鉻剛玉 【行業(yè)必讀】剛玉（氧化鋁）的分類及應(yīng)用大全

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關(guān)于剛玉

隨著太陽(yáng)能硅晶片切割行業(yè)的興起，傳統(tǒng)超硬、耐高溫材料之一的碳化硅頓時(shí)成為超級(jí)磨料明星。因?yàn)榻饎偸⒎凵a(chǎn)的切割、磨削工具廣泛的應(yīng)用到五金、建筑、陶瓷、石材切割、拋光等領(lǐng)域，也使得金剛石粉體被普通百姓所熟知。

剛玉作為一種非常重要的磨料、耐高溫粉體材料，在普通人眼中卻顯得有些默默無(wú)聞，甚至是有些陌生。其實(shí)剛玉作為使用歷史悠久的超硬、耐高溫材料，至今仍然在各種工業(yè)領(lǐng)域中，發(fā)揮著重要的作用。

本文將簡(jiǎn)要的向讀者介紹剛玉的種類及其特點(diǎn)，以期能夠加深大家對(duì)剛玉家族各成員的認(rèn)識(shí)。

α型氧化鋁晶體叫做剛玉，常因含有不同的雜質(zhì)而呈現(xiàn)不同的顏色。剛玉一般呈帶藍(lán)或帶黃的灰色，有玻璃或金剛光澤，硬度僅次于金剛石和碳化硅，能耐高溫。

自然界存在天然的剛玉，紅寶石、藍(lán)寶石就是天然剛玉。

工業(yè)生產(chǎn)使用的剛玉多數(shù)是人工合成的，隨著加工工藝和摻雜的其它元素成份不同，剛玉可分為白剛玉、棕剛玉等多種類型。

下文將向大家介紹幾種常見的剛玉種類及其特性

1、白剛玉

白剛玉是以優(yōu)質(zhì)氧化鋁粉為原料，經(jīng)電熔提煉結(jié)晶而成， 純度高、自銳性好、耐酸堿腐蝕、耐高溫、熱態(tài)性能穩(wěn)定。

白剛玉硬度略高于棕剛玉，韌性稍低，純度高、自銳性好、磨削能力強(qiáng)、發(fā)熱量小、效率高、耐酸堿腐蝕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好。

用白剛玉粒度砂制成磨具，適用于磨削高碳鋼、高速鋼及不銹鋼等，白剛玉還可以用于精密鑄造和高級(jí)耐火材料。

2、棕剛玉

棕剛玉是以鋁礬土、無(wú)煙煤和鐵屑為原料，在電弧爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。

在冶煉過(guò)程中，無(wú)煙煤中的碳將礬土中的氧化硅、氧化鐵和氧化鈦等雜質(zhì)還原成金屬，這些金屬結(jié)合在一起成為鐵合金，由于其比重較剛玉熔液大而沉降至爐底，與剛玉熔液分離。僅有少量的雜質(zhì)夾雜在剛玉熔塊中。

棕剛玉的主要礦物成份為Al2O3，三方晶系，少量的礦物雜質(zhì)有：硅酸鈣、鈣斜長(zhǎng)石、富鋁紅柱石（又稱莫來(lái)石）、鈦化物、玻璃體及少量鐵合金等。

棕剛玉的抗破碎能力較強(qiáng)，抗氧化、抗腐蝕，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種用途廣泛的磨料。適用于磨削抗張強(qiáng)度高的金屬材料，如普通碳素鋼、硬青銅、合金鋼的細(xì)磨和精磨，磨加工螺紋和齒輪等。

3、鉻剛玉（又稱紅剛玉）

鉻剛玉的冶煉工藝與白剛玉相同，只是在冶煉過(guò)程中加入一定量的氧化鉻，呈淺紫色或玫瑰色。

鉻剛玉中由于引入Cr元素改善了磨料的韌性，其韌性較白剛玉高，而硬度與白剛玉相近，用于加工韌性較大的材料時(shí)，其加工效率比白剛玉高，并且工件表面的光潔度也較好。鉻剛玉適應(yīng)于加工韌性高的淬火鋼、合金鋼、精密量具及儀表零件等光潔度要求較高的工件。

4、微晶剛玉

微晶剛玉所采用的原材料及冶煉方法與棕剛玉基本相同，在停爐后立即把熔液通過(guò)流放或傾倒的方法倒入模子內(nèi)急速冷卻，因而得到微細(xì)結(jié)晶的集合體。

微晶剛玉在冶煉過(guò)程中，雜質(zhì)的還原程度較差，Al2O3含量為94%~96%，晶體尺寸一般在80~300微米，晶體占57%~85%，最大晶體尺寸不超過(guò)400~600微米。它具有強(qiáng)度高，韌性較大的特點(diǎn)。

適用于重負(fù)荷磨削，可以磨削不銹鋼、碳素鋼、軸承鋼以及特種球墨鑄鐵等材料，由于磨粒在磨削過(guò)程中呈微刃破碎狀態(tài)，也被用于精密磨削甚至鏡面磨削。

5、單晶剛玉

單晶剛玉是以礬土、無(wú)煙煤、鐵屑和黃鐵礦為原材料，在電弧爐內(nèi)共熔鉻剛玉，礬土中的氧化鐵、二氧化硅和氧化鈦先后被還原，并組成鐵合金從熔液中沉降至爐底。一小部分氧化鋁與碳、硫化亞鐵起復(fù)分解反應(yīng)，生成少量的硫化鋁填充在單晶顆粒之間，當(dāng)熔塊冷卻后放入水中時(shí)，硫化鋁被溶解，而被硫化鋁隔開的單晶剛玉即可分散開，成為自然粒度的磨料。

單晶剛玉呈灰白色，其顆粒形狀多為等積形，晶體內(nèi)不含雜質(zhì)，具有多棱角的切削刃，在同樣的磨削力作用下，所形成的力矩小于其它磨料，因此它不易折碎，機(jī)械強(qiáng)度較高，單顆?？箟簭?qiáng)度為22~38kg，而棕剛玉僅為10~20kg。

單晶剛玉由于有較高的硬度和韌性，所以切削能力較強(qiáng)，可用來(lái)加工工具鋼、合金鋼、不銹鋼、高鋇鋼等韌性大、硬度高的難磨材料。

6、鋯剛玉

鋯剛玉是以鋁氧粉和鋯英石為原料，在電弧爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成鉻剛玉，整個(gè)過(guò)程基本上是一個(gè)熔化再結(jié)晶的過(guò)程。

它是一種由α-Al2O3與ZrO2組成的共晶集合體，在冶煉過(guò)程中應(yīng)盡可能使兩種結(jié)晶相互交錯(cuò)構(gòu)成微晶型晶體。

鋯剛玉適用于高速重負(fù)荷磨削，可荒磨鑄鐵、鑄鋼、合金鋼和高速鋼等，特別適合于鈦合金、耐熱合金、高釩鋼、不銹鋼的磨加工。

7、鐠釹剛玉

鐠釹剛玉的制造工藝與白剛玉相似，其差異是在冶煉過(guò)程中加入約0.175%的鐠釹富集物（氧化鐠、氧化釹、氧化鑭）。

大量的磨削試驗(yàn)證明其磨削性能優(yōu)于白剛玉，適用磨削不銹鋼、高速鋼、球墨鑄鐵、高錳鑄鋼及某些耐熱合金等。

8、黑剛玉

黑剛玉磨料是以優(yōu)質(zhì)的礬土為主要原料，加少量還原劑后,在電弧爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。

色澤呈黑色，硬度適中，其韌性較大、耐磨、棱角鋒利、自銳性強(qiáng)，磨削時(shí)發(fā)熱量少，且加工面無(wú)劃痕，拋光光潔度高（比棕剛玉拋光能力提高一倍以上，拋光光潔度提高二級(jí)以上）。

黑剛玉適用于不銹鋼、金屬制品電鍍前的底面拋光和噴沙，也可用于玻璃、竹木、石材等制品的磨削和拋光。黑剛玉也是制造樹脂砂輪、砂布的新型材料。

目前，黑剛玉廣泛地應(yīng)用于不銹鋼餐廚具、燈具、燈飾、摩托車零件、汽車配件等中等硬度材料的精細(xì)拋光。

9、礬土燒結(jié)剛玉

礬土燒結(jié)剛玉是唯一不用電爐冶煉的剛玉，它是用優(yōu)質(zhì)熟礬土（Al2O3含量85%以上）經(jīng)濕法球磨至3微米的微粒料漿（球磨時(shí)應(yīng)加粘結(jié)劑），再經(jīng)壓濾成型為各種幾何形狀的磨粒，在1500℃下燒結(jié)。

礬土燒結(jié)剛玉的主要化學(xué)成份是：Al2O3（85%~88%）、SiO?（3%~4%）、TiO?（3.5%~4.5%）、Fe?O?（5.6%~6.5%）。它具有α-Al2O3微晶結(jié)構(gòu)，韌性高，可承受較大的磨削壓力而不至于破碎，并能切削較厚的金屬層，橫向進(jìn)給可高達(dá)6mm以上。

礬土燒結(jié)剛玉磨料的形狀可制成各種柱形體，這是所有磨料中唯一的特例，適用于重負(fù)荷荒磨。

小結(jié)：

剛玉具有優(yōu)良的高溫性質(zhì)及機(jī)械強(qiáng)度等性能，因而被廣泛應(yīng)用到了冶金、機(jī)械、化工、電子、航空和國(guó)防等眾多工業(yè)領(lǐng)域。

由于有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等性能，可用于制造耐火材料、陶瓷、火花塞、耐熱抗氧化涂層；由于有硬度大、耐磨性好、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在化工系統(tǒng)中，用作各種反應(yīng)器皿和管道、化工泵的部件及密封磨環(huán)等。

由于有高溫絕緣性，故被用作熱電偶的套絲管和保護(hù)管，原子反應(yīng)堆中的絕緣件；由于其耐磨性，介電常數(shù)也不大，在電子工業(yè)中被廣泛用于固體集成電爐基板管座、外殼、瓷架、微薄窗口、導(dǎo)彈雷達(dá)、天線保護(hù)罩等。

剛玉作為磨料的一種，在磨料磨具中也被廣泛應(yīng)用?？傊瑒傆袷且环N應(yīng)用非常廣泛的、極為重要的超硬、耐高溫、耐腐蝕材料，無(wú)論在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域還是各種高科技應(yīng)用領(lǐng)域都可以見到它的身影。

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