一、前言
　　磨料是一種具有高硬度和一定機械強度的顆粒材料，用于制造磨具或直接用于研磨和拋光。磨料分天然和人造兩大類。天然磨料是自然礦物開采經(jīng)過加工而制成的磨料。目前，天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢，已不用于制作磨具，即或使用已經(jīng)不多。人造磨料是人工通過用有關(guān)礦物材料加上必須的材料進行加工而成的磨料。自人們發(fā)明的第一種人造磨料開始到現(xiàn)在至少已發(fā)明發(fā)展了近百種之多，應(yīng)用范圍愈來愈廣泛，其性能愈來愈優(yōu)越于天然磨料，隨著人造磨料不斷的發(fā)展和進步，磨削加工也得到了迅速的發(fā)展和提高，由于磨具的不斷發(fā)展和性能的不斷提高，磨削加工的水平也得到了發(fā)展和提高。當然從另一方面而言，今天磨削加工已走上專用、精密、強力高效以及節(jié)能、低碳、可持續(xù)發(fā)展的道路，磨料磨具要適應(yīng)這種發(fā)展要求，就必須具有與之相適應(yīng)的材料、工藝、理論、研發(fā)能力等方面各項工作的相輔相成、互相依賴、互相促進、互相提高。
　　無機高分子結(jié)合劑燒結(jié)、堆積磨料的制造不僅是在對國內(nèi)外燒結(jié)磨料、磨削機理上的深入研究、對比的基礎(chǔ)上，同時有別于國外燒結(jié)磨料，提出無機高分子結(jié)合劑燒結(jié)、堆積磨料自己的應(yīng)用磨削觀，即人造磨料向高韌性和廣泛性兩個方向發(fā)展的趨勢。它能為我國磨料磨具制品的質(zhì)量大幅提升，提供一種節(jié)能、高效、低碳與經(jīng)濟性的應(yīng)用方法與前沿方向。
　　
　　二、國外燒結(jié)、堆積磨料的發(fā)展及特點:
　　1981年美國3M公司工業(yè)磨料部推出了一種牌號為“Cubitron”的陶瓷剛玉磨料。其韌性是普通剛玉的2倍以上，磨削性能優(yōu)于大多數(shù)普通磨料，并且它不是像其它剛玉磨料在電弧爐中熔煉而成，而是在一定溫度下燒結(jié)而成。八十年代中期，諾頓公司開發(fā)出了一種SG（商標名）磨料，它也是一種陶瓷剛玉磨科，性能與Cubitron磨料相似，其實，這兩種磨料都是采用一種俗稱為溶膠–凝膠（Sol–gel，簡稱SG）工藝的化學陶瓷工藝制造的。SG磨料也因此得名，其工藝過程是：配制A13O2?H2O的水溶膠體，經(jīng)凝膠化后，干燥固化，再破碎成顆粒，最后燒結(jié)成磨料。由于在溶膠-凝膠化過程中常使用引晶劑（或稱晶種），SG工藝也常稱作“引晶凝膠工藝”（Seeded ge1）。SG作為一種工藝并不是八十年代才出現(xiàn)的，在1963年，Bugosh就獲得了用SG工藝制造致密的Al2O3的專利，用溶膠–凝膠（SG）工藝制造氧化物陶瓷在陶瓷工業(yè)上也是很普遍的，只是到了80年代，SG工藝才被用于磨料生產(chǎn)，SG磨料磨具也開始用于工業(yè)加工領(lǐng)域。
　　由于SG磨料顆粒是由大量亞微米級的A12O3晶體燒結(jié)而成，在磨削時能不斷破裂并暴露出新的切削，因此其自銳性特別好。其磨削性能明顯優(yōu)于普通剛玉，主要表現(xiàn)為它自身就像一個小的陶瓷磨具，耐磨、自銳性好、磨除率高、磨削比大等優(yōu)點；但是，在高速磨削中，由于速度高導(dǎo)致磨削力下降，而SG磨料恰恰在低磨削力情況下無法發(fā)生晶面分解，也就是說，其在自銳性方面的優(yōu)勢無法體現(xiàn)出來。為此，圣戈班又推出一種NQ磨料(NORTON QUANTUM)，它克服了SG磨料不適用低磨削力的弱點，在內(nèi)圓磨、齒輪磨等應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢。在先進磨料的發(fā)展的過程中，還有重要的一點是，1994年德國Junker公司Erwin Junker先生開發(fā)并取得專利的一種先進的高速磨削技術(shù)快速點磨削(Quick–point Grinding)的理論出現(xiàn)，就使得人們在通過在對SG磨料顆粒性能了解、認識的基礎(chǔ)之上，提出通過把多層小磨料顆粒粘在一起形成一個磨粒團磨料（這些磨粒主要是氧化鋁（棕剛玉）或碳化硅）的點式磨削，通過試驗，這些磨粒集團磨料在磨具磨削的過程當中顆粒就一點一點磨損，形成的多層磨料，大大提高了使用壽命，施工件表面達到一致的光潔度，同時提供穩(wěn)定的磨削，與SG相同，這些磨料團本身也屬于陶瓷燒結(jié)剛玉，唯一不同在于磨料顆粒形狀的存在形式，這種獨特的形式不僅能解決在高磨削力的情況下使用，還能在較小磨削力情況下產(chǎn)生較好的自銳性，當磨料受到磨削力作用時，它的鈍化部分會沿著晶面分解，新的鋒口隨即出現(xiàn)并參與到切削作用中，自銳性的功效得以體現(xiàn)。這些就是現(xiàn)在所謂堆積磨料、陶瓷磨料產(chǎn)品的最重要的特點。
　　
　　三、無機高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料中的制造工藝：
　　無機高分子結(jié)合劑燒結(jié)、堆積磨料的制造工藝中總的指導(dǎo)原則是用無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉，再按照設(shè)計的組織結(jié)構(gòu)做成磨料團（參考新型、高效、專用、重負荷強力和精密無機高分子磨具的制作中無機高分子結(jié)合劑制作磨具的設(shè)計原則和方法），然后再由這些磨料團應(yīng)用在固結(jié)磨具或涂附磨具上。無機高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料制造工藝是首先將無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉、造粒、干燥、燒結(jié)固化或?qū)o機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉、干燥、燒結(jié)固化再破碎成為磨料。差別是前一種方法不存在浪費，材料可回收利用，具體制造工藝如下：
　　1、無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉：
　　無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉，這一過程主要是將無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合均勻制成懸浮體。因為無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合時，剛玉或碳化硅微粉比表面積很大，無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉不宜混合均勻，故而，按照設(shè)計的組織結(jié)構(gòu)做成的無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合體，往往要加入適量的水形成糊狀，使得無機高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉親潤充分，之后加熱風活化混煉。
　　2、預(yù)破碎：
　　為了燒結(jié)出一定形狀和尺寸的磨料，在燒結(jié)工序前需把混煉后的塊狀固體破碎成一定大小的顆粒，或者用切割、擠壓 模壓等方法加工成需要的形狀和尺寸（如用壓面機條擠壓、切割或用高速分散機在加熱風條件下造成粒狀）。成粒后篩分選出可燒結(jié)成磨料的有用顆粒，篩分出的太大的顆粒應(yīng)重新成粒，太小的顆粒則可以重新制成水化再生產(chǎn)。
　　3、干燥固化：
　　將切割、擠壓 模壓等方法加工成的顆粒干燥。熱風溫度一般在50～70℃，應(yīng)注意不要使溫度高于起蒸汽時的溫度，以免最終燒結(jié)成的磨料氣孔率高、硬度降低。經(jīng)干燥過程除去無機高分子結(jié)合劑中90％以上的自由狀態(tài)水，干燥后顆粒結(jié)構(gòu)致密，強度很高。
　　4、燒結(jié)固化成磨料：
　　把干燥固化后的磨料顆粒在以下溫控點保溫：90℃、95℃、100℃、120℃、150～180℃在每個溫控點的控溫時間以顆粒內(nèi)的結(jié)合水也大部分蒸發(fā)掉為基準。
　　
　　四、無機高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料的物理化學性質(zhì)：
　　無機高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料的韌性特別好，是普通剛玉的2倍以上，其硬度范圍很寬。實際上，按照設(shè)計的組織結(jié)構(gòu)各異和制造過程中的細微差異，它沒有一個準確的而是系列的韌性和硬度值。表1是無機高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料（此處簡稱為無機磨料）與其它磨料所作的對比。