1. Главная страница
  2. Камень и керамика
  3. Любопытные факты об абразивных материалах

Любопытные факты об абразивных материалах

Слово «абразив» по-латински означает «скоблить». Абразивы широко применяются для резания, сверления, шлифования и полирования камней. Для этого они должны иметь большую твердость, чем обрабатываемый камень.

К природным абразивам относятся алмаз, корунд, кварц, гранат, наждак, трепел, к искусственным — электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, окись хрома, окись алюминия, окись железа, синтетический алмаз.

Алмаз. Свое название получил от греческого слова «адамаст» — «недоступный», «неукротимый». Алмаз — минерал, химически чистый углерод. Твердость — 10, плотность — 3?103—3,6?103 кг/м3. В качестве абразива используются отходы ювелирного производства, так называемые технические алмазы. Алмаз, кроме кристаллов, образует сростки и агрегаты. Так, борт состоит из мелкозернистых сростков неправильной формы, баллас — из шарообразных агрегатов, а карбонадо — тонкозернистых овальных черных агрегатов, имеющих различные дефекты: трещины, поры, включения графита. Все они серовато-бурого цвета. Для обработки камня применяют алмазно-металлические круги, а на стадии окончательной шлифовки — чугунные диски, шаржированные алмазными порошками (3—10 мкм). Массу алмаза измеряют в каратах.

В старину арабские и египетские ювелиры для измерения массы алмазов и других самоцветов использовали темно-коричневые бобы из стручков дерева карубы. Греки эти бобы называли «киратами», позднее это слово превратилось в «карат». Вес одного боба соответствовал 192,8 — 215,9 мг. Теперь карат соответствует 200 мг.

Корунд — это модификация глинозема. На 80—95 % состоит из кристаллической окиси Al2O3 И незначительного количества других минералов. Плотность — 3,95?103—4,1?103 кг/м3; твердость — 9. Природный корунд применяется ограниченно, в основном в виде паст и порошков для доводочных операций.

Кварц — это кремнезем, на 90% состоящий из SiO2. Плотность— 2,65?103 кг/м3, твердость — 7. Имеет различную окраску, встречается в виде зернистых, волокнистых и плотных масс. Очень распространенный и дешевый материал. Применяется для изготовления шлифшкурок на тканевой и бумажной основах, а также в виде шлифзерна.

Гранат — породообразующий минерал. Бывает алюмокальциевым, железокальциевым и хромовым. Состоит из отдельных кристаллов. Твердость — 6,5—7. Применяется ограниченно.

Наждак — горная порода, на 10—45% состоящая из мелкого кристаллического корунда в сочетании с гематитом, пиритом, магнезитом, шпипелью и другими примесями. Твердость — 8—9. Бывает темно-серого, черного и серовато-зеленого цветов.

Трепел, или инфузорная земля — высокопористая, несцементированная, рыхлая осадочная порода кремнеземистых остатков, содержащая до 90 % водного кремнезема (SiO2. Плотность породы — 0,7?103 кг/м3. Цвет — от белого и сероватого до бурого, красного и черного. Широко применяется для полировки камня.

Электрокорунд — кристаллический глинозем. Содержание окиси алюминия Al2O3 в нем может достигать 98%. Плотность — 3,25?103—4,01?103 кг/м3, твердость — 9—9,2. Электрокорунд бывает следующих видов. Черный (нормальный) электрокорунд 1А выплавляют из бокситов, он подразделяется на 12А, 13А, 14А, 15А и 16А. Белый (корракс, или алунд) электрокорунд выплавляют из глинозема. Он подразделяется на 22А, 23А, 24А и 25А. Из белого электрокорунда изготавливают легированные разновидности. Если примесью является хром, получают марки 33А, 34А. если титан — 37А, если цирконий — 38А, а если хром и титан, то 91А, 92А и 93А. И последний вид — монокорунд 4А — в зависимости от содержания глинозема обозначается 42А, 43А, 44А. Электрокорунд применяется для тонкого шлифования камня.

Карбид кремния — это соединение кремния с углеродом. Химически чистый карбид кремния — бесцветный, а технический — окрашен в зеленый и черный цвета. Плотность карбида кремния — 3,1?103—3,4?103 кг/м3, твердость — 8—9,75. Если карбид кремния содержит 97% и более кремния, он окрашен в зеленый цвет и обозначается — 62С, 63С, 64С. Черный карбид кремния обозначается 52С, 53С, 54С и 55С. Эти порошки применяют для грубой и средней шлифовки камня.

Карбид бора (B12C3)—соединение бора с углеродом. Получается методом спекания в электропечах технической борной кислоты и нефтяного кокса. Обладает самой высокой из всех карбидов химической стойкостью. Твердость у него вдвое выше, чем у электрокорунда и карбида кремния и почти соответствует твердости алмаза. Плотность — 2,5-103 кг/м3. В виде паст карбид бора применяется для тонкой шлифовки, а в порошке — при ультразвуковой обработке изделий из камня.

Окись хрома, или зеленый крокус (Cr2O3) — порошок темно-зеленого цвета. Широко применяется в полировальных операциях для достижения зеркального блеска.

Окись алюминия (Al2O3) — мелкодисперсный абразивный материал. Применяется при изготовлении шлифовальных и доводочных паст.

Окись железа, или железный, красный крокус (Fe2O3) — тонкодисперсный оксид железа. Плотность — 5,2?103 кг/м3. Применяется для полировки поверхности камня.

Синтетический алмаз по своим физико-механическим свойствам соответствует природным алмазам. Его обозначают следующим образом: «АС» — алмаз синтетический, «А» — алмаз природный, «В» — высокопрочный, «Р» — прочный «К» — крупнокристаллический, «С» — блочной формы, высокой прочности и «О» — обычный.

Синтетические алмазы выпускаются следующих марок: АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС. Марка АСО означает алмаз синтетический обычный. Если за единицу прочности принять зерна природного алмаза, то прочность марки АСО составляет примерно 30—40 % прочности природного алмаза. Зерна у него повышенной хрупкости с хорошей режущей способностью. Прочность марки АСР составляет до 60 % прочности природного алмаза, зерно имеет меньшую хрупкость. Прочность марки АСВ составляет примерно 80—90 % прочности природного алмаза. Марка АСК по прочности соответствует прочности природного алмаза. Она в основном и применяется при обработке камня. Марка АСС имеет прочность выше прочности природного алмаза. Применяется для работы в особо тяжелых условиях.

По зернистости природный и синтетический абразивный материалы (за исключением алмазов) подразделяются на шлифзерно (с размером зерен от 2000 до 160 мкм), шлифпорошки (125—40 мкм), микрошлифпорошки (63—14 мкм) и тонкие микропорошки (10—5 мкм). Величина зерна абразивного материала соответствует размеру стороны минимального квадратного отверстия сита, через которое оно проходит. Шлифзерно имеет следующие номера зернистости: 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 25, 20, 16; шлифпорошки: 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3; микропорошки — М65, М50, М40, М28, М20, М14; тонкие микропорошки: М10, М7, М5.

Алмазные порошки из природных и синтетических алмазов делятся на две группы: шлифпорошки и микропорошки. Зернистость алмазных порошков и микропорошков обозначается дробью, в которой числитель соответствует самым крупным размерам алмазов в порошке, а знаменатель — мелким. Например, АСР 200/160 расшифровывается следующим образом: алмаз синтетический, прочный, зерна основной фракции проходят через сито с размером ячеек 200 мкм, но полностью задерживаются на сите с размером ячеек 160 мкм.

Шлифпорошки подразделяются еще по диапазону зернистости на узкий и широкий диапазоны. К первому относятся порошки с зернистостью 630/500, 500/400, 400/315, 315/250, 250/200, 200/160, 160/125, 125/100, 100/80, 80/63, 63/50, 50/40; ко второму - 400/250, 250/160, 160/100, 100/63 и 63/40. В обозначениях шлиф-порошков добавляется буква А, если алмаз природный, или АС, если алмаз синтетический, например, АС-500/400.

Зернистость алмазных микропорошков характеризуется следующими параметрами: 60/40, 40/28, 28/20, 20/14, 14/10, 10/7, 7/5, 5/3, 3/2, 2/1, 1/0. В обозначениях микропорошков добавляется буква «М», например, АСМ-40/28.

В сухом виде алмазные микропорошки не применяются. Их обычно смешивают с олеиновой, лауриновой, эландиновой и другими кислотами, которые хорошо удерживают алмазные зерна на поверхности инструмента. Усредненные физико-механические свойства некоторых абразивных материалов приведены в таблице.

Автор: Л.А. Чесноков

Читайте еще:




liveinternet