磨料粒度的分类及适用范围

第6章宝石加工常用的工艺耗材

第1节磨料

磨料指可用于是研磨或抛光的材料，它们是一些具有棱角和一定硬度及韧性的粉状物质，可直接研磨工件和制成磨具用。

6.1.1 磨料的基本特性

（1）硬度较高，一般不应低于被加工材料的硬度。

（2）韧性较好，不能因有研磨压力而易变形和被磨损。

（3）自锐性较好，即当受研磨压力而碎裂时，破碎后的各部分仍保持尖锐的多棱角状。

自锐性示意图

（4）熔点或软化点较高，在研磨发热作用下，磨料尖角不易熔化或变软。（5）化学稳定性较好，不与被加工的材料起反应。

（6）形状和粒度较均匀，每号磨料粒度在一定范围内。

6.1.2 磨料粒度的分类及适用范围

1、磨料的粒度等级

磨料粒度表示法：粒度号“＃”、“w”

粒径尺寸“μm”

磨料粒度分类：磨粒 2000～40 μm (17种)

微粉 40～0.5 μm (12种)

（1）磨粒分级：12#、14#、16#、20#、24#、30#、36#、

46#、60#、70#、80#、100#、120#、

150#、180#、240 # 、280#

磨粒的粒度号用筛号表示，例如:

12#表示12#筛以下～14#筛以上的颗粒级

（2）微粉分级：W40 W28 W20 W14W10 W7 W5 W3.5 W2.5 W1.5 W1.0 W0.5微粉的粒度号以微米值表示，例如：

W40表示粒径40～28 μm级（上限）

磨料的粒度号与粒径尺寸的对应关系见下表：

粒度号粒径（μm）粒度号粒径（μm）粒度号粒径（μm）

12# 2000-1600 80# 200-160 W1414-7

14# 1600-1250 100# 160-125 W1010-5

16# 1250-1000 120# 125-100 W77-3.5

20# 1000-800 150# 100-80 W57-3.5

24# 800-630 180# 80-63 W3.5 3.5-1.5

30# 630-500 240# 63-50 W2.5 2.5-1.0

36# 500-400 280# 50-40 W1.5 1.5-0.5

46# 400-315 W4040-28 W1.0＜1 60# 315-250 W2828-20 W0.5＜0.5 70# 250-200 W2020-14

2、不同磨料粒度的适用范围

在宝石加工中，不同粒度磨料的适用范围如下表：

粒度号适用范围

46#-80# 大料切割，毛坯倒棱

100#-120# 小料切割，毛坯倒棱，预形

150#-1803 成型粗磨，预形，穿孔，小石切磨及修整

240#-W40 成型细磨，穿孔

W28-W14 成型精磨，粗抛光

W10-W0.5 细抛光，精抛光

6.1.3 磨料的种类和性能

磨料主要是一些具有一定硬度和韧性的粒状或粉状的矿物质材料。按成因可分为天然磨料和人造磨料两大类。

天然磨料：金刚石、刚玉、石榴石、石英，等等。

人造磨料：金刚石系、碳化物系、刚玉系，等三大系列。

1、金刚石

∙包括天然和人造金刚石。

∙Hm=10，Hv=10000kg/mm2。

∙有一定韧性，但脆性相对较大，因易沿八面体完全解理方向破裂，自锐性较高。因而，耐磨性强，磨削性能好。

∙耐热性良好，在无氧化条件下加热1000℃无变化。

∙化学性质稳定，与酸碱物质不起反应。

2、碳化硅（SiC）

∙以石英、石油焦碳为主要原料在1800℃以上高温下炼成的结晶化合物，是一种常用人造成磨料。

∙黑碳化硅Hv=3100～3280kg/mm2,性脆，自锐性好；

∙绿碳化硅Hv=3200～3400kg/mm2,性脆，自锐性好。

∙但绿碳化硅含杂质少，硬度和脆性比黑碳化硅高，自锐性更好，磨削能力更强。

具良好导热性、耐高温和不受腐蚀等特性。

∙常用来制造砂轮、砂带、砂布等磨具，或供自由研磨用。

3、碳化硼（B4C）

∙人造成磨料的一种，由硼酸与碳在电炉中2000 ℃以上的高温下合成。

∙暗灰至黑色，硬度很高，耐磨性好，Hv=4000～5000kg/mm2

∙属高级磨料，常代替金刚石用作研磨和抛光中、高档宝石。

4、刚玉（Al2O3）

∙包括天然和多种人造成刚玉（棕刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、白刚玉、锆刚玉等）。

∙硬度高，Hm=9，Hv=1800～2400kg/mm2，韧性较大，切削力强，但自锐性相对较低。

∙适于磨削韧性较大的翡翠、软玉、虎睛石等材料，而对其它宝石材料的磨削能力不如金刚石、碳化硅和碳化硼。

6.1.4 抛光剂的种类和性能

抛光剂是磨料中的一些可用于抛光的微粉状特殊材料。宝石加工常用的抛光剂有：

1、钻石粉（C）

∙将天然或人造的工业级金刚石压碎成粉未，经分级，即可制成不同型号的钻石粉，呈灰白色，极精细（W10以下）的可用作抛光剂。

∙用法：干钻石粉与缝纫机油调成糊状；钻粉研磨膏可加适量缝纫机油稀释。

∙可用于抛光任何宝石，效果好，但成本高，一般仅用于抛光硬度＞7的宝石。

2、氧化铝（Al2O3）

∙铝氧化粉：纯度低，抛光性能差，但价格低廉，适合大量用于珠型和随型宝石的抛光。

∙铝钒土：纯度较低，抛光性能较差，价格低廉，用途同铝氧化粉。

∙红宝粉：人造刚玉粉，红色，抛光性能好，主要用于刻面型和部分弧面型宝石的抛光。

∙蓝宝粉：人造刚玉粉，多呈白色，性能和用途与红宝粉一样。

3、氧化铈（Ce2O3）

∙呈微黄粉红色，粉状。

∙易溶于浓硫酸或浓硝酸，不溶于稀酸和水。

∙适用于抛光脆性的中硬度宝石，如水晶、橄榄石、锆石、绿柱石、电气石等，效果可达极佳。

4、氧化锡（SnO2）

∙呈白色粉未状。

∙可用于各种中硬宝石的抛光，但效果一般。

5、氧化锆（ZrO2）

∙呈浓艳的红棕色粉未状，外观似红宝粉。

∙可用于中硬以下宝石的抛光，但效果不及红宝粉。

6、氧化铬（Cr2O3）

∙呈深绿色粉状，俗称绿粉。

∙硬度中等（Hm=5～7)。性质稳定，不溶于水。

∙适于中硬~中软（Hm=6～3）宝石的抛光，如翡翠、绿松石、孔雀石等，效果好。

∙缺点：