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兼具平滑度和高磨削效率的(镜面抛光)氧化铝粉有何特点?

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兼具平滑度和高磨削效率的(镜面抛光)氧化铝粉有何特点?

抛光是指利用机械、化学或电化学作用,降低工件的表面粗糙度,以获得光亮光滑的表面。它包括使用抛光工具和磨粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰。近年来,随着国内机械设备制造领域技术的不断发展,对具有高表面质量和镜面外观的工件的需求不断增加。


镜面抛光加工工艺的作用:


降低工件表面粗糙度并消除划痕、污垢夹杂物和微裂纹等缺陷;

减少工件表面摩擦,提高耐磨性;

改善零件表面的物理机械性能,改善零件表面的应力分布;

提高零件的精度,保证装配的可制造性;

提高制件表面的光泽度和亮度,满足清洁生产要求;

提高零部件和整机的使用寿命;

▲当然,除了如上工业需求,美美哒镜面金属饰件也是一种美学潮流

(Ps:美是很美的,但也容易沾染指纹,不适合常常被触碰的产品)

煅烧氧化铝又称高温氧化铝,主晶相为α相,是氢氧化铝或工业氧化铝经1200~1700℃煅烧相变得到的氧化铝。α氧化铝是用于抛光各种表面的最重要的研磨材料之一,其粉体特性对抛光效果有着重大的影响。在研磨抛光领域,我们主要关注α氧化铝的磨料原晶大小、颗粒形貌、粉体粒度及其分布、最大粒径值及团聚情况、甚至是其在抛光液中的稳定性能等指标,这些指标将影响研磨抛光工艺的平滑度和磨削力。

▲据说,住友化学的AM21及A21氧化铝磨料在研磨抛光领域也是表现不俗的

(A21的D50=50μm,原晶2-4μm;AM21的D50=4.8,原晶2-4μm)

具体作为镜面抛光的α氧化铝具备什么特征呢?抛光剂中磨料的粒度对工件抛光后的表面粗糙度值和抛光效率有直接影响。磨料粒度粗,则工件表面粗糙度值大(平滑度低),而加工效率高;磨料粒度细,则工件表面粗糙度值小,但加工效率低,许多煅烧氧化铝粉在磨削效率与抛光平滑度往往顾此失彼。据业内人士称,A50K(昭和电工)、C500(日本轻金属)等牌号可以很好的兼顾磨削效率与抛光平滑度这个极易发生矛盾的关系。

▼昭和电工A50K产品参数

(根据官方描述,A-50系列因为粒度细小α结晶可用于镜面研磨用)

专利文档JP4284771B2住友化学(下称专利文档)提出了研磨一种适用于不锈钢等难抛光金属材料的α-氧化铝研磨材料,其具有优异的抛光效率、耐久性、及良好的表面抛光效果,BET比表面积在4~6m2/g。

01


原晶大小及团聚体尺寸


α-氧化铝粉末的一次粒径(原晶大小)与表面抛光效果,细且均匀的粒子更利于获得优秀的表面质量,但一次粒子的峰径在0.3μm以下时,则会是研磨效率大大降低。另一方面,如果为0.5μm以上,则表面平滑度不佳,综上0.3-0.5μm原晶大小,有力平衡工件的研磨效率及的表面平滑度。

二次粒子是一次粒子的团聚物,在抛光时被压碎,产生新的边缘,具有提高和保持抛光率的作用,二次粒子具有0.9μm或更小的峰直径就足够了。另一方面,如果二次粒子过大,其本身容易引起抛光划痕(划痕),影响抛光质量。为了避免5μm以上的粗大粒子造成为抛光损伤,应合理控制了二次粒子的凝聚程度。

02


粒度分布


由于一次粒径直接影响抛光特性,而二次粒径由于粉碎产生新的边缘而有助于抛光率的提高,因此需要将这些物理性能控制在最佳范围内。专利文档中所制取的α氧化铝抛光粉是具有两个峰值直径和特定累积体积分布的α-氧化铝粉末。详细描述如下。

我们以D90/D10代表粒度分布的宽度,当该值较大时,一次粒度变化大,存在细颗粒,或二次粒度变化大,存在粗颗粒。因此,D90/D10越小,研磨特性越好,优选5以下的值。D50/D10和D90/D50分别表示一次粒径和二次粒径的变化,间接控制一次粒径和二次粒径的峰高比值,专利文档中认为满足条件的值为D50/D10为2-3、D90/D50为1.5-2。

如何控制粒度分布?通过在规定的条件下(1350°C)煅烧特定粒度分布的(D50为0.5~3μm、D90/D50为3以下)的氢氧化铝,生成具有所希望的一次粒径的α-氧化铝凝集粒子,然后将凝集粒子与一次粒子分离。可以对二次粒子粉碎以便获取所需的粒度分布的粒子。




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