一、前言
　　磨料是一種具有高硬度和一定機(jī)械強(qiáng)度的顆粒材料，用于制造磨具或直接用于研磨和拋光。磨料分天然和人造兩大類。天然磨料是自然礦物開(kāi)采經(jīng)過(guò)加工而制成的磨料。目前，天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢(shì)，已不用于制作磨具，即或使用已經(jīng)不多。人造磨料是人工通過(guò)用有關(guān)礦物材料加上必須的材料進(jìn)行加工而成的磨料。自人們發(fā)明的第一種人造磨料開(kāi)始到現(xiàn)在至少已發(fā)明發(fā)展了近百種之多，應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣泛，其性能愈來(lái)愈優(yōu)越于天然磨料，隨著人造磨料不斷的發(fā)展和進(jìn)步，磨削加工也得到了迅速的發(fā)展和提高，由于磨具的不斷發(fā)展和性能的不斷提高，磨削加工的水平也得到了發(fā)展和提高。當(dāng)然從另一方面而言，今天磨削加工已走上專用、精密、強(qiáng)力高效以及節(jié)能、低碳、可持續(xù)發(fā)展的道路，磨料磨具要適應(yīng)這種發(fā)展要求，就必須具有與之相適應(yīng)的材料、工藝、理論、研發(fā)能力等方面各項(xiàng)工作的相輔相成、互相依賴、互相促進(jìn)、互相提高。
　　無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑燒結(jié)、堆積磨料的制造不僅是在對(duì)國(guó)內(nèi)外燒結(jié)磨料、磨削機(jī)理上的深入研究、對(duì)比的基礎(chǔ)上，同時(shí)有別于國(guó)外燒結(jié)磨料，提出無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑燒結(jié)、堆積磨料自己的應(yīng)用磨削觀，即人造磨料向高韌性和廣泛性兩個(gè)方向發(fā)展的趨勢(shì)。它能為我國(guó)磨料磨具制品的質(zhì)量大幅提升，提供一種節(jié)能、高效、低碳與經(jīng)濟(jì)性的應(yīng)用方法與前沿方向。
　　
　　二、國(guó)外燒結(jié)、堆積磨料的發(fā)展及特點(diǎn):
　　1981年美國(guó)3M公司工業(yè)磨料部推出了一種牌號(hào)為“Cubitron”的陶瓷剛玉磨料。其韌性是普通剛玉的2倍以上，磨削性能優(yōu)于大多數(shù)普通磨料，并且它不是像其它剛玉磨料在電弧爐中熔煉而成，而是在一定溫度下燒結(jié)而成。八十年代中期，諾頓公司開(kāi)發(fā)出了一種SG（商標(biāo)名）磨料，它也是一種陶瓷剛玉磨科，性能與Cubitron磨料相似，其實(shí)，這兩種磨料都是采用一種俗稱為溶膠–凝膠（Sol–gel，簡(jiǎn)稱SG）工藝的化學(xué)陶瓷工藝制造的。SG磨料也因此得名，其工藝過(guò)程是：配制A13O2?H2O的水溶膠體，經(jīng)凝膠化后，干燥固化，再破碎成顆粒，最后燒結(jié)成磨料。由于在溶膠-凝膠化過(guò)程中常使用引晶劑（或稱晶種），SG工藝也常稱作“引晶凝膠工藝”（Seeded ge1）。SG作為一種工藝并不是八十年代才出現(xiàn)的，在1963年，Bugosh就獲得了用SG工藝制造致密的Al2O3的專利，用溶膠–凝膠（SG）工藝制造氧化物陶瓷在陶瓷工業(yè)上也是很普遍的，只是到了80年代，SG工藝才被用于磨料生產(chǎn)，SG磨料磨具也開(kāi)始用于工業(yè)加工領(lǐng)域。
　　由于SG磨料顆粒是由大量亞微米級(jí)的A12O3晶體燒結(jié)而成，在磨削時(shí)能不斷破裂并暴露出新的切削，因此其自銳性特別好。其磨削性能明顯優(yōu)于普通剛玉，主要表現(xiàn)為它自身就像一個(gè)小的陶瓷磨具，耐磨、自銳性好、磨除率高、磨削比大等優(yōu)點(diǎn)；但是，在高速磨削中，由于速度高導(dǎo)致磨削力下降，而SG磨料恰恰在低磨削力情況下無(wú)法發(fā)生晶面分解，也就是說(shuō)，其在自銳性方面的優(yōu)勢(shì)無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)。為此，圣戈班又推出一種NQ磨料(NORTON QUANTUM)，它克服了SG磨料不適用低磨削力的弱點(diǎn)，在內(nèi)圓磨、齒輪磨等應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在先進(jìn)磨料的發(fā)展的過(guò)程中，還有重要的一點(diǎn)是，1994年德國(guó)Junker公司Erwin Junker先生開(kāi)發(fā)并取得專利的一種先進(jìn)的高速磨削技術(shù)快速點(diǎn)磨削(Quick–point Grinding)的理論出現(xiàn)，就使得人們?cè)谕ㄟ^(guò)在對(duì)SG磨料顆粒性能了解、認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上，提出通過(guò)把多層小磨料顆粒粘在一起形成一個(gè)磨粒團(tuán)磨料（這些磨粒主要是氧化鋁（棕剛玉）或碳化硅）的點(diǎn)式磨削，通過(guò)試驗(yàn)，這些磨粒集團(tuán)磨料在磨具磨削的過(guò)程當(dāng)中顆粒就一點(diǎn)一點(diǎn)磨損，形成的多層磨料，大大提高了使用壽命，施工件表面達(dá)到一致的光潔度，同時(shí)提供穩(wěn)定的磨削，與SG相同，這些磨料團(tuán)本身也屬于陶瓷燒結(jié)剛玉，唯一不同在于磨料顆粒形狀的存在形式，這種獨(dú)特的形式不僅能解決在高磨削力的情況下使用，還能在較小磨削力情況下產(chǎn)生較好的自銳性，當(dāng)磨料受到磨削力作用時(shí)，它的鈍化部分會(huì)沿著晶面分解，新的鋒口隨即出現(xiàn)并參與到切削作用中，自銳性的功效得以體現(xiàn)。這些就是現(xiàn)在所謂堆積磨料、陶瓷磨料產(chǎn)品的最重要的特點(diǎn)。
　　
　　三、無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料中的制造工藝：
　　無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑燒結(jié)、堆積磨料的制造工藝中總的指導(dǎo)原則是用無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉，再按照設(shè)計(jì)的組織結(jié)構(gòu)做成磨料團(tuán)（參考新型、高效、專用、重負(fù)荷強(qiáng)力和精密無(wú)機(jī)高分子磨具的制作中無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具的設(shè)計(jì)原則和方法），然后再由這些磨料團(tuán)應(yīng)用在固結(jié)磨具或涂附磨具上。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料制造工藝是首先將無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉、造粒、干燥、燒結(jié)固化或?qū)o(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉、干燥、燒結(jié)固化再破碎成為磨料。差別是前一種方法不存在浪費(fèi)，材料可回收利用，具體制造工藝如下：
　　1、無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉：
　　無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合、混煉，這一過(guò)程主要是將無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合均勻制成懸浮體。因?yàn)闊o(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合時(shí)，剛玉或碳化硅微粉比表面積很大，無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉不宜混合均勻，故而，按照設(shè)計(jì)的組織結(jié)構(gòu)做成的無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉混合體，往往要加入適量的水形成糊狀，使得無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和剛玉或碳化硅微粉親潤(rùn)充分，之后加熱風(fēng)活化混煉。
　　2、預(yù)破碎：
　　為了燒結(jié)出一定形狀和尺寸的磨料，在燒結(jié)工序前需把混煉后的塊狀固體破碎成一定大小的顆粒，或者用切割、擠壓 模壓等方法加工成需要的形狀和尺寸（如用壓面機(jī)條擠壓、切割或用高速分散機(jī)在加熱風(fēng)條件下造成粒狀）。成粒后篩分選出可燒結(jié)成磨料的有用顆粒，篩分出的太大的顆粒應(yīng)重新成粒，太小的顆粒則可以重新制成水化再生產(chǎn)。
　　3、干燥固化：
　　將切割、擠壓 模壓等方法加工成的顆粒干燥。熱風(fēng)溫度一般在50～70℃，應(yīng)注意不要使溫度高于起蒸汽時(shí)的溫度，以免最終燒結(jié)成的磨料氣孔率高、硬度降低。經(jīng)干燥過(guò)程除去無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑中90％以上的自由狀態(tài)水，干燥后顆粒結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度很高。
　　4、燒結(jié)固化成磨料：
　　把干燥固化后的磨料顆粒在以下溫控點(diǎn)保溫：90℃、95℃、100℃、120℃、150～180℃在每個(gè)溫控點(diǎn)的控溫時(shí)間以顆粒內(nèi)的結(jié)合水也大部分蒸發(fā)掉為基準(zhǔn)。
　　
　　四、無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料的物理化學(xué)性質(zhì)：
　　無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料的韌性特別好，是普通剛玉的2倍以上，其硬度范圍很寬。實(shí)際上，按照設(shè)計(jì)的組織結(jié)構(gòu)各異和制造過(guò)程中的細(xì)微差異，它沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的而是系列的韌性和硬度值。表1是無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在燒結(jié)、堆積磨料（此處簡(jiǎn)稱為無(wú)機(jī)磨料）與其它磨料所作的對(duì)比。