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(yīng)用”以下是根據(jù)報(bào)告PPT整理內(nèi)容:AZ-40鋯剛玉磨料性能好壞的判斷指標(biāo):&nbs
以下是根據(jù)報(bào)告PPT整理內(nèi)容:
AZ-40鋯剛玉磨料性能好壞的判斷指標(biāo):
1、微晶結(jié)構(gòu)和尺寸
2、氧化鋯含量
3、粒度組成
4、堆積密度
微晶結(jié)構(gòu)和尺寸
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結(jié)構(gòu)和微晶尺寸是最主要的性能指標(biāo)。它決定著磨料的質(zhì)量是否穩(wěn)定、自銳性是否好,使用壽命是否長(zhǎng)。
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結(jié)構(gòu)是否完美、微晶尺寸是否足夠小,主要取決于磨料冶煉時(shí)冷卻速度的快慢。冷卻速度快,磨料的共晶體的微晶結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)就差,相分離就多,同時(shí)微晶尺寸也大。
AZ-40鋯剛玉在熔點(diǎn)附近的晶體生長(zhǎng)速度為11.1μm/s。
完美的微晶均相結(jié)構(gòu)
AZ-40鋯剛玉磨料性能好壞的判斷指標(biāo):
1、微晶結(jié)構(gòu)和尺寸
2、氧化鋯含量
3、粒度組成
4、堆積密度
微晶結(jié)構(gòu)和尺寸
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結(jié)構(gòu)和微晶尺寸是最主要的性能指標(biāo)。它決定著磨料的質(zhì)量是否穩(wěn)定、自銳性是否好,使用壽命是否長(zhǎng)。
AZ-40鋯剛玉磨料的共晶體的微晶結(jié)構(gòu)是否完美、微晶尺寸是否足夠小,主要取決于磨料冶煉時(shí)冷卻速度的快慢。冷卻速度快,磨料的共晶體的微晶結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)就差,相分離就多,同時(shí)微晶尺寸也大。
AZ-40鋯剛玉在熔點(diǎn)附近的晶體生長(zhǎng)速度為11.1μm/s。
完美的微晶均相結(jié)構(gòu)


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(shí)產(chǎn)權(quán)的冷卻技術(shù),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(wěn)定,是判斷AZ-40鋯剛玉磨料質(zhì)量是否穩(wěn)定的最重要指標(biāo);
產(chǎn)品磨削性能波動(dòng)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(jié)構(gòu)的變化;
顯微結(jié)構(gòu)變化的原因是相分離引起的顆粒相增韌增強(qiáng)或者應(yīng)力集中;
因此,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵是控制相分離;
理想的相分離分?jǐn)?shù)應(yīng)小于5% ,均相按95% 計(jì)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(yīng)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(shí)驗(yàn)證明氧化鋯含量相差5%,產(chǎn)品磨削性能相差40%;
氧化鋯含量的測(cè)試方法
1、苦杏仁酸重量法:準(zhǔn)確率81%;
2、X射線熒光光譜法:準(zhǔn)確率89%;
3、能量色散X光譜儀法:原上海XX大學(xué)發(fā)明,后經(jīng)過我公司王博士進(jìn)一步開發(fā)、試驗(yàn),用40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品校樣,經(jīng)數(shù)學(xué)擬合分析,才完善的測(cè)試方法。準(zhǔn)確率98%;
4、威源公司規(guī)定對(duì)每一爐的AZ-40鋯剛玉磨料都要進(jìn)行氧化鋯含量的測(cè)試,沒有達(dá)到39%~41%標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)定的,也就是說我們的產(chǎn)品質(zhì)量也是很穩(wěn)定的;
粒度組成
AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成和國(guó)標(biāo)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(guó)標(biāo),P80及以粗粒度號(hào)的粗粒、基本粒要高些;P100及以細(xì)粒度號(hào)是一致的;
威源公司的AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成相比國(guó)標(biāo),P150及以粗粒度號(hào)的粗粒、基本粒都要高些。
威源公司采用了一種先進(jìn)的制粒工藝,能滿足用戶對(duì)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(lǐng)域具有較大優(yōu)勢(shì);
堆積密度
堆積密度測(cè)試的是磨料的長(zhǎng)徑比;
磨料的使用范圍不同,對(duì)磨料長(zhǎng)徑比要求也不一樣;
對(duì)于紙基和薄膜產(chǎn)品,長(zhǎng)徑比越大,切削速度越快,磨削壽命越長(zhǎng)。而對(duì)于重負(fù)荷磨削,長(zhǎng)徑比接近1時(shí)才比較耐磨。 所以說對(duì)粗粒度布基鋯剛玉砂帶,片狀越多越不耐磨;
威源公司花費(fèi)40萬購置一臺(tái)激光粒度儀,不僅能測(cè)粒徑分布,還能測(cè)長(zhǎng)徑比。對(duì)磨料的使用有很大的指導(dǎo)作用;
AZ-40鋯剛玉磨料的應(yīng)用范圍
AZ-40鋯剛玉磨料的研發(fā)原本是針對(duì)不銹鋼和鈦合金的磨削而設(shè)計(jì)的,但現(xiàn)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(chǎn)品不僅用來做砂帶,做砂頁盤的比重越來越大;
固結(jié)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(fā)揮不出鋯剛玉磨料的全部性能,也做不出好的鋯剛玉產(chǎn)品;
在固結(jié)磨具方面,沒有好的粘結(jié)劑、不添加好的偶聯(lián)劑,鋯剛玉磨料顆粒是很難把持住的,這樣做出來的產(chǎn)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(jié)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(dá)到國(guó)外產(chǎn)品的水平;
制造過程中應(yīng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的冷卻技術(shù),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(wěn)定,是判斷AZ-40鋯剛玉磨料質(zhì)量是否穩(wěn)定的最重要指標(biāo);
產(chǎn)品磨削性能波動(dòng)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(jié)構(gòu)的變化;
顯微結(jié)構(gòu)變化的原因是相分離引起的顆粒相增韌增強(qiáng)或者應(yīng)力集中;
因此,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵是控制相分離;
理想的相分離分?jǐn)?shù)應(yīng)小于5% ,均相按95% 計(jì)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(yīng)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(shí)驗(yàn)證明氧化鋯含量相差5%,產(chǎn)品磨削性能相差40%;
氧化鋯含量的測(cè)試方法
1、苦杏仁酸重量法:準(zhǔn)確率81%;
2、X射線熒光光譜法:準(zhǔn)確率89%;
3、能量色散X光譜儀法:原上海XX大學(xué)發(fā)明,后經(jīng)過我公司王博士進(jìn)一步開發(fā)、試驗(yàn),用40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品校樣,經(jīng)數(shù)學(xué)擬合分析,才完善的測(cè)試方法。準(zhǔn)確率98%;
4、威源公司規(guī)定對(duì)每一爐的AZ-40鋯剛玉磨料都要進(jìn)行氧化鋯含量的測(cè)試,沒有達(dá)到39%~41%標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)定的,也就是說我們的產(chǎn)品質(zhì)量也是很穩(wěn)定的;
粒度組成
AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成和國(guó)標(biāo)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(guó)標(biāo),P80及以粗粒度號(hào)的粗粒、基本粒要高些;P100及以細(xì)粒度號(hào)是一致的;
威源公司的AZ-40鋯剛玉磨料的粒度組成相比國(guó)標(biāo),P150及以粗粒度號(hào)的粗粒、基本粒都要高些。
威源公司采用了一種先進(jìn)的制粒工藝,能滿足用戶對(duì)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(lǐng)域具有較大優(yōu)勢(shì);
堆積密度
堆積密度測(cè)試的是磨料的長(zhǎng)徑比;
磨料的使用范圍不同,對(duì)磨料長(zhǎng)徑比要求也不一樣;
對(duì)于紙基和薄膜產(chǎn)品,長(zhǎng)徑比越大,切削速度越快,磨削壽命越長(zhǎng)。而對(duì)于重負(fù)荷磨削,長(zhǎng)徑比接近1時(shí)才比較耐磨。 所以說對(duì)粗粒度布基鋯剛玉砂帶,片狀越多越不耐磨;
威源公司花費(fèi)40萬購置一臺(tái)激光粒度儀,不僅能測(cè)粒徑分布,還能測(cè)長(zhǎng)徑比。對(duì)磨料的使用有很大的指導(dǎo)作用;
AZ-40鋯剛玉磨料的應(yīng)用范圍
AZ-40鋯剛玉磨料的研發(fā)原本是針對(duì)不銹鋼和鈦合金的磨削而設(shè)計(jì)的,但現(xiàn)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(chǎn)品不僅用來做砂帶,做砂頁盤的比重越來越大;
固結(jié)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(fā)揮不出鋯剛玉磨料的全部性能,也做不出好的鋯剛玉產(chǎn)品;
在固結(jié)磨具方面,沒有好的粘結(jié)劑、不添加好的偶聯(lián)劑,鋯剛玉磨料顆粒是很難把持住的,這樣做出來的產(chǎn)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(jié)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(dá)到國(guó)外產(chǎn)品的水平;
制造過程中應(yīng)該注意的問題 (僅以布基砂帶為例)

布基處理
拉伸張力要足夠大,溫度160℃左右;
熱定型最關(guān)鍵,溫度210 ℃左右;定型后的布基強(qiáng)度一般會(huì)增加30%左右;
處理好的布基必須能耐溫125℃,必須測(cè)定在125℃時(shí)的伸長(zhǎng)與剝離強(qiáng)度等指標(biāo);
斷裂強(qiáng)度>3500N/5cm;斷裂延伸<15%;600N延伸< 1%;剝離強(qiáng)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(xì)粒度采用磨料混合的靜電植砂方式;
AZ-40鋯剛玉的導(dǎo)電系數(shù)同其它剛玉類相比要差些,混合磨料靜電植砂時(shí),后上去的是鋯剛玉,磨削時(shí)發(fā)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(dá)到鋯剛玉磨料的靜電植砂工藝數(shù)量,靜電植砂室的溫度、濕度做一些合理調(diào)整很關(guān)鍵;
粘結(jié)劑(底膠 復(fù)膠 涂層)
從模型可以看出,從底膠、復(fù)膠到涂層磨削時(shí)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(dá)到250 ℃,更重要是考慮它的粘結(jié)性和剝離強(qiáng)度。是否掉砂底膠的選擇起關(guān)鍵作用;
復(fù)膠既要考慮它的粘結(jié)強(qiáng)度,更主要的是考慮它的耐熱性能;
涂層主要起潤(rùn)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(chǎn)廠家的涂層配方都有各自的獨(dú)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(guān)鍵,溫度210 ℃左右;定型后的布基強(qiáng)度一般會(huì)增加30%左右;
處理好的布基必須能耐溫125℃,必須測(cè)定在125℃時(shí)的伸長(zhǎng)與剝離強(qiáng)度等指標(biāo);
斷裂強(qiáng)度>3500N/5cm;斷裂延伸<15%;600N延伸< 1%;剝離強(qiáng)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(xì)粒度采用磨料混合的靜電植砂方式;
AZ-40鋯剛玉的導(dǎo)電系數(shù)同其它剛玉類相比要差些,混合磨料靜電植砂時(shí),后上去的是鋯剛玉,磨削時(shí)發(fā)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(dá)到鋯剛玉磨料的靜電植砂工藝數(shù)量,靜電植砂室的溫度、濕度做一些合理調(diào)整很關(guān)鍵;
粘結(jié)劑(底膠 復(fù)膠 涂層)
從模型可以看出,從底膠、復(fù)膠到涂層磨削時(shí)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(dá)到250 ℃,更重要是考慮它的粘結(jié)性和剝離強(qiáng)度。是否掉砂底膠的選擇起關(guān)鍵作用;
復(fù)膠既要考慮它的粘結(jié)強(qiáng)度,更主要的是考慮它的耐熱性能;
涂層主要起潤(rùn)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(chǎn)廠家的涂層配方都有各自的獨(dú)特性;
AZ-40鋯剛玉磨料的后處理
磨料整形:對(duì)細(xì)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(jié)劑的結(jié)合力。
鋯剛玉砂帶磨削參數(shù)選擇
涂層處理:增加磨料和粘結(jié)劑的結(jié)合力。
鋯剛玉砂帶磨削參數(shù)選擇

切削量不宜過大;
壓力要足夠大;
速度根據(jù)工件的材質(zhì)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(qū)域溫度最好大于400 ℃;
在650℃時(shí),鋯剛玉有個(gè)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(jù)工件的材質(zhì)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(qū)域溫度最好大于400 ℃;
在650℃時(shí),鋯剛玉有個(gè)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 ℃ );

AZ-40鋯剛玉和AZ-25鋯剛玉的區(qū)別
下圖為AZ-40鋯剛玉的顯微結(jié)構(gòu),是完全均相結(jié)構(gòu),可看做是水泥;
下圖為AZ-40鋯剛玉的顯微結(jié)構(gòu),是完全均相結(jié)構(gòu),可看做是水泥;

下圖為AZ-25鋯剛玉的顯微結(jié)構(gòu),有共晶體、有析出。可看做水泥和沙子;

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(fù)荷砂輪;
AZ-40鋯剛玉磨料的生產(chǎn),是氧化鋯和氧化鋁在1900 ℃以上溫度熔融,然后冷卻至共晶點(diǎn)時(shí)形成共晶體,我們用的就是這種共晶體;
好的鋯剛玉磨料標(biāo)準(zhǔn):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(zhì)量穩(wěn)定的。
AZ-40鋯剛玉磨料的生產(chǎn),是氧化鋯和氧化鋁在1900 ℃以上溫度熔融,然后冷卻至共晶點(diǎn)時(shí)形成共晶體,我們用的就是這種共晶體;
好的鋯剛玉磨料標(biāo)準(zhǔn):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(zhì)量穩(wěn)定的。