砂紙砂帶砂布卷可以分為天然砂紙砂帶砂布卷和人造砂紙砂帶砂布卷兩大類。

一、 天然砂紙砂帶砂布卷

自然界一切可以用于磨削或研磨的材料統(tǒng)稱為天然砂紙砂帶砂布卷。常用的天然砂紙砂帶砂布卷有以下幾種：

1. 金剛石

金剛石是目前已知最硬的物質(zhì)，其顯微硬度為98.59gpa。金剛石是碳的同素異型體，主要成份是碳，另外還含有0.02~4.8%的雜質(zhì)，比重為3.15~3.53g/cm3。其產(chǎn)地非常有限，不但價格昂貴，而且極為缺乏。

金剛石因含雜質(zhì)的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性較大，易沿結(jié)晶面裂開，結(jié)晶越大抵抗外力的作用越強，金剛石的計量單位是克拉，1克拉=0.2g。

天然金剛石作為砂紙砂帶砂布卷主要用途有兩個方面：

(1) 用于修整砂輪;

(2) 磨削和研磨難加工材料(如硬質(zhì)合金、寶石、玻璃、石料等)。

2. 天然剛玉

天然剛玉的主要礦物成份為α——al2o3,其顯微硬度為20.58gpa，比重為3.93~4.00g/cm3。自然界存在的天然剛玉主要有以下三種：

(1)優(yōu)質(zhì)剛玉(俗稱寶石)有藍(lán)寶石(含鈦)、紅寶石(含鉻)等;

(2)普通剛玉，呈黑色或棕紅色;

(3)金剛砂，可分為綠寶石金剛砂和褐鐵礦金剛砂，它是一種集合晶體，硬度較低。

在上述三種天然剛玉中，第一種主要用于首飾，而后二種可以作為砂紙砂帶砂布卷，用來制造砂輪、油石、砂紙、砂布或微粉、研磨膏等。

3.石榴石

石榴石的晶形較好，顯微硬度為13.33gpa。屬于石榴石的礦物種類很多，但適合于作砂紙砂帶砂布卷的僅有鐵鋁石榴石一種，其礦物組成這：3feo.al2o3.3sio2,含量不低于85~90%。

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4。石英

石英的化學(xué)成份為sio2，常夾雜有al2o3、fe2o3、 cao mgo fe2o3等。顯微硬度為8.04 gpa，可用作砂紙砂帶砂布卷的石英礦有脈石英、石英巖及石英砂等。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人造砂紙砂帶砂布卷的品種已達(dá)幾十種之多，天然砂紙砂帶砂布卷由于自身的缺陷，已被越來越多的人造砂紙砂帶砂布卷所取代，目前除了天然金剛石、石榴石外，其它種類的天然砂紙砂帶砂布卷用量甚微。

二、 人造砂紙砂帶砂布卷

人造砂紙砂帶砂布卷分剛玉系列、碳化物系列、超硬系列等幾大類。現(xiàn)將各類砂紙砂帶砂布卷的簡要制造方法、特性及磨削對象分別敘述如下。

1. 剛玉系列人造砂紙砂帶砂布卷

屬于剛玉系的人造砂紙砂帶砂布卷有棕剛玉、白剛玉、鋯剛玉、微晶剛玉、單晶剛玉、鉻剛玉、鐠釹剛玉、黑剛玉及礬土燒結(jié)剛玉等。

(1)棕剛玉

棕剛玉是以鋁礬土、無煙煤和鐵屑為原料，在電弧爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。在冶煉過程中，無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，為些金屬結(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)夾雜在剛玉熔快中。

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

棕剛玉的抗破碎能力較強，抗氧化、抗腐蝕，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種用途廣泛的砂紙砂帶砂布卷。適用于磨削抗張強度高的金屬材料，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，白剛玉還可用于精密鑄造及高級耐火材料。

(3)鉻剛玉

鉻剛玉的冶煉工藝與白剛玉相同，只是在冶煉過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cr3+改善了砂紙砂帶砂布卷的韌性，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，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流放或傾倒的方法倒入枝模子內(nèi)急速冷卻(一般在30分釧以內(nèi))，因而得到微細(xì)結(jié)晶的集合體。

微晶剛玉在冶煉過程中，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400~600微米。它具有強度高，韌性較大的特點。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，由于磨粒在磨削過程中呈微刃破碎狀態(tài)，也被用于精密磨削甚至鏡面磨削。

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(5)單晶剛玉

單晶剛玉是以礬土、無煙煤、鐵屑和黃鐵礦為原材料，在電弧爐內(nèi)共熔，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，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砂紙砂帶砂布卷。

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砂紙砂帶砂布卷，因此它不易折碎，機械強度較高，單顆?？箟簭姸葹?2~38kg，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，可用來加工工具鋼、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，整個過程基本上是一個熔化再結(jié)晶的過程。它是一種由α——al2o3,與zro2組成的共晶集合體，在冶煉過程中應(yīng)盡可能使兩種結(jié)晶相互交錯構(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)。大量的磨削試驗證明其磨削性能優(yōu)于白剛玉，適用磨削不銹鋼、高速鋼、球磨鑄鐵、高錳鑄鋼及某些耐熱合金等。

(8)黑剛玉

黑剛玉的冶煉方法與棕剛玉相同，是以三水鋁礬土為原料，加少量還原劑，經(jīng)溶煉而成，其耗電量約為棕剛玉的三分之二。呈黑色，主要化學(xué)成分：al2o3不低于77%，sio2含量為10~12%，fe2o3含量為7~10%，tio2約為3%，比重不小于3.61.

黑剛玉具有很好的自銳性，磨削時發(fā)熱量少，加工件的光潔度較好，適用于零件電鍍前底面拋光，鋁制品和不銹鋼的拋光，也可用于拋光光學(xué)玻璃、加工木材等。由于它的親水性好，可用在制造砂紙、砂布和樹脂磨具，還可以作研磨膏和拋光粉。黑剛玉由于鐵含量高，因而不宜用于制造陶瓷磨具。

(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%)、sio2(3~4%)、tio2(3.5~4.5%)、fe2o3(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。砂紙砂帶砂布卷的形狀可制成各種柱形體，這是所有砂紙砂帶砂布卷中唯一的特例，適用于重負(fù)荷荒磨。

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2. 碳化物系列人造砂紙砂帶砂布卷

(1)碳化桂

碳化硅是以石英、石油焦炭為主料，水粉、食鹽為輔料按一定比例混勻后裝入電阻爐內(nèi)，通過高溫冶煉而制成的人造砂紙砂帶砂布卷。

碳化硅分黑綠兩種：黑碳化硅呈黑色或藍(lán)黑色，綠碳化硅呈綠色或藍(lán)綠色。在制造過程中，生產(chǎn)綠色碳化硅的特點在于采用較純的原材料，爐料中加入食鹽，它可促進(jìn)產(chǎn)品呈綠色。綠色碳化硅的純度要高于黑色碳化硅。

碳化硅不與任何酸起反應(yīng)，但堿性氧化物的熔體能促使碳化硅的分解。

黑色碳化硅與剛玉系人造砂紙砂帶砂布卷相比，硬度較高、脆性較大，適用于加工抗張強度較低的金屬及非金屬材料，如灰鑄鐵、黃銅、鉛等有色金屬，以及陶瓷、玻璃廠料等硬質(zhì)脆性材料。

綠色碳化硅與黑色碳化硅相比，其純度、硬度、脆性稍大，適用于加工硬而脆的材料，如硬質(zhì)合金、玻璃、瑪瑙等，也廣泛用于量具、刃具、模具的精磨及飛機、汽車、船舶等發(fā)動機氣缸的珩磨。

隨著工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，碳化硅的非磨削用途在不斷擴大，在耐炎材料方面用于制作各種高級耐炎制品，如墊板、出鐵槽、坩鍋熔池等;在冶金工業(yè)上作為煉鋼脫氧劑，可以節(jié)電，縮短冶煉時間，改善操作環(huán)境;在電氣工業(yè)方面利用碳化硅導(dǎo)電、導(dǎo)熱及抗氧化性來制造發(fā)熱元件——硅碳棒。碳化硅的燒結(jié)制品可作固定電阻器，在工程上還可作防滑防腐蝕劑。碳化硅與環(huán)氧樹脂混合可涂在耐酸容器中、蝸輪機葉片上起防腐耐磨作用。

(2) 鈰碳化硅

鈰碳化硅是在碳化硅的爐料內(nèi)不加食鹽而添加微量的氧化鈰(ceo2)冶煉出來的,其外觀和綠碳化硅相似,顯微硬度為36.29gpa。與綠碳化硅相比，其鈰碳化硅的顯微硬度、單顆粒抗壓強度、韌性等均比綠碳化硅高。

由于鈰碳化硅的物理性能有所改彎，因此，其磨削效果也得到了一定的改善。試驗證明磨鈦合金時，鈰碳化硅與綠碳化硅相比，切削效率提高近一倍，并且火花較小;磨鑄鐵時，當(dāng)進(jìn)刀量為0.01mm時，鈰碳化硅的耐用度比綠碳化硅砂輪提高18.9%，磨削比提高9.6%，當(dāng)進(jìn)刀量為0.02mm時，其耐用度提高27.4%，磨削比提高74.1%。由此可見，用鈰碳化硅磨削鑄鐵進(jìn)刀量時，其效果比綠碳化硅提高的更顯著。磨硬質(zhì)合金的效果與綠碳化硅相近，磨削co5si m5al 5f-6等難磨高速鋼，其效果與單晶剛玉相似。

(3) 碳化硼

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碳化硼(b4c)是以硼酸(h3bo3)和炭素材料為原料，在電弧爐內(nèi)經(jīng)1700~2300℃的高溫冶煉，由碳直接還原熔融的硼酐(b2o3)而制得。

碳化硼是一種具有金屬光澤的灰黑色粉末，是一種超硬材料。在空氣中加熱至500℃時，碳化硼開始氧化當(dāng)溫度達(dá)到800~900℃時，其氧化作用更為顯著。碳化硼曾用來代替金剛石研磨硬質(zhì)合金刀具。其燒結(jié)制品可以代替金剛石作為砂輪的修整工具，適用于精磨碳鎢合金、碳鈦合金、燒結(jié)剛玉、人造寶石和特殊陶瓷等硬質(zhì)材料制品。

(4) 碳硅硼

碳硅硼是以硼酸、石英砂、石墨為原料，在電弧爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成，呈灰黑色，其硬度次于氮化硼高于碳化硼，脆性大，適用于硬質(zhì)合金、半導(dǎo)師體、人造寶石和特殊陶瓷等硬質(zhì)材料的加工。

3. 超硬系列人造砂紙砂帶砂布卷

(1)金剛石

金剛石是以石黑為原料，以某些金屬或合金為觸媒，在高溫(1000~2000℃)、高壓(557~608mpa)下，使石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸Y(jié)構(gòu)而成。金剛石是已知的最硬物質(zhì)，具有較高的抗壓強度、良好的導(dǎo)熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性，以及較強的切削能力。

金剛石可分為jr1、jr2、jr3、jr4、jr5五個牌號，其特點和用途如下：

1.jr1型：晶體多為針片狀，晶面粗糙，用于制造樹脂結(jié)合劑金剛石磨具，主要用于硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃及難磨材料的精磨工序，加工效果好，表面光漫無邊際度高，有時也用于半精磨，但不適于重負(fù)荷磨削。

2.jr2型：晶體大部分為等積形，適于制造金屬結(jié)合劑及陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具。它可承受較大的負(fù)荷，用于粗磨、半精磨硬質(zhì)合金及非金屬材料，也可切割光學(xué)玻璃、寶石、高硬巖石等。

3.jr3型：晶體較完整，晶面光滑，抗壓強度高，用于制造金屬結(jié)合劑地質(zhì)鉆頭、修整工具和切割工具等。

4.jr4型：晶體完整，抗壓強度高于jr3，用于制造地質(zhì)鉆頭、修整工具和切割工具等。

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5.jr5型：顆粒為淺黃或淡黃綠色，多為透明無雜質(zhì)的完整八面晶體，強度高，適于制造切割鋸片，鉆頭及修整工具等，用于加工硬脆非金屬材料。

(2)立方氮化硼

立方氮化硼是以六方氮化硼為原料，減金屬或堿土金屬或它們的氮化物作觸媒，在高壓高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w的氮化硼。這一轉(zhuǎn)變與石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸嗨啤?/span>

立方氮化硼是一種新型的超硬砂紙砂帶砂布卷，其硬度僅次于金剛石，而熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性均優(yōu)于金剛石，特別是對鐵族金屬的化學(xué)惰性好，不易與鋼材起反應(yīng)，磨既硬又韌的鋼材時具有獨特的優(yōu)點，耐磨性比普通砂紙砂帶砂布卷高30~40倍，在加工高速鋼、合金鋼、耐熱鋼時，其工作能力在大超過金剛石磨具的工作能力。亦可作為磨加工硬質(zhì)合金及非金屬材料使用。