棕刚玉,俗名又称金刚砂,是用矾土、碳素材料、铁屑三种原料在电弧炉中经过融化还原而制得的棕褐色人造刚玉,故为此名。棕刚玉主要化学成份是 AL2O3,其含量在95.00%-97.00%,另含有少量的Fe,Si,Ti等。棕刚玉是最基本的磨料,因其磨削性能好,适用范围广,价格便宜,被广泛应用。
(一) 煅烧方法
有梭式窑、隧道窑、回转窑和倒烟窑(已淘汰)和立式窑。热源主要煤炭、煤气、天然气、液化气、甲烷气和电力。
(二) 煅烧工艺
把棕刚玉磨料盛入专用容器先预热后逐步升温至800~1350℃煅烧2~4 小时,自然冷却后水洗筛分,磨料的色泽根据不同温度表现为深棕色、棕蓝色、蓝色、浅蓝色和蓝灰色。
(三) 煅烧棕刚玉磨料的优点
1、消除了棕刚玉磨料反常膨胀。由于电熔刚玉在冶炼过程中,磨料中含有低价位氧化钛(Ti2O3、TiO)和碳化钛、氮化钛(TiC、TiN),它们在800℃-1350℃氧化气氛中煅烧时,会进一步氧化,体积相应增大,使磨料体积变化超出了它本身正常膨胀,即为反常膨胀。
磨料反常膨胀会导致棕刚玉陶瓷砂轮在烧成时,表面出现网状裂纹,从而造成大量废品,而采用煅烧处理是消除棕刚玉磨料反常膨胀最有效手段。
2、降低了磨料的堆积密度,提高了磨料韧性。由于磨料在煅烧过程中,首先固熔于刚玉晶体内的Ti3+被氧化而引起了晶格收缩,从而提高了磨料抗压强度。其次,煅烧还会弥补在制粒过程中所造成内应力。因此,用煅烧后磨料生产各种磨具,不仅耐用而且锋利,提高了磨具磨削性能,特别是生产树脂薄片和重负荷砂轮使用较多。