如果選擇一種補(bǔ)強(qiáng)材料來作為超硬樹脂磨具的填充料，你會(huì)想到那些材料？
可能會(huì)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(bǔ)強(qiáng)效果比較好的超硬樹脂磨具填料應(yīng)該具備哪些性能。
我們捋一下思路：
第一，補(bǔ)強(qiáng)效果好。
這個(gè)是基本的功能要求。
從補(bǔ)強(qiáng)效果來看，銅粉、鈷粉、銀粉等金屬粉末的補(bǔ)強(qiáng)效果最好。這其中銅粉和雙馬聚酰亞胺樹脂粉發(fā)生化學(xué)吸附，強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)效果較佳，因?yàn)樗菀妆粯渲瑵駶櫋?/span>
冰晶石、螢石等活性填料的補(bǔ)強(qiáng)效果欠佳，聚四氟乙烯、二硫化鉬和片狀石墨等潤滑填料補(bǔ)強(qiáng)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(hào)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(jié)合劑，原則上講粒度越細(xì)越好，但是粒度過細(xì)，混料將變得非常困難。這里有一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)，就是結(jié)合劑的粒度不超過磨料粒度的三分之一。這樣既有利于結(jié)合劑把持磨料的強(qiáng)度，也有利于混料。
作為填料，最好是所有粒度都有，來適應(yīng)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(xì)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(nèi)，銅錫合金粉一般粒度在500號(hào)以粗，這個(gè)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(zhǔn)了，很難做到粒度可控。
第三，硬度較高。
在同一個(gè)配方體系下，硬度越高一般補(bǔ)強(qiáng)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(duì)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
磨具在實(shí)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(huì)與冷卻液起沖突，發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，降低磨具壽命。
從化學(xué)性質(zhì)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(xué)反應(yīng)，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(huì)與酸起中和反應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)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(xué)反應(yīng)，要特別注意。
第五，熱傳導(dǎo)系數(shù)高，傳導(dǎo)效果好。
樹脂磨具因?yàn)闃渲牟荒透邷貙?dǎo)致砂輪壽命偏低，如果填料的熱傳導(dǎo)好的話，能夠瞬間把大量的熱傳遞出去，那會(huì)增加樹脂磨具的壽命。
從熱傳導(dǎo)上面來講，銅粉等金屬粉末的熱傳導(dǎo)效果最好，熱傳導(dǎo)系數(shù)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(dǎo)效果僅次于銅粉等金屬粉末，熱傳導(dǎo)系數(shù)達(dá)到了110-190W/(m*k)，但是由于本次討論的補(bǔ)強(qiáng)效果太差而被淘汰。
碳化硅、白剛玉等普通磨料的熱傳導(dǎo)排在第三梯隊(duì)，屬于中上等的水平。其中碳化硅的熱傳導(dǎo)系數(shù)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(shù)低。
如果熱膨脹系數(shù)高的話，在磨具磨削的過程中填料受熱膨脹到一定程度時(shí)有可能會(huì)使磨具開裂。
從熱膨脹系數(shù)方面講，碳化硅、白剛玉屬于第一梯隊(duì)。其中，碳化硅的熱膨脹系數(shù)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(shù)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(shù)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不利于磨具強(qiáng)度。
很明顯，這一條就是為片狀石墨等片狀結(jié)構(gòu)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(jià)格實(shí)惠。
從來源上和價(jià)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(duì)。其中普通碳化硅磨料的價(jià)格在20元/公斤左右，相較于其他的粉末價(jià)格較為實(shí)惠。
銅粉等金屬粉末來源也廣泛，但是價(jià)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(jià)格在80元/公斤左右，是碳化硅價(jià)格的4倍。
——總結(jié)：
碳化硅，作為超硬樹脂磨具的補(bǔ)強(qiáng)材料，補(bǔ)強(qiáng)效果好、粒度可控、硬度較高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱傳導(dǎo)較好、熱膨脹系數(shù)低、形狀可控、來源廣泛、價(jià)格實(shí)惠，綜合性能優(yōu)異，是超硬樹脂磨具填料的優(yōu)等生。
<完>