,P80及以粗粒度號的粗粒、基本粒要高些;P100及以細粒度號是一致的;
威源公司的AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成相比國標,P150及以粗粒度號的粗粒、基本粒都要高些。
威源公司采用了一種先進的制粒工藝,能滿足用戶對粒度組成的特殊要求。特殊的粒度組成在一些特殊的使用領域具有較大優勢;
堆積密度
堆積密度測試的是磨料的長徑比;
磨料的使用范圍不同,對磨料長徑比要求也不一樣;
對于紙基和薄膜產品,長徑比越大,切削速度越快,磨削壽命越長。而對于重負荷磨削,長徑比接近1時才比較耐磨。 所以說對粗粒度布基鋯剛玉砂帶,片狀越多越不耐磨;
威源公司花費40萬購置一臺激光粒度儀,不僅能測粒徑分布,還能測長徑比。對磨料的使用有很大的指導作用;
AZ-40鋯剛玉磨料的應用范圍
AZ-40鋯剛玉磨料的研發原本是針對不銹鋼和鈦合金的磨削而設計的,但現在的使用范圍越來越大,在不斷地延伸;
涂附磨具方面:布基、紙基、薄膜、無紡布、鋼紙砂盤等。布基鋯剛玉產品不僅用來做砂帶,做砂頁盤的比重越來越大;
固結磨具方面:磨路軌砂輪、切割片、角磨片等;
原材料的選擇
只有好的磨料,沒有其它好的原材料配合,發揮不出鋯剛玉磨料的全部性能,也做不出好的鋯剛玉產品;
在固結磨具方面,沒有好的粘結劑、不添加好的偶聯劑,鋯剛玉磨料顆粒是很難把持住的,這樣做出來的產品同棕剛玉沒有太大的差別;
在涂附磨具方面,如果不采用粘結性能好的、耐高溫的樹脂,沒有好的涂層配方,這樣做出來的砂帶,雖然比棕剛玉要好一些,但不可能達到國外產品的水平;
制造過程中應該注意的問題 (僅以布基砂帶為例)
鄭州威源公司利用的是王博士擁有自主知識產權的冷卻技術,冷卻速度大于100度/秒;共晶體最小尺寸10μm。
氧化鋯含量
氧化鋯含量是否穩定,是判斷AZ-40鋯剛玉磨料質量是否穩定的最重要指標;
產品磨削性能波動的根本原因是磨料硬度和韌性的變化;
硬度和韌性變化的原因是顯微結構的變化;
顯微結構變化的原因是相分離引起的顆粒相增韌增強或者應力集中;
因此,穩定產品質量的關鍵是控制相分離;
理想的相分離分數應小于5% ,均相按95% 計算,若分離相為氧化鋁,氧化鋯含量為38% ;若分離相為氧化鋯,氧化鋯含量為43%。 所以好的AZ-40鋯剛玉磨料的氧化鋯含量應在38%~43%;
威源公司的AZ-40鋯剛玉磨料的氧化鋯含量控制在39%~41%;
實驗證明氧化鋯含量相差5%,產品磨削性能相差40%;
氧化鋯含量的測試方法
1、苦杏仁酸重量法:準確率81%;
2、X射線熒光光譜法:準確率89%;
3、能量色散X光譜儀法:原上海XX大學發明,后經過我公司王博士進一步開發、試驗,用40個標準樣品校樣,經數學擬合分析,才完善的測試方法。準確率98%;
4、威源公司規定對每一爐的AZ-40鋯剛玉磨料都要進行氧化鋯含量的測試,沒有達到39%~41%標準的重新回爐冶煉。所以威源公司出廠的AZ-40鋯剛玉磨料的含量都是很穩定的,也就是說我們的產品質量也是很穩定的;
粒度組成
AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成和國標是有差別的。知名品牌的AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成相比國標,P80及以粗粒度號的粗粒、基本粒要高些;P100及以細粒度號是一致的;
威源公司的AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成相比國標,P150及以粗粒度號的粗粒、基本粒都要高些。
威源公司采用了一種先進的制粒工藝,能滿足用戶對粒度組成的特殊要求。特殊的粒度組成在一些特殊的使用領域具有較大優勢;
堆積密度
堆積密度測試的是磨料的長徑比;
磨料的使用范圍不同,對磨料長徑比要求也不一樣;
對于紙基和薄膜產品,長徑比越大,切削速度越快,磨削壽命越長。而對于重負荷磨削,長徑比接近1時才比較耐磨。 所以說對粗粒度布基鋯剛玉砂帶,片狀越多越不耐磨;
威源公司花費40萬購置一臺激光粒度儀,不僅能測粒徑分布,還能測長徑比。對磨料的使用有很大的指導作用;
AZ-40鋯剛玉磨料的應用范圍
AZ-40鋯剛玉磨料的研發原本是針對不銹鋼和鈦合金的磨削而設計的,但現在的使用范圍越來越大,在不斷地延伸;
涂附磨具方面:布基、紙基、薄膜、無紡布、鋼紙砂盤等。布基鋯剛玉產品不僅用來做砂帶,做砂頁盤的比重越來越大;
固結磨具方面:磨路軌砂輪、切割片、角磨片等;
原材料的選擇
只有好的磨料,沒有其它好的原材料配合,發揮不出鋯剛玉磨料的全部性能,也做不出好的鋯剛玉產品;
在固結磨具方面,沒有好的粘結劑、不添加好的偶聯劑,鋯剛玉磨料顆粒是很難把持住的,這樣做出來的產品同棕剛玉沒有太大的差別;
在涂附磨具方面,如果不采用粘結性能好的、耐高溫的樹脂,沒有好的涂層配方,這樣做出來的砂帶,雖然比棕剛玉要好一些,但不可能達到國外產品的水平;
制造過程中應該注意的問題 (僅以布基砂帶為例)
![](http://www.cncaa.org/photo/2016/05-30/iei201605301138294426.jpg)
布基處理
拉伸張力要足夠大,溫度160℃左右;
熱定型最關鍵,溫度210 ℃左右;定型后的布基強度一般會增加30%左右;
處理好的布基必須能耐溫125℃,必須測定在125℃時的伸長與剝離強度等指標;
斷裂強度>3500N/5cm;斷裂延伸<15%;600N延伸< 1%;剝離強度> 280N/5cm;
植砂
粗粒度采用兩次植砂方式,先重力植半脆剛玉或煅燒剛玉,后靜電植鋯剛玉;
兩次植砂比值 重力:靜電=35%~50%:50%~65%;
細粒度采用磨料混合的靜電植砂方式;
AZ-40鋯剛玉的導電系數同其它剛玉類相比要差些,混合磨料靜電植砂時,后上去的是鋯剛玉,磨削時發揮作用的依然是鋯剛玉,所以混合靜電植砂不失為一種好方法。
要想達到鋯剛玉磨料的靜電植砂工藝數量,靜電植砂室的溫度、濕度做一些合理調整很關鍵;
粘結劑(底膠 復膠 涂層)
從模型可以看出,從底膠、復膠到涂層磨削時溫度是逐漸上升的,從125 ℃逐漸到1000 ℃;
作為底膠的酚醛樹脂,耐熱溫度要達到250 ℃,更重要是考慮它的粘結性和剝離強度。是否掉砂底膠的選擇起關鍵作用;
復膠既要考慮它的粘結強度,更主要的是考慮它的耐熱性能;
涂層主要起潤滑、降溫作用。普通涂層的主要原材料是硬脂酸鹽,再添加樹脂和一些特殊材料。不同生產廠家的涂層配方都有各自的獨特性;
AZ-40鋯剛玉磨料的后處理
拉伸張力要足夠大,溫度160℃左右;
熱定型最關鍵,溫度210 ℃左右;定型后的布基強度一般會增加30%左右;
處理好的布基必須能耐溫125℃,必須測定在125℃時的伸長與剝離強度等指標;
斷裂強度>3500N/5cm;斷裂延伸<15%;600N延伸< 1%;剝離強度> 280N/5cm;
植砂
粗粒度采用兩次植砂方式,先重力植半脆剛玉或煅燒剛玉,后靜電植鋯剛玉;
兩次植砂比值 重力:靜電=35%~50%:50%~65%;
細粒度采用磨料混合的靜電植砂方式;
AZ-40鋯剛玉的導電系數同其它剛玉類相比要差些,混合磨料靜電植砂時,后上去的是鋯剛玉,磨削時發揮作用的依然是鋯剛玉,所以混合靜電植砂不失為一種好方法。
要想達到鋯剛玉磨料的靜電植砂工藝數量,靜電植砂室的溫度、濕度做一些合理調整很關鍵;
粘結劑(底膠 復膠 涂層)
從模型可以看出,從底膠、復膠到涂層磨削時溫度是逐漸上升的,從125 ℃逐漸到1000 ℃;
作為底膠的酚醛樹脂,耐熱溫度要達到250 ℃,更重要是考慮它的粘結性和剝離強度。是否掉砂底膠的選擇起關鍵作用;
復膠既要考慮它的粘結強度,更主要的是考慮它的耐熱性能;
涂層主要起潤滑、降溫作用。普通涂層的主要原材料是硬脂酸鹽,再添加樹脂和一些特殊材料。不同生產廠家的涂層配方都有各自的獨特性;
AZ-40鋯剛玉磨料的后處理
磨料整形:對細粒度,在一些特殊用途,作用非常明顯;
涂層處理:增加磨料和粘結劑的結合力。
鋯剛玉砂帶磨削參數選擇
涂層處理:增加磨料和粘結劑的結合力。
鋯剛玉砂帶磨削參數選擇
![](http://www.cncaa.org/photo/2016/05-30/zdj201605301138584063.jpg)
切削量不宜過大;
壓力要足夠大;
速度根據工件的材質硬度來定,磨料和工件差別越大,速度可以越高。不銹鋼30m/s左右、鈦合金15m/s左右;
磨削區域溫度最好大于400 ℃;
在650℃時,鋯剛玉有個相變,從四方相到單斜相,體積增加較大,這也是鋯剛玉磨料為什么不能做陶瓷砂輪 的原因(燒成溫度大于1000 ℃左右),多用來做樹脂砂輪(固化溫度小于150 ℃ );
壓力要足夠大;
速度根據工件的材質硬度來定,磨料和工件差別越大,速度可以越高。不銹鋼30m/s左右、鈦合金15m/s左右;
磨削區域溫度最好大于400 ℃;
在650℃時,鋯剛玉有個相變,從四方相到單斜相,體積增加較大,這也是鋯剛玉磨料為什么不能做陶瓷砂輪 的原因(燒成溫度大于1000 ℃左右),多用來做樹脂砂輪(固化溫度小于150 ℃ );
![](http://www.cncaa.org/photo/2016/05-30/zuo201605301139506649.jpg)
AZ-40鋯剛玉和AZ-25鋯剛玉的區別
下圖為AZ-40鋯剛玉的顯微結構,是完全均相結構,可看做是水泥;
下圖為AZ-40鋯剛玉的顯微結構,是完全均相結構,可看做是水泥;
![](http://www.cncaa.org/photo/2016/05-30/jow201605301127015194.jpg)
下圖為AZ-25鋯剛玉的顯微結構,有共晶體、有析出。可看做水泥和沙子;
![](http://www.cncaa.org/photo/2016/05-30/wvx201605301126474427.jpg)
AZ-25鋯剛玉的客觀韌性太大,是不能用來作砂帶的,只能用來作重負荷砂輪;
AZ-40鋯剛玉磨料的生產,是氧化鋯和氧化鋁在1900 ℃以上溫度熔融,然后冷卻至共晶點時形成共晶體,我們用的就是這種共晶體;
好的鋯剛玉磨料標準:最小的晶體尺寸、最小的晶棒、最小的晶體間隙及最少的相分離;前兩者是保證最好的自銳性的,最少的相分離是保證質量穩定的。
AZ-40鋯剛玉磨料的生產,是氧化鋯和氧化鋁在1900 ℃以上溫度熔融,然后冷卻至共晶點時形成共晶體,我們用的就是這種共晶體;
好的鋯剛玉磨料標準:最小的晶體尺寸、最小的晶棒、最小的晶體間隙及最少的相分離;前兩者是保證最好的自銳性的,最少的相分離是保證質量穩定的。