如果選擇一種補強材料來作為超硬樹脂磨具的填充料，你會想到那些材料？

可能會想到：

銅粉，銀粉，鋁粉，鈷粉，鋯粉，銅錫合金粉等金屬粉末；

氧化鋅，氧化鉻，氧化鈣，氧化鎂等堿金屬氧化物；

碳化硅，白剛玉等普通磨料；

冰晶石，螢石，硫化鋅，黃鐵礦等活性填料；

聚四氟乙烯，二硫化鉬，片狀石墨等帶有一定潤滑性能的填料；

......

太多種類了！

別急，我們不妨先思考下一種補強效果比較好的超硬樹脂磨具填料應該具備哪些性能。

我們捋一下思路：

第一，補強效果好。

這個是基本的功能要求。

從補強效果來看，銅粉、鈷粉、銀粉等金屬粉末的補強效果最好。這其中銅粉和雙馬聚酰亞胺樹脂粉發(fā)生化學吸附，強度更佳。

其次是碳化硅、白剛玉等這些普通磨料和氧化鋅、氧化鉻等堿金屬氧化物。這其中碳化硅粉的補強效果較佳，因為它更容易被樹脂濕潤。

冰晶石、螢石等活性填料的補強效果欠佳，聚四氟乙烯、二硫化鉬和片狀石墨等潤滑填料補強效果更低，基本排除在外了。

第二，粒度可控。

粒度可控，包含粒度的大小和分布可控，而且粒度號越廣泛越好，這樣有利于選擇不同的粒度來匹配不同粒度的砂輪。

作為結合劑，原則上講粒度越細越好，但是粒度過細，混料將變得非常困難。這里有一個選擇標準，就是結合劑的粒度不超過磨料粒度的三分之一。這樣既有利于結合劑把持磨料的強度，也有利于混料。

作為填料，最好是所有粒度都有，來適應不同粒度的磨具。粒度的可控，不僅僅是指粒度的選擇范圍廣泛，最好粒度的分布也可控。畢竟有些砂輪的填料需要的不是單一的粒度，而是混合粒度。

在粒度可控這方面，表現(xiàn)最好的是碳化硅、白剛玉等普通磨料。粒度從粗到細基本全面覆蓋，而且可控。銅粉等金屬粉末可控范圍要低一些，電解銅粉一般很難做到中值粒徑10微米以內，銅錫合金粉一般粒度在500號以粗，這個范圍要更窄一些。一般來說氧化鋅、氧化鉻等堿金屬氧化物的粒度是固定的，好一些的是幾微米，差一些的就說不準了，很難做到粒度可控。

第三，硬度較高。

在同一個配方體系下，硬度越高一般補強效果越好。

從硬度方面來講，碳化硅、白剛玉等普通磨料的硬度最佳。尤其是碳化硅，老莫氏硬度為9，硬度僅次于金剛石、立方氮化硼和碳化硼。這里須指出，碳化硼這幾年發(fā)展很快，硬度比碳化硅要高，粒度范圍也越來越廣泛，但是受限于本身的性能和早些年的發(fā)展，在超硬樹脂填料方面的普及率還不是很高。

其次是氧化鋅、氧化鉻等堿性氧化物和銅粉等金屬粉末，這些材料相對于碳化硅、白剛玉等普通磨料來說，硬度就低很多了。

其他材料由于硬度太低就不排列了。

第四，化學性質穩(wěn)定。

磨具在實際加工過程中的冷卻液有些呈現(xiàn)的是酸性，有些呈現(xiàn)的是堿性，如果材料呈現(xiàn)一定的酸堿性的話，那勢必會與冷卻液起沖突，發(fā)生酸堿中和反應，降低磨具壽命。

從化學性質方面來講，最佳的還是碳化硅、白剛玉等普通磨料。它們一般不與其他材料發(fā)生化學反應，穩(wěn)定性較好。

銅粉等金屬粉末和氧化鋅、氧化鉻等堿金屬氧化物在酸性環(huán)境下會與酸起中和反應，這會導致磨具的壽命下降。其中氧化鋅、氧化鉻等堿金屬氧化物更容易發(fā)生化學反應，要特別注意。

第五，熱傳導系數高，傳導效果好。

樹脂磨具因為樹脂的不耐高溫導致砂輪壽命偏低，如果填料的熱傳導好的話，能夠瞬間把大量的熱傳遞出去，那會增加樹脂磨具的壽命。

從熱傳導上面來講，銅粉等金屬粉末的熱傳導效果最好，熱傳導系數一般大于200W/(m*k)，效率高，速度快，妥妥的優(yōu)等生。

片狀石墨的熱傳導效果僅次于銅粉等金屬粉末，熱傳導系數達到了110-190W/(m*k)，但是由于本次討論的補強效果太差而被淘汰。

碳化硅、白剛玉等普通磨料的熱傳導排在第三梯隊，屬于中上等的水平。其中碳化硅的熱傳導系數是83.6W/(m*k)，僅次于銅粉等金屬粉末和石墨。

第六，熱膨脹系數低。

如果熱膨脹系數高的話，在磨具磨削的過程中填料受熱膨脹到一定程度時有可能會使磨具開裂。

從熱膨脹系數方面講，碳化硅、白剛玉屬于第一梯隊。其中，碳化硅的熱膨脹系數是4.5*1E-6 /K， 跟金剛石1.2-4.5*1E-6 /K的最為接近。

其次是氧化鋅、氧化鉻等堿金屬氧化物，其中氧化鎂的熱膨脹系數最好，為13*1E-6 /K，其他的普遍大于15*1E-6 /K。

再次是銅粉等金屬粉末，其中鋁粉的熱膨脹系數為20~29.9*1E-6 /K，其他普遍大于30*1E-6 /K。

第七，形狀可控，不能片狀過多。

片狀過多勢必隔斷樹脂交聯(lián)網狀結構，不利于磨具強度。

很明顯，這一條就是為片狀石墨等片狀結構材料量身定制的，再一次把片狀石墨等片狀材料淘汰了。
第八，來源廣泛，價格實惠。

從來源上和價格方面講，碳化硅、白剛玉等普通磨料和氧化鋅、氧化鉻等堿金屬氧化物屬于第一梯隊。其中普通碳化硅磨料的價格在20元/公斤左右，相較于其他的粉末價格較為實惠。

銅粉等金屬粉末來源也廣泛，但是價格相較于碳化硅、白剛玉等普通磨料和氧化鋅、氧化鉻等堿金屬粉末較貴。目前市面上普通電解銅粉的價格在80元/公斤左右，是碳化硅價格的4倍。

——總結：

碳化硅，作為超硬樹脂磨具的補強材料，補強效果好、粒度可控、硬度較高、化學性質穩(wěn)定、熱傳導較好、熱膨脹系數低、形狀可控、來源廣泛、價格實惠，綜合性能優(yōu)異，是超硬樹脂磨具填料的優(yōu)等生。

<完>