涂附磨具制造技术

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第一章概述第一节涂附磨具的定义和结构涂附磨具是用粘结剂将磨料粘结在布、纸等可挠性材料上而制成的可以进行研磨和抛光的工具。它与砂轮、砂瓦、油石、磨头、研磨膏一起，构成了磨具的六大品种。涂附磨具由三大部分组成：基体、磨料和粘结剂，又称三要素。基体：磨料和粘结剂的承载体，它是涂附磨具有可挠性的主导因素。涂附磨具的基体主要有：布、纸、纤维和复合基体、无纺布等种类，基体在制造磨具之前，必须经过专门处理，基体的性能与其本身的种类有关，而且还与被处理的方法有关。基体处理是通过基体处理剂来改善和提高基体的物理机械性能，满足涂胶植砂和磨削使用的工艺过程。一般基体处理可分为非耐水处理和耐水处理两大类，根据磨削条件不同，还可以对基体进行柔软处理、耐高渗处理、耐油处理及静电处理等。磨料：起磨削作用，常用的有刚玉、碳化硅、天然金刚砂等。磨料粒度及组成符合涂附磨具用磨料国标。植砂密度：对涂附磨具的质量和使用性能也是一个重要因素，它表示单位面积基体上磨料的疏密程度。粘结剂：将磨料与基体牢固地粘结在一起，它可以为底胶、复胶和基体处理剂。涂附磨具作为研磨抛光工具，它的性能主要由下列因素来决定：基体、基体处理、磨料、粒度、植砂、密度、粘结剂、粘结强度、超涂层及形状尺寸等。第二节涂附磨具的分类涂附磨具其制造方法不同，产品形状、基体、磨料、粘结剂等不同，使其具有不同的性能和用途。一、根据基体和使用方法不同分类我国将涂附磨具分为四大类,见表1-2。表1-2涂附磨具代号名称我国代号基体使用方法干磨砂布BG布干磨干磨砂纸ZG纸干磨耐水砂纸ZN经耐水处理纸水磨、干磨耐水砂布BN经耐水处理布水磨、干磨二、根据粘结剂和基体处理方法分类在国际上普遍根据粘结剂和基体处理的不同方法，把涂附磨具分为四大类，见表1-3。根据基本处理方式和粘结剂种类分类的涂附磨具名称和代号。磨具名称代号基体处理方式粘结剂种类底胶复胶动物胶磨具G/G非耐水处理动物胶动物胶半树脂磨具R/G动物树脂全树脂磨具R/R树脂树脂耐水涂附磨具WP耐水处理树脂树脂三、根据磨料材质、粒度分类磨料材质表示磨料的种类和性能，磨料粒度是表示磨料的粗细大小，以磨料的材质分类见表1-4。按磨料材质分类的涂附磨具名称和代号磨料材质名称代号磨料材质名称代号刚玉系白刚玉棕刚玉单晶刚玉锆刚玉铬刚玉黑（青）刚玉WAASAZAPABA碳化物黑碳化硅绿碳化硅CGC天然磨料天然金刚砂石榴石EG其他玻璃砂氧化铁GLFe2O3按磨料的粒度分类：金相砂纸以微粉为磨料，其粒度号分为W63、W50、W40、W28、W20、W14、W10、W7、W5。其它各种涂附磨具按磨料的粒度可分为P8、P10、P12、P14、P16、P20、P24、P30、P36、P40、P50、P60、P70、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P240、P280、P320、P360、P400、P500、P600、P800、P1000、P1200。涂附磨具的旧代号与磨料粒度对照见表：表1-5砂布砂纸的旧代号与磨料粒度对照表干磨砂布砂纸旧代号耐水砂纸旧代号磨料粒度干磨砂布砂纸旧代号耐水砂纸旧代号磨料粒度4#——24#2/0#240#、260#150#3．1/2#——30#3/0#280#、320#180#3#——36#4/0#360#240#2．1/2#——46#5/0#400#、500#280#2#——60#——600#W40——80#70#——700#W281．1/2#100#、120#80#——800#W201#150#100#——900#W140#180#、220#120#——1000#W10四、根据植砂密度分类根据植砂密度将组织分两大类：密型或密组织（CloseCoated）标记“CLK”疏型或疏组织（OpenCoated）标记“OPK”植砂密度不同用途也不同，一般分类见表1-6：表1-6植砂密度分类植砂密度疏型50~70%密型100%疏密程度用途很疏、较疏、松、较密、密油漆表面、软质木材、硬质木材、非铁金属紧密一般五、根据磨具的形状分类根据磨具的形状分类见表1-7：磨具形状代号磨具形状代号页状Y盘状P卷状J异形品研磨页轮带轴砂纸页轮带轴砂布页轮卡盘砂纸页轮卡盘砂布页轮YLYLHZYLHBYLPZYLPB带状无接头环形砂带干磨布砂带耐水布砂带干磨纸砂带耐水纸砂带DWBNDBGDBNDZGDZN简形砂套简形砂布套简形砂纸套TTBTZ页状规格：230×280mm卷状规格：最窄只有10mm，长为25m、50m、100m等带状规格：宽幅10~4200mm，周长200~1500mm宽幅5000mm超级产品六、产品的标志特征1．页状砂布砂纸产品形状、名称、尺寸（宽×长）、磨料材质、粒度如：YBG230×280AP802．筒形砂套产品代号：尺寸（内径d×宽度L）、磨料、粒度、标准号如：TB100×50AP60ZBJ43（ZBJ43003—标准）3．砂带（1）产品名称及代号干磨布砂带DBG耐水布砂带DBN干磨纸砂带DZG耐水纸砂带DZN（2）标记：产品名称、尺寸（宽×周长）、磨料材质、粒度DBN50×2000WAP604．研磨页轮研磨页轮分为：带轴研磨页轮和卡盘研磨页轮研磨页轮的代号：研磨页轮YL带轴砂布页轮YLHZ带轴砂布页轮YLHB卡盘砂纸页轮YLPZ卡盘砂布页轮YLPB标记：名称（包括形式、基体）、尺寸、磨料材质、粒度带轴研磨页轮：外径D×宽度L—轴长×轴径金刚石卡盘研磨页轮：外径D×宽度L—卡盘孔径金刚石如：YLHB60×20—40×AP80YLPZ150×50—32WAP120表1-8涂附磨具的特征标记序号磨具种举例特征标记1页状砂布砂纸宽230mm,长280mm,棕刚玉,P80粒度的页状干磨砂布YBG230×280AP802卷状砂布砂纸宽690mm，长5000mm，棕刚玉P80粒度的卷状干磨砂布JBG690×5000AP603无接头环形砂带宽50mm，周长2500mm，白刚玉P60粒度的无接头环形砂带4砂盘外径125mm，内径22mm，黑碳化硅P20粒度的砂盘5砂带宽50mm，周长2000mm，白刚玉P46粒度的耐水布砂带DBN50×2000WAP466筒形砂套内径d=100,宽度L=50mm的棕刚玉P60筒形砂套TB100×50AP607带轴研磨页轮YLHB60×20~40×AP80(带轴砂布页轮)(外径、宽度、轴长、轴径)8卡盘研磨页轮YLPZ150×50~32WAP120（卡盘砂纸页轮）（外径、宽度、孔径）（磨料材质）（粒度）第三节涂附磨具的特点与应用涂附磨具的品种繁多，应用广泛，从磨削应用来看，一类是手工使用的品种（页状砂布、砂纸及部分卷状砂纸）；另一类是用于机械加工的品种（主要是砂带、砂盘、页轮和砂圈隔壁固结磨具相比，涂附磨具具有以下特性：1．涂附磨具柔软性好，使用方便，适用面广涂附磨具可以折迭、弯曲、卷绕，也可以撕开或剪裁成条、块等各种形状，满足不同加工的要求。2．适用大面积和复杂型面的加工，是其它磨具无法替代的产品。如：用砂带加工成卷的不锈钢带、胶合板、整张皮革和发动机叶片的磨削加工等。3.砂带磨削效率高，不易烧伤工件砂带磨床的效率已提高到96%，几乎全部的功转换成有用功（美国砂带平面磨床达宽，国内）加工精度可达~毫米。4．使用设备简单，使用安全，操作方便其主要应用范围：1．大型平板的表面磨光，钢板、胶和板、皮革。2．大批量生产的工件表面砂光，印刷电路板、钢琴板、木器家具等。3．金属带材的连续抛光与修磨带材宽度可以在1200mm以上，长度不限。4．复杂型面工作的成型磨削与抛光5．各种直径的金属管、棒、辊的外园磨削友及内径大于25mm的容器，内园磨削如：气缸、液压缸、油罐等。6．页轮和砂圈可以代替抛光布轮，实现抛光工序自动化。7．砂盘用于大型壳体、箱体、船体的磨焊缝、去毛刺、油漆等。磨

料第一节概述磨料是一种具有高硬度和一定机械强度的颗粒材料，是用于制造磨具或直接用于研磨和抛光。作为一种磨料必须具备的基本特性，一般来说，应满足以下五个方面的要求：1．较高的硬度磨料的硬度必须高于被加工对象的硬度，否则，无法实现磨削加工的要求。2．适度的抗破碎性及自锐性磨料要有适当的抗破碎性及自锐性，在磨削过程中，磨粒承爱以着抗压、抗折、抗冲击等应力，如其抗破碎性太低，磨削时磨粒很快破裂，难以进行有效的磨削：反之，磨粒变钝后也不破碎，不能出现新刃，使磨削无法继续进行，因此，要求磨粒磨钝后，在磨削应力的作用下，自行破碎，露出新的锋利刀刃，使磨削过程持续进行。3．磨料应具有良好的热稳定性磨具工作时，常常会产生大量的热，局部可以达到较高的温度，作为一种磨料在高温状态下应能保持一定的硬度和强度。例如，金刚石的常温硬度最高，但超过800℃4．磨料应具有一定的化学稳定性磨料与被加工对象不易产生化学反应。长期的实践表明，磨削并不是单纯的机械过程，其中存在一定的化学反应。例如用碳化硅磨料加工钢材时，会发生下列反应：SiC(固)+4Fe(液)→FeSi（固）+Fe3C（固）由于磨料与被加工对象发生化学反应，使磨料固有的机械性能发生变化，从而影响了磨削效果。5．便于加工成不同大小的颗粒由于磨削加工是利用磨具表面许多颗粒所构成的切削刃来进行的，因此，要把磨料加工成所需要的粒度。有些物质，如硬质合金，虽然硬度高，但由于它的韧性较大，与磨料相比难以加工成颗粒状，因此，不适宜制造磨料。下面就磨料的种类、制造方法、性能及特殊的处理方法作一简要介绍。第二节磨料的种类磨料可以分为天然磨料和人造磨料两大类。一、天然磨料自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。常用的天然磨料有以下几种：1．金刚石金刚石是目前已知最硬的物质，其显微硬度为。金刚石是碳的同素异型体，主要成份是碳，另外还含有~%的杂质，比重为~cm3。其产地非常有限，不但价格昂贵，而且极为缺乏。金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性较大，易沿结晶面裂开，结晶越大抵抗外力的作用越强，金刚石的计量单位是克拉，1克拉=。天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面：（1）用于修整砂轮；（2）磨削和研磨难加工材料（如硬质合金、宝石、玻璃、石料等）。2．天然刚玉天然刚玉的主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为，比重为~cm3。自然界存在的天然刚玉主要有以下三种：（1）优质刚玉（俗称宝石）有蓝宝石（含钛）、红宝石（含铬）等；（2）普通刚玉，呈黑色或棕红色；（3）金刚砂，可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂，它是一种集合晶体，硬度较低。在上述三种天然刚玉中，第一种主要用于首饰，而后二种可以作为磨料，用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。3．石榴石石榴石的晶形较好，显微硬度为。属于石榴石的矿物种类很多，但适合于作磨料的仅有铁铝石榴石一种，其矿物组成这：含量不低于85~90%。4。石英石英的化学成份为SiO2，常夹杂有Al2O3、Fe2O3、CaOMgOFe2O3等。显微硬度为Gpa，可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。随着科学技术的发展，人造磨料的品种已达几十种之多，天然磨料由于自身的缺陷，已被越来越多的人造磨料所取代，目前除了天然金刚石、石榴石外，其它种类的天然磨料用量甚微。二、人造磨料人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类。现将各类磨料的简要制造方法、特性及磨削对象分别叙述如下。1．刚玉系列人造磨料属于刚玉系的人造磨料有棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、镨钕刚玉、黑刚玉及矾土烧结刚玉等。（1）棕刚玉（A）棕刚玉是以铝矾土、无烟煤和铁屑为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成。在冶炼过程中，无烟煤中的碳将矾土中的氧化硅、氧化铁和氧化钛等杂质还原成金属，为些金属结合在一起成为铁合金，由于其比重较刚玉熔液大而沉降至炉底与刚玉熔液分离。仅有少量的杂质夹杂在刚玉熔快中。棕刚玉的主要矿物成份为物理刚玉，三方晶系，少量的矿物杂质有：硅酸钙、钙斜长石、富铝红柱石（又称莫来石）、钛化物、玻璃体及少量铁合金等。棕刚玉的抗破碎能力较强，抗氧化、抗腐蚀，具有良好的化学稳定性，是一种用途广泛的磨料。适用于磨削抗张强度高的金属材料，如普通碳素钢、硬青铜、合金钢的细磨和精磨，磨加工螺纹和齿轮等，白刚玉还可用于精密铸造及高级耐火材料。（3）铬刚玉（PA）铬刚玉的冶炼工艺与白刚玉相同，只是在冶炼过程中加入一定量的氧化铬，呈浅紫色或玫瑰色。铬刚玉中由于引入Cr3+改善了磨料的韧性，其韧性较白刚玉高，而硬度与白刚玉相近，用于加工韧性较大的材料时，其加工效率比白刚玉高，并且工件表面的光洁度也较好，铬刚玉适应于加工韧性高的淬火钢、合金钢、精密量具及仪表零件等光洁度要求较高的工件。（4）微晶刚玉（MA）微晶刚玉所采用的原材料及冶炼方法与棕刚玉基本相同，在停炉后立即把熔液通过流放或倾倒的方法倒入枝模子内急速冷却（一般在30分钏以内），因而得到微细结晶的集合体。微晶刚玉在冶炼过程中，杂质的还原程度较差，Al2O3含量为94~96%，晶体尺寸一般在80~300微米，晶体占57~85%，最大晶体尺寸不超过400~600微米。它具有强度高，韧性较大的特点。适用于重负荷磨削，可以磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢以及特种球墨铸铁等材料，由于磨粒在磨削过程中呈微刃破碎状态，也被用于精密磨削甚至镜面磨削。（5）单晶刚玉（SA）单晶刚玉是以矾土、无烟煤、铁屑和黄铁矿为原材料，在电弧炉内共熔，矾土中的氧化铁、二氧化硅和氧化钛先后被还原并组成铁合金从熔液中沉降至炉底。一小部分氧化铝与碳、硫化亚铁起复分解反应，生成少量的硫化铝填充在单晶颗粒之间，当熔块冷却后放入水中时，硫化铝被溶解，而被硫化铝隔开的单晶刚玉即可分散开成为自然粒度的磨料。单晶刚玉呈灰白色，其颗粒形状多为等积形，晶体内不含杂质，具有多棱角的切削刃，在同样的磨削力作用下，所形成的力矩小于其它磨料，因此它不易折碎，机械强度较高，单颗粒抗压强度为22~38kg，而棕刚玉仅为10~20kg。单晶刚玉由于有较高的硬度和韧性，所以切削能力较强，可用来加工工具钢、合金钢、不锈钢、高钡钢等韧性大、硬度高的难磨材料。(6)锆刚玉（ZA）锆刚玉是以铝氧粉和锆英石为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，整个过程基本上是一个熔化再结晶的过程。它是一种由α——Al2O3,与ZrO2组成的共晶集合体，在冶炼过程中应尽可能使两种结晶相互交错构成微晶型晶体。锆刚玉适用于高速重负荷磨削，可荒磨铸铁、铸钢、合金钢和高速钢等，特别适合于钛合金、耐热合金、高钒钢、不锈钢的磨加工。（7）镨钕刚玉（NA）镨钕刚玉的制造工艺与白刚玉相似，其差异是在冶炼过程中加入约%的镨钕富集物（氧化镨、氧化钕、氧化镧）。大量的磨削试验证明其磨削性能优于白刚玉，适用磨削不锈钢、高速钢、球磨铸铁、高锰铸钢及某些耐热合金等。（8）黑刚玉（BA）黑刚玉的冶炼方法与棕刚玉相同，是以三水铝矾土为原料，加少量还原剂，经溶炼而成，其耗电量约为棕刚玉的三分之二。呈黑色，主要化学成分：Al2O3不低于77%，SiO2含量为10~12%，Fe2O3含量为7~10%，TiO2约为3%，比重不小于.黑刚玉具有很好的自锐性，磨削时发热量少，加工件的光洁度较好，适用于零件电镀前底面抛光，铝制品和不锈钢的抛光，也可用于抛光光学玻璃、加工木材等。由于它的亲水性好，可用在制造砂纸、砂布和树脂磨具，还可以作研磨膏和抛光粉。黑刚玉由于铁含量高，因而不宜用于制造陶瓷磨具。（9）矾土烧结刚玉矾土烧结刚玉是唯一不用电炉冶炼的刚玉，它是用优质熟矾土（Al2O3含量85%以上）经湿法球磨至3微米的微粒料浆（球磨时应加粘结剂），再经压滤成型为各种几何形状的磨粒，在1500℃矾土烧结刚玉的主要化学成份是：Al2O3（85~88%）、SiO2（3~4%）、TiO2（~%）、Fe2O3（~%）。它具有α——Al2O3微晶结构，韧性高，可承受较大的磨削压力而不至于破碎，并能切削较厚的金属层，横向进给可高达6mm以上。磨料的形状可制成各种柱形体，这是所有磨料中唯一的特例，适用于重负荷荒磨。2．碳化物系列人造磨料（1）碳化桂碳化硅是以石英、石油焦炭为主料，水粉、食盐为辅料按一定比例混匀后装入电阻炉内，通过高温冶炼而制成的人造磨料。碳化硅分黑绿两种：黑碳化硅呈黑色或蓝黑色，绿碳化硅呈绿色或蓝绿色。在制造过程中，生产绿色碳化硅的特点在于采用较纯的原材料，炉料中加入食盐，它可促进产品呈绿色。绿色碳化硅的纯度要高于黑色碳化硅。碳化硅不与任何酸起反应，但碱性氧化物的熔体能促使碳化硅的分解。黑色碳化硅与刚玉系人造磨料相比，硬度较高、脆性较大，适用于加工抗张强度较低的金属及非金属材料，如灰铸铁、黄铜、铅等有色金属，以及陶瓷、玻璃厂料等硬质脆性材料。绿色碳化硅与黑色碳化硅相比，其纯度、硬度、脆性稍大，适用于加工硬而脆的材料，如硬质合金、玻璃、玛瑙等，也广泛用于量具、刃具、模具的精磨及飞机、汽车、船舶等发动机气缸的珩磨。随着工业的发展和科学技术的进步，碳化硅的非磨削用途在不断扩大，在耐炎材料方面用于制作各种高级耐炎制品，如垫板、出铁槽、坩锅熔池等；在冶金工业上作为炼钢脱氧剂，可以节电，缩短冶炼时间，改善操作环境；在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件——硅碳棒。碳化硅的烧结制品可作固定电阻器，在工程上还可作防滑防腐蚀剂。碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用。（2）铈碳化硅（CC）铈碳化硅是在碳化硅的炉料内不加食盐而添加微量的氧化铈（CeO2）冶炼出来的,其外观和绿碳化硅相似,显微硬度为。与绿碳化硅相比，其铈碳化硅的显微硬度、单颗粒抗压强度、韧性等均比绿碳化硅高。由于铈碳化硅的物理性能有所改弯，因此，其磨削效果也得到了一定的改善。试验证明磨钛合金时，铈碳化硅与绿碳化硅相比，切削效率提高近一倍，并且火花较小；磨铸铁时，当进刀量为时，铈碳化硅的耐用度比绿碳化硅砂轮提高%，磨削比提高%，当进刀量为时，其耐用度提高%，磨削比提高%。由此可见，用铈碳化硅磨削铸铁进刀量时，其效果比绿碳化硅提高的更显著。磨硬质合金的效果与绿碳化硅相近，磨削CO5SiM5Al5F-6等难磨高速钢，其效果与单晶刚玉相似。（3）碳化硼（BC）碳化硼（B4C）是以硼酸（H3BO3）和炭素材料为原料，在电弧炉内经1700~2300℃碳化硼是一种具有金属光泽的灰黑色粉末，是一种超硬材料。在空气中加热至500℃时，碳化硼开始氧化当温度达到800~900（4）碳硅硼碳硅硼是以硼酸、石英砂、石墨为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，呈灰黑色，其硬度次于氮化硼高于碳化硼，脆性大，适用于硬质合金、半导师体、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料的加工。3．超硬系列人造磨料（1）金刚石（JR）金刚石是以石黑为原料，以某些金属或合金为触媒，在高温（1000~2000℃金刚石可分为JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五个牌号，其特点和用途如下：1．JR1型：晶体多为针片状，晶面粗糙，用于制造树脂结合剂金刚石磨具，主要用于硬质合金、陶瓷、玻璃及难磨材料的精磨工序，加工效果好，表面光漫无边际度高，有时也用于半精磨，但不适于重负荷磨削。2．JR2型：晶体大部分为等积形，适于制造金属结合剂及陶瓷结合剂金刚石磨具。它可承受较大的负荷，用于粗磨、半精磨硬质合金及非金属材料，也可切割光学玻璃、宝石、高硬岩石等。3．JR3型：晶体较完整，晶面光滑，抗压强度高，用于制造金属结合剂地质钻头、修整工具和切割工具等。4．JR4型：晶体完整，抗压强度高于JR3，用于制造地质钻头、修整工具和切割工具等。5．JR5型：颗粒为浅黄或淡黄绿色，多为透明无杂质的完整八面晶体，强度高，适于制造切割锯片，钻头及修整工具等，用于加工硬脆非金属材料。（2）立方氮化硼立方氮化硼是以六方氮化硼为原料，减金属或碱土金属或它们的氮化物作触媒，在高压高温下转变为立方晶体的氮化硼。这一转变与石墨转变为金刚石相似。立方氮化硼是一种新型的超硬磨料，其硬度仅次于金刚石，而热稳定性、化学稳定性均优于金刚石，特别是对铁族金属的化学惰性好，不易与钢材起反应，磨既硬又韧的钢材时具有独特的优点，耐磨性比普通磨料高30~40倍，在加工高速钢、合金钢、耐热钢时，其工作能力在大超过金刚石磨具的工作能力。亦可作为磨加工硬质合金及非金属材料使用。第三节磨料的性质磨料的性质，并不是简单的指磨料的物理、化学性质，这里介绍磨料的性质是限于与制造、使用有关的性质，主要偏重于实际生产上的应用。一、化学成分磨料的化学成分对磨料的物理、化学、机械性能有决定性的作用，即使化学成分有微小的变化，可能会造成其性能产生较大的差异，因此对各种磨料的化学成分均有严格的规定，刚玉和碳化硅的化学成分见表2—1和表2—2。表2—1刚玉磨料的化学成分品种粒度范围化学成分（%）Al2O3Na2OCr2O3TiO2RxOy白刚玉12～90#100～240#W63～W14W10～W5≥≥≥≥≤≤≤≤

棕刚玉4～90#100～180#220～240#～≥≥

～

单晶刚玉30～80#100～240#

铬刚玉16～80#100～240#≥≥

～

微晶刚玉24～80#100～180#240#～≥≥

～

镨钕刚玉24～80#100～240#≥≥≤≤

≥≥黑刚玉4～220#240#以细≥≥

(Fe2O3)≥注：RxOy是指稀土氧化物总量，主要是Nd2O3和Pr6O11表2—2碳化硅磨料的化学成分品种粒度范围化学成分（%）SiC游离碳Fe2O3黑碳化硅12～90#100～180#220～240#≥≥≥≤≤≤≤≤≤绿碳化硅20～90#100～180#220～240#W63～W20W14～W10W7～W5≥≥≥≥≥≥≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤化学成分对磨料的性质影响较大,对碳化硅磨料而言，碳化硅的含量越高，其硬度与磨削性能就越好，一级品的碳化硅结晶块通常含有98%左右的SiC，杂质（主要有二氧化硅、硅、碳、铁、铝、钙、镁）约占2%。刚玉中的化学成分同样对磨料的性质有较大的影响，白刚玉由于比棕刚玉中Al2O3的含量高，因而其硬度高于棕刚玉，性脆，具有良好的切削性能；黑刚玉因Al2O3含量较低，故其硬度较低，而韧性较好，适用于制作涂附磨具。其它化学成分的存在及含量多少，对刚玉的性质也有较大的影响，棕刚玉中TiO2的含量增加，能使刚玉的韧性增加；白刚玉中Na2O是一种有害成分，由于它的存在使得生成的β——Al2O3的结晶硬度降低，切削性能差，易破碎；如果在白刚玉冶炼过程中加入Cr2O3ZrO2等化学成分，可以制造成铬刚玉、锆刚玉，使白刚玉的性能得到改善，提高其韧性。二、粒度人造磨料冶炼出来以后，如果用于制造磨具或研磨材料，就必需加工成粗细不同的颗粒，并将大小相近的颗粒按一定范围分级，由大到小用规定的数字来表示，称为粒度号。换言之，磨料粒度是表示磨料颗粒大小的。由于磨粒形状不规则，磨粒的尺寸实际上是以宽度来表示的。GB2477—83将磨料按颗粒大小分为41个粒度号，即4#,5#,7#,8#,10#,12#,14#,16#,20#,22#,24#,#,40#,46#,54#,60#,70#,80#,90#,100#,120#,150#,180#,220#,240#,W63，W50，W40，W28，W20，W14，W10，W7，W5，,,,,.磨料的粒度主要是用来标识磨粒大小的，实际上要筛分出单一磨粒尺寸的磨料是不可能的，所以上述磨料各粒度的尺寸范围是其基本粒的尺寸范围。我国磨料粒度组成的标准与其他国家或协会组织的标准有一定的差异，但这些标准与国际标准（ISO）基本上是一致的。表2—34#～240#,磨料粒度组成表粒度最粗粒粗粒基本粒混合粒细粒100%通过下列筛号不通过筛号重量%不多于不通过筛号重量%不少于有通过筛号重量%不少于通过下列筛号重量最多3%4#5/16320440457065#4×1/220540567076#3×1/2520640677087#46207407870108#5720845810701210#682010451012701412#7102012451214701614#8122014451416701816#10142016451618702020#12162018451820702522#14182020452025703024#16202525452530653530#18252530453035654036#20302535453540654540#25353040404045655046#30403045404550656054#35453050405060657060#40503060406070658070#45625704070806510080#5070258040801006512090#6080201004010012065140100#70100201204012014065200120#80120201404014017065230150#100140151272004017020023065325180#120170152002304020023027065

220#140200152302704023027032560

240#1702005230270823027032538

表2—3和表2—4分别是4#～240#和W63~W5磨粒的尺寸范围（GB2477—83）。240#以粗以两个筛网网孔的基本尺寸表示，W63以细被测颗粒的宽度表示。表2—5列出了5/16#～325#筛网的网孔尺寸。涂附磨具由于其制造技术和使用条件具有特殊性，因此对磨料的粒度组成也有特殊的要求，涂附磨具专用磨料有20个粒度号，分别表示为：P8、P10、P12、P14、P16、P20、P24、P30、P36、P40、P50、P60、P70、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P240。涂附磨具专用磨料微粉的粒度有10个粒度号，分别表示为：P240、P280、P320、P350、P400、P500、P600、P800、P1000、P1200。涂附磨具专用磨料粒度组成（JB3630—84）见表2—6，磨具专用磨料微粉粒度组成（GB9285—88）见表2—7。表2—4W63—W5磨料粒度组成表单位：微米粒度最粗粒粗粒基本粒混合粒细粒尺寸范围允许颗数尺寸范围重量%不多于尺寸范围重量%不少于尺寸范围重量%不少于尺寸范围重量%不多于W63100-80180-631563-505063-4080细于405W5080-63163-501550-405050-2880细于285W4063-50150-401540-285040-2080细于205W2850-40140-281828-204528-1474细于148W2040-28128-201820-144520-1074细于108W1428-20220-142014-104514-772细于78W1020-14214-102010-74010-570细于510W714-10210-7207-54070细于10W510-727-5204070细于10表2—5筛网网孔尺寸一览表单位:微米筛号网孔基本尺寸筛号网孔基本尺寸5/168000355006700404253×1/25600453554475050300540006025063350702127280080180823601001501020001201251217001401061414001709016118020075181000230632085027053257103254530600

表2—6涂附磨具专用磨料粒度组成粒度最粗粒粗粒基本粒混合粒细粒100%通过筛号1不通过筛号2%不多于不通过筛号32+3累积%不通过筛号42+3+4累积%不通过筛号52+3+4+5累积%不少于通过筛号5%不多于P8467742±8886±61098102P10573826±61075±91296124P126811014±41261±91492148P1471071242±81486±61698162P1681231442±81675±91896184P20121671842±82086±62598252P2414812014±42561±93092308P30161202514±43061±93592358P36182513014±43561±94092408P40253574042±84586±65098502P50304034526±65075±96096604P60354515014±46061±97092708P70405076042±87086±88098802P80456037026±68075±9100961004P100507018014±410061±9120921208P12070100712042±814086±8170981702P15080120314026±617075±9200962004P180100140217015±520062±122309023010P220120170220015±523062±122709027010P240140200223015±527062±123259032510表2—7涂附磨具专用磨料微粉粒度组成粒度号颗粒尺寸最大颗粒尺寸极限度3%点处的最大极限植50%点处的粒度值95%点处的最小极限值P240110±P280101±P32094±P36087±P40081±P50077±P60072±P80067±P100063±P120058±三、磨粒形状磨粒本身的形状是不规则的，为了使其具有形状的概念，根据其外观轮廓，通常把磨料的形状分为以下四种：1．等积形或标准形H（高）：L（长）：B（宽）=1：1：12．片状形H：L：B=1：1：1/3（或1/3：1：1）3．剑状形H：L：B=1/3：1：1/34．混合形磨粒的最佳形状是等积形，这种磨粒具有较高的抗压、抗折及抗冲击强度，这类磨粒制造的磨具有较强的磨削能力。但就涂附磨具的制造而言，则希望使用片状和剑状形的磨粒，使得涂附磨具具有锋利性。影响磨粒形状的因素主要是磨料的化学成分、制造方法和破碎方法。长期的生产实践证明，用球磨机加工的磨粒，其形状多为等积形，而用对辊机加工的磨粒，绝大多数为片状和剑状。四、堆积密度单位体积磨料的重量称为磨料的堆积密度，其单位习惯上用g/cm3来表示。磨料的堆积密度对磨具的强度、硬度及切削性能都有一定的影响，另外，它对磨料的其它性质也有一定的影响。影响磨料堆积密度的因素主要包括磨料的种类、粒度和磨料的破碎方法。一般来说，在相同的条件下，刚玉的堆积密度比碳化硅的大，粗粒度比细粒度的堆积密度大，等积形磨料的堆积密度比片状、剑状的大，用球磨机加工的磨料的堆积密度比对辊机、鄂式破碎机加工的大。就磨具的生产而言，用于生产固结磨具的磨料，其堆积密度应尽可能的大，从而使得磨具具有较高的强度、硬度以及良好的切削性能；用于生产涂附磨具的磨料，其堆积密度应尽可能的小，这样可以保证磨具的锋利性。磨料的堆积密度可以通过整形来改变，用球磨机整形可提高磨料的堆积密度，用对辊机或鄂式破碎机整形能降低磨料的堆积密度。另外，采用混合磨粒可以提高磨料的堆积密度，如果粗细粒度搭配适当，能使磨料的堆积密度达到最大值。国标对磨料堆积密度的测定方法有特别的规定，普通磨料、超硬磨料堆积密度的测定可分别参照国标GB3603—83、部标JB3584—84（机械部标准）进行。五、亲水性固体物质表面由于带有极性基团的分子，对水有较大的亲和能力，可以吸引水分子，易被水所润湿，这种属性称为亲水性。普通磨料都具有亲水性。磨料的亲水性是以磨料在一定直径的玻璃管内紧密堆积，下端浸入水中，在规定的时间内水在管中上升的高度来表示的，在规定时间内水上升的高度愈高，表明磨料的亲水性越好。亲水性的测定可参照国标GB3605—83进行。亲水性的好坏对磨料与结合剂结合的程度有较大的影响，一般来说，亲水性好的磨料与结合剂结合的程度越牢固，反之，结合的程度就差。不同种类、不同粒度的磨料，其亲水性有一定的差异，同一种磨料，如采用不同的加工方法制粒，则其亲水性也不同。除此之外，磨料的化学成分、磨粒表面的孔隙以及磨粒表面的清洁程度等因素对磨料的亲水性也有影响。对涂附磨具专用磨料而言，要求磨粒应具备较好的亲水性。如果磨料的亲水性不够好，可以通过煅烧处理或表面涂层处理，提高磨料的亲水性。六、硬度磨料的硬度是指磨料抵抗其它物质刻划或压入其表面的能力。磨料的硬度是用显微硬度表示的，显微硬度是一种压入硬度，测量仪器是显微硬度计，它实际上是一台设有加负荷装置的显微镜。在磨料磨具行业常用来表示磨料硬度的，还有莫氏硬度和新莫氏硬度。莫氏硬度是由德国人莫斯首先提出来的，其测试方法是用棱锥形金刚石针刻划被测物体的表面，根据划痕的深度来表示硬度。莫氏硬度是以十种常见不同硬度的矿物作为标准，按大小顺序排列构成的（见表2—8）。新莫氏硬度是在莫氏硬度的基础上，将硬度的等级划分为15个（见表-9）。常用磨料的硬度见表2—10。表2—8莫氏硬度表金刚石刚玉黄玉石英正长石磷灰石萤石方解石石膏滑石10987654321

表2—9新莫氏硬度表金刚石碳化硼黑碳化硅棕刚玉熔融氧化锆石榴石黄玉水晶石英玻璃钾长石磷灰石萤石方解石石膏滑石151413121110987654321

表2—10常用磨料硬度表名称莫氏硬度显微硬度（Gpa）金刚石立方氮化硼碳化硼碳化硅单晶刚玉白刚玉、铬刚玉棕刚玉、单晶刚玉锆刚玉109．79．2～9．49．49．49．0～9．4～～～～～～磨料的硬度虽然不是决定磨料磨削效率的唯一因素，但却是磨料最重要的物理性质之一，是关系磨料质量的重要指标，磨料的硬度只有在高于被加工材料的硬度时，才能对被子加工材料进行加工。影响磨料硬度的因素主要有化学成分和磨粒的形状，磨料的硬度随温度的升高而降低。七、韧性磨料的韧性通常石指磨料的磨粒在磨削过程中抵抗冲击作用而不破裂的性能。磨料的韧性同其硬度一样，也是磨料相当重要的基本性质之一。磨料必需具备一定的韧性，才能保证磨料磨粒切削刃的切削能力，并且又能在磨粒切削刃被磨钝的情况下自行磨锐，表现出一定的自锐性（自锐性是指磨削加工中新的磨粒切削刃不断形成或钝化磨粒由结合剂中脱落，从而保持了砂轮的切削性能），从而获得良好的磨削效果。一般来说，磨料的韧性越好，被磨金属的单位磨除量也就越多。但是，过高的韧性会阻碍磨粒的自锐性。因此磨料应当有适当的韧性，才能在磨粒与结合剂结合之后，使磨具具备一定的磨削能力，并且，当磨具与工件接触的表面变得平坦之后，磨粒由于受到的作用力增大，使磨粒破碎脱落，露出新的切削刃，恢复磨具应有的磨削能力。磨料韧性的测定方法有多种，其表示方法也各不相同。大多数韧性测定仪都是以一定的方式进行“压”或者“冲”之后，测定出来破碎磨料颗粒量，依据这类测量值再换算得出磨料韧性值。目前，磨料的韧性及测定方法。国内尚无标准，其测定方法可参照有关资料进行。磨料的韧性是其多种性能的综合反映，因此，影响磨料韧性的因素也是多方面的。磨料的化学成分、矿物组成和晶体结构的形式以及磨粒的形状对磨料的韧性都有影响，不同种类的磨料或者相同的磨料采用不同的加工方法制粒，其韧性也各不相同。第四节磨料的处理为了满足涂附磨具对磨料的特殊要求，提高涂附磨具的磨削效率和耐用度，除了正确选择磨料的材质和粒度外，有时还要对磨料进行适当的处理，现将常用的处理方法介绍如下。

一、选用专门的工艺制造磨料

采用熔块法生产棕刚玉磨料。由于熔块法与流放法、倾到法相比，具有结晶颗粒大的特点，因而使得磨粒强度大、硬度高。

在磨料的加工方法上，宜采用对辊加工方法，以增加片状、剑状形磨粒，同时保证磨粒表面粗糙。

筛选磨料，提高磨料基本粒的含量及粒度的均匀性，并且清除杂物、粉尘和粗粒。

二、磨料的煅烧处理

刚玉系磨料经过800—1300℃、2—4小时的煅烧，可以明显提高磨粒的显微硬度、韧性和亲水性。随着温度的提高，韧性也随之提高，但温度超过1300℃以后，磨料性能有下降趋势。

磨料煅烧机理：

1．磨料在制粒过程中，因破碎造成了暗裂纹，热处理使磨粒在脆性附段时，裂纹扩大，磨粒分裂，形成新的完整磨粒，提高了磨粒的强度。

2．当热处理进入磨料的初期塑性阶段时，杂质的迁移进一步弥补微裂缝。

3．热处理使刚玉中低价钛变为高价钛。例如棕刚玉由棕色变为深兰色，但是煅烧温度超过1300℃以后，随着温度的升高，钛进一步被氧化，使棕刚玉由深兰色逐渐变为灰白色，导致磨料性能下降。

4．清除磨粒表面杂质。磨粒表面的灰尘、污物都是低溶点的有机物，煅烧时变为气体而挥发，从而提高磨粒的亲水性。

5．刚玉经煅烧后，磁选效能提高，使得磨料内的杂质（磁性物）减少，提高了磨料硬度。

实验证明，煅烧对刚玉系磨料有明显的效果，而对碳化物系的磨料效果不明显。现在，世界上先进国家涂附磨具使用的刚玉系磨料都经过煅烧处理，未经煅烧处理的刚玉系磨料不用于涂附磨具的生产。

三、表面涂附处理

磨料的涂附处理是在磨料的表面涂上一层薄薄的物质，再经热处理、松散过筛而成。其作用是提高磨粒表面的粗糙度，增加亲水性。表面处理的方法主要有：金属盐处理、树脂处理、硅烷处理、陶瓷液——硅烷处理及碱腐蚀处理。

（一）金属盐处理

金属盐处理是将少量的金属盐均匀地涂附于磨粒表面，然后进行高温煅烧。据有关资料介绍，用于处理磨料的金属盐类有：硝酸镍、硝酸镍——硼砂、硝酸铝、硝酸铝——硼砂、硝酸钴、硝酸铁、硝酸铁——硼砂、硫酸铜、硫酸铜——硼砂、硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、硫酸亚铁等。加入量为磨料重量的—%，煅烧温度为600--1200℃。据报道，用%的硫酸亚铁处理刚玉磨料，经800℃煅烧后，制成的砂布与未经处理的相比，磨削效率提高4—6倍。

（二）树脂处理

为提高磨粒与粘结剂的粘结能力及耐热、耐酸碱性，在磨粒表面涂一层热固性树脂，并加入一定量的难熔金属氧化物，如三氧化铁、氧化锆等，然后对树脂涂层进行固化。由于磨粒表面有一层树脂，增强了磨料与粘结剂的粘结能力，因此，提高了涂附磨具的使用寿命。

（三）硅烷处理

硅烷是一种有机硅氧烷的总称，它是以硅氧为链的有机高分子化合物。随着主链的增长，分子量增大，聚合物的粘度亦随之增大。分子量低时，一般油状液体，俗称“硅油”；而分子量高时，呈极粘稠的半固体，俗称“硅脂”。用于处理磨料的硅烷是中等分子量的流动液体，国内称之为“增粘剂”，用于处理玻璃纤维。其增粘作用的机理是硅烷分子主链上的硅——氧链与磨料中的硅——碳、铝——氧链有相似性，因而存在着较大的亲合力。而在硅——氧链上有许多支链，是有机基团，它们与树脂有较大的亲和力。这样，硅烷在磨料与树脂粘结剂之间存在时，形成一种过渡层，使无机物（磨料）和有机物（粘结剂）之间的粘结力增加，故称其为“增粘剂”。在实际使用中，应根据不同的树脂粘结剂选取择不同有机基团的硅烷，才能达到良好的增粘效果。

（四）陶瓷液——硅烷处理

先配陶瓷浆液，例如30#刚玉磨料，用下列配方：长石60%、石灰石10%、粘土30%。处理方法是将刚玉磨料拌入上述料浆，干燥后，在1200℃下焙烧。涂陶瓷的磨料具有较高的耐热和耐酸碱能力，美国的埃克沙伦公司用多孔陶瓷涂在磨粒表面，前苏联曾用陶瓷液和硅烷两次涂附的办法，即先涂陶瓷，再涂硅烷，使磨具的性能进一步提高。

（五）碱腐蚀处理

对以树脂、橡胶为结合剂的砂布、砂纸，由于磨粒表面光滑，与结合剂的结合力较弱，在高速重负荷磨削时，当磨粒磨钝20—30%时，摩擦力就会大于结合力，磨粒来不及生成新的切削刃就会整个脱落，如用化学方法进行处理，造成磨粒表面凸凹不平，以此增加粘结剂的粘结力，这就是表面腐蚀处理的目的。

碱腐蚀的方法是：把刚玉磨料放在2%的NaOH溶液内浸润，加热至500℃，然后冷却、洗涤、干燥。也可以进一步进行处理，使NaOH与氧化铝发生反应，生成水溶性铝酸钠，使得磨粒表面的羟基增多，提高磨料的极性，而酚醛树脂也具有许多极性羟基和羟甲基，使磨粒与粘结剂的粘结力提高。值得一提的是，磨粒涂附后的羟基是碱性的，而酚醛树脂的羟甲基是酸性的，只要在180℃下，就可以促成一次真正的化学反应，导致活性粘结，使粘结能力大大提高。

第三章

基

体第四节布基化学纤维的结构与特性化学纤维包括再生纤维素纤维、合成纤维、醋酯纤维和无机纤维四类。再生纤维素纤维中以粘胶纤维的用量最大。粘胶纤维的主要优点是吸湿性能和染色性能好，手感柔软，其缺点是湿强度差，缩水变形大，尺寸不稳定。富纤是改变纺丝工艺后得到的湿强度和湿模量较高的粘胶纤维。合成纤维的发展速度很快，品种繁多，目前的合成纤维有锦纶、涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、氨纶等。它们的共同特点是：强度高、弹性好、耐磨（除腈纶外）、耐化学试剂、不易发霉虫蛀，其制品尺寸稳定，缺点是吸湿性差。近几年来国内外正在大力研究化学纤维的“天然纤维化”，如“合成纤维的羊毛化”以及“合成纤维的蚕丝化”等，出现了复合纤维和异形纤维为纺织生产提供了广泛的原料来源，以生产更符合人们要求的纺织品。化学纤维除供衣着和一般工业用外，尚有各种供特殊用途的特殊性质纤维，如耐高温纤维、高强力纤维、高模量纤维、耐辐射纤维、防火纤维、导电纤维、导光纤维、超细纤维以及高绝纤维等。纤维纺制成的纱线，按纱线形态或加工方法可分为：短纤纱（纯纺纱、混纺纱）、长丝和变形丝。短纤纱是将天然纤维或化学纤维条经过牵伸和加捻，使之成为具有一定强度的纱线。纯纺纱是由一种纤维纺成的，混纺纱是由两种（或两种以上）天然纤维、化学纤维纺成的。长丝由单丝和复丝两种，单丝仅有一根丝组成，复丝有单数和根（或数十根）单丝组成。变形纱是利用合成纤维的热塑性，通过机械、物理、化学方法加工而成，具有较高的弹性和伸缩性。一、化学纤维分类：化学纤维：再生纤维、合成纤维、玻璃纤维。再生纤维：再生纤维素纤维、纤维素酯纤维、再生蛋白纤维。再生纤维素纤维：粘胶纤维、铜氨纤维、皂化醋酯纤维。纤维素酯纤维：纤维素醋酯纤维、纤维素硝酸酯纤维。再生蛋白纤维：酪肮纤维、丝肮纤维、大豆蛋白纤维、花生蛋白纤维、玉米蛋白纤维、石油蛋白纤维。合成纤维：碳链纤维、杂链纤维。碳链纤维：聚乙烯纤维（乙纶）、等规聚丙烯纤维（丙纶）丙烯腈系纤维（聚丙烯腈纤维又称腈纶、改性聚丙烯腈纤维）、聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）、含氯纤维（聚四氟乙烯及其共聚物纤维又称氟纶）杂链纤维：聚酰受纤维、全芳香族聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚氨酯弹性纤维（氨纶）、其他（聚甲醛纤维、聚酰亚胺纤维、聚酰胺酰腈纤维、聚苯并咪唑纤维、酚醛纤维、聚脲纤维等。聚酰胺纤维：脂肪族聚酰胺纤维（锦纶6、锦纶66等）、含脂环的脂肪族聚酰胺纤维（凯纳）、含芳香环的脂肪族聚酰胺纤维（尼龙6T）。全芳香族聚酰胺纤维：聚对苯二甲酰间苯二胺纤维（芳纶1313）、聚对苯甲酰胺纤维（芳纶14）。聚酯纤维：聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）、聚对苯甲酸环乙已基二甲酯纤维（柯台尔）、芳香族聚酯纤维。玻璃纤维：玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维、金属纤维。二、常用化学纤维命名（见表3—10）合成纤维一律称“纶”；纤维素短纤维一律称“纤”；两者长丝则末尾加一“丝”字。纤维名称简称缩写国际商品名称短纤维长丝聚酰胺纤维聚已内酰胺纤维聚已二酸已二胺纤维锦纶锦纶6（锦纶）锦纶66锦纶丝锦纶丝锦纶丝PAPA6PA66锦纶、贝纶、卡普隆、耐纶聚对苯二甲酸乙二酯纤维涤纶涤纶丝PET达可纶、特丽纶、帝特纶、拉夫桑聚丙烯腈纤维晴纶腈纶丝PAN爱克司纶、开司米纶、奥纶、阿克利纶聚丙烯醇缩甲醛纤维维纶维纶丝VL维尼纶、妙纶聚氯乙烯纤维氯纶氯纶丝PVC开美纶聚丙烯纤维丙纶丙纶丝PP梅拉克纶、丽纺、帕纶嵌段共聚氨基甲酸酯纤维氨纶氨纶丝PUB乌利当、司班达克司聚乙烯纤维乙纶乙纶丝PE粘胶纤维粘纤粘胶丝VI嫘萦铜氨纤维铜氨纤铜氨丝CU高湿模量粘胶纤维富纤富强丝PO虎木棉、波里诺西克纤维醋酯纤维醋纤醋酸丝AC三醋酸纤维三醋纤三醋丝过氯乙烯纤维过氯纶过氯纶丝四、常用纤维性能1．纤维断裂强度和断裂伸长纤维的断裂强度和断裂伸长是纤维的重要性能指标。纤维的拉伸曲线是表示纤维在拉伸全过程中应力与伸长率间的关系曲线，如图3—7所示。图中涤纶、维纶强力较高，伸长中等；棉、麻的伸长较低；羊毛则强力较低，伸长曲线能充分反映纤维在轴向逐渐增加作用力下的机械性能，常称为纤维的特性曲线。拉伸曲线的形态和拉伸数值对织物的服用性能有明显关系，并可供混纺产品设计时参考。例如拉伸曲线形态接近的纤维混纺时，成纱中的纤维强力利用率高，使成纱强力相应提高。常用纤维断裂强度和断裂伸长见表3—11：纤维名称强度和伸长断裂强度干湿强度比（%）断裂伸长（%）干湿干湿棉（陆地棉）羊毛蚕丝粘胶短纤普通60-6570-7516-2219-2421-2921-29强力长丝普通45-5570-8018-247-1524-3520-30强力腈纶长丝12-2012-20丙纶短纤长丝锦纶6短纤长丝普通强力锦纶66短纤长丝普通强力涤纶短纤长丝普通强力表3—12为几种纤维在不同伸长率下的弹性回复率纤维名称不同伸长下的弹性恢复力（%）弹性模量2%3%5%10%棉（陆地棉）7445断裂～(68～93)羊毛9986～936950～52～22(11～25)蚕丝54～55（8%）44～88(50～90)粘胶短纤普通55～805641～(30～70)强力55～80564144～(50～90)长丝普通60～804532～(65～85)强力60～804532～(110～116)高湿模量短纤60～85～(70～110)长丝55～80～88(60～100)醋酯短纤70～9022～(25～40)长丝80～95～(30～45)三醋酯纤维8822～(25～40)氯纶短纤普通70～85～22(15～25)长丝80～85～44(30～50)长丝80～90～(30～45)涤纶短纤普通97886644～(50～70)高强纸伸～(70～90)长丝95～1009667～(90～160)维纶短纤普通70～8550～6045～5022～(25～70)强力72～8550～6045～50～(70～105)长丝（强力）70～90～(70～180)腈纶短纤90～95885622～(25～62)长丝70～958856～(38～85)丙纶短纤96～100～(20～55)长丝96～100～(18～40)锦纶6短纤95～1009892～(8～30)长丝98～10098～10093～99～(20～45)锦纶66（长丝强力）98～10098～10098～99～(21～58)麻亚麻84（1%）---132～(150～265)苎麻84（1%）48（2%）---～(135～405)3.比重（见表3-13）纤维名称粘胶醋酯三醋酯棉陆地羊毛丝麻偏氯纶氯纶涤纶维纶腈纶丙纶锦纶6锦纶66比重15～～～～4.回潮率（1）常用纤维公定和不同湿度条件下的回潮率（见表3—14）纤维名称纤维回潮率（%）公定20℃20℃20℃95%R棉（陆地棉）羊毛蚕丝麻粘胶醋酯三醋酯氯纶涤纶15111213071697～1012～14～～0～～～--0～24～272236～37(100%RH)25～3010～110～～维纶短纤维～～～～～～长丝普通强力腈纶丙纶锦纶6锦纶660～0～～～0～～～0～～～(2)混纺纱公定回潮率（见表3—15）混纺纱涤/棉维/棉腈/棉丙/棉棉/粘粘/棉涤/锦/棉锦/绵富/棉涤/棉棉/涤混合比5/3550/5050/5050/5075/2550/17/3370/3065/3550/5065/35公定回潮(%)公定回潮（英制）5．耐热性和灰化状态耐热性和灰化度见表3—16。纤维名称耐热性及灰化状态棉羊毛蚕丝粘胶醋酯锦纶6锦纶66涤纶维纶腈纶丙纶氯纶在120℃C、5h变黄，400--450100℃时硬化，150℃分解，235℃分解，275--456不软化，不熔融，260--300℃软化点200--230℃，熔点260软化点180℃，熔点215--220在230℃发粘，250--260℃熔融，软化点238--240℃，熔点258--263℃软化点220--240℃软化点190--240℃软化点140--160℃，熔点165--177℃，在100℃熔点200--210℃，开始收缩温度：短纤维（普通）90--100℃，（强力）60--70℃纺织品在加工过程如漂染、整理、定型等和使用中常受到热的作用。因此在加工中温度的掌握应考虑到纤维的基本热学性质。作为纤维热学性能的指标用玻璃化温度、软化点和熔点，其数值见表3—17。表3—17纤维名称玻璃化温度（℃）软化点（℃）熔点（℃）涤纶锦纶6锦纶66腈纶维纶丙纶氯纶氨纶67～81505580～10065～85-3570～80---240180225190～240216～230在水中160140～16590～100---258～263215～220250～260不明显不明显160～177200～210200～2306．耐酸、耐碱性（1）耐酸性（见表3—18）：表3—18纤维名称耐酸性棉羊毛蚕丝粘胶醋酯锦纶6锦纶66涤纶维纶腈纶丙纶氯纶热稀酸、冷浓酸可使分解，在冷稀酸中无甚影响热硫酸能使其分解，对其它强酸及弱酸，即使在加热下也有抵抗性热硫酸能使其分解，对其它酸有抵抗性比羊毛稍差热稀酸、浓盐酸能使强力降低；5%盐酸、11%硫酸对纤维强度无甚影响浓硫酸、浓盐酸可使其分解，3%盐酸、10%硫本对纤维强度无甚影响浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸可使其部分分解；7%盐酸、20%硫酸、10%硝酸对其强度无甚影响耐弱酸，溶于（并部分分解）浓盐酸、硝酸和硫酸中。35%盐酸、75%硫酸、60%硝酸对其强度无甚影响。浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸，能使其膨润或分解。10%盐酸、10%硫酸，对纤维强度无甚影响35%盐酸、65%硫酸、45%硝酸，对其强度无甚影响。除氯磺酸、浓硝酸和某些氧化剂外，耐酸性优良浓盐酸、浓硝酸对其强度无甚影响。（2）耐碱性（见表3—19）：表3—19纤维名称耐碱性棉羊毛蚕丝粘胶高湿模量粘胶醋酯锦纶6锦纶66涤纶维纶丙纶氯纶腈纶在苛性钠溶液里膨润（丝光化），但不损伤其强度强碱能使其分解，弱碱对其有损伤，在冷稀碱中经搅拌产生缩绒。丝胶很容易溶解；一部分丝朊受侵蚀，但比羊毛好些。强碱可使其膨润，强度降低；20%苛性钠溶液时对强度无甚影响。强碱可使其膨润，强度降低；%苛性钠溶液时对强度无甚影响强碱皂化后，强度降低；%苛性钠溶液时对其强度无甚影响在50%苛性钠溶液和28%氨水里，强度几乎不影响在室温下耐碱性良好，在高于60℃在10%苛性钠溶液、28%氨水中，强度几乎不降低在50%苛性钠溶液中强度几乎不降低耐浓碱在50%苛性钠溶液、浓氨水里，强度几乎不降低在50%苛性钠溶液、28%氨水中，强度几乎不降低7．溶解性解（见表3—20）：纤维名称溶解性能棉羊毛蚕丝粘胶醋酯锦纶6锦纶66涤纶腈纶维纶丙纶氯纶不溶于一般溶剂，溶于75%硫酸不溶于一般溶剂，溶于次氯酸钠、5%苛性钠不溶于一般溶剂，溶于75%硫酸、5%苛性钠溶于59%硫酸、浓盐酸、铜氨溶液、铜乙二氨溶液不溶于乙醇、乙醚、苯、四氯乙烯等。而溶于丙酮、冰醋酸、酚浓硫酸等不溶于一般溶剂，溶于酚类（酚、间甲酚等）、浓盐酸、浓蚁酸。在冰醋酸里膨润，加热可使其溶解不溶于一般溶剂，而溶于某些相通类化合物和90%甲酸中不溶于一般溶剂，溶于热间甲酚、热邻氯化苯酚、热硝基苯、热二甲基甲酰胺及40%的苯酚一四氯乙烷的混合溶剂中。不溶于一般溶剂，溶于二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、热饱和氯化锌，65%热硫氰酸钾溶液不溶于一般溶剂，在热吡啶、浓盐酸、酚、甲酚、浓蚁酸里，膨润或溶解不溶于脂肪醇、甘油、乙醚、二硫化碳和丙酮中，室温下在氯化烃中膨润，在72%--30℃不溶于乙醇乙醚、汽油。但苯、丙酮、热四氯乙烯能使其膨润。溶于四氢呋喃、环已酮、二甲基甲酰胺及热二烃烷。8．染色性能（见表3—21）表3—21纤维名称染色性能棉羊毛蚕丝粘胶醋酯锦纶6锦纶66涤纶维纶腈纶丙纶氯纶可用直接染料、还原染料、偶氨染料、媒染染料，以及各种硫化染料。也可用颜料染色。可用酸性染料、耐缩绒染料、铬溶染料、媒染染料、还原染料及靛类染料进行染色。可用直接染料、酸性染料、碱性染料、各种媒染染料进行染色。加碱时要加保护剂。一般所用染料：直接染料、还原性染料、碱性染料、色酚染料、硫化染料、活性染料、媒染染料及颜料。一般所用染料：分散染料、显色性分散染料、色酚染料。还原性染料、媒染染料、酸性染料、碱性染料也能染色。一般所用染料：分散性染料、酸性染料及其它染料一般所用染料：分散、酸性、金属络合染料。其它染料也可染色。可用分散染料、钯酚染料、还原染料、进行载体染色或高温染色。可用一般染料进行染色。如直接染料、酸性染料、硫化染料、硫化还原染料、还原染料、可溶性还原染料、色酚染料、金属络盐染料、分散染料、显色性分散染料、颜料。其它染料也可染色。一般可用分散染料、隔离子染料、碱性染料、酸性染料。其它染料也可以进行染色。可用颜料进行纺前染色，还可用分散、酸性、帮合染料及某些还原染料、硫化染料和偶氮染料进行染色。一般所用染料：分散染料、色酚染料、金属染料（以载体染料为主）9．纤维的静电序列与静电荷密度（１）纤维的静电序列（见表3—22）(+)玻璃锦纶羊毛蚕丝粘纤棉麻钢硬橡皮醋纤维纶涤纶合成橡胶腈纶聚乙烯赛璐珞照相软片玻（－）璃纸注：（1）上列中任两种物质摩擦，左边的带正电（+），右边的带负电（-）；（2）表列次序当试验条件变化时，排列也稍有变化；（3）表列中物质，相距越远者静电电位越大。（２）纤维的静电荷密度合纤丝（或纱）在准备加工中会产生不同程度的静电（大多很严重），这与纤维的静电荷密度有关。几种纤维在不同线速度下的静电荷密度（库仑/厘米2×10-11）及最大电位（千伏）见表3-23纤维名称线速度（米/分）线速度为800米/分时的最大电位（千伏）92250460800氯纶锦纶涤纶腈纶醋纤粘纤很小很小0很小000---由表可知，随着线速度的提高，纤维上电荷密度增加即带电量增加，其中氯化和锦纶丝上带电量最大，电位也最高。9.纤维的耐磨，耐气候性，耐蛀、耐霉性纤维和纱线的耐磨性是决定纺织品耐磨性的重要因素。一般认为，纤维在拉伸过程中凡吸收变形能较大，而去负荷时释放变形能也大的纤维比较耐磨。纤维的耐磨性与纤维的耐疲劳性成正相关。纺织原料中以锦纶耐磨性最好。因此，适宜做耐磨性要求高制品等。涤纶耐磨性仅次于锦纶，特别在湿态条件下，涤纶的耐磨性接近干态，在合成纤维中以腈纶纤维的耐磨性最差。通常纤维耐磨性能指标，是以纤维在一定张力下纤维相互摩擦或纤维与磨料摩擦至断裂时的摩擦次数表示，几种纤维的耐磨性能见表3—24。纤维名称粘纤锦纶涤纶腈纶醋纤纤度（旦）2324磨断时摩擦系数干态88088001980135409湿态283890187013958纤维的耐磨、耐气候、耐拉、耐霉性比较见表3—25。纤维名称项目耐磨性耐气候性（耐日光性）耐蛀耐霉性棉羊毛蚕丝粘胶醋酯锦纶6锦纶66涤纶维纶腈纶丙纶氯纶中等中等中等较差中等优良优良优良良好较差优良良好强度下降，有变黄的倾向强度下降，染色性稍稍变差强度下降显著，60天下降55%，140天下降65%。强度稍微下降强度几乎不降低强度降低，稍微变黄在长期日光照射下有某些变质强度几乎不降低强度几乎不降低强度几乎不降低耐间接日光，如用光稳定剂，可耐直接日光强度几乎不降低耐蛀不耐霉不耐蛀耐霉不耐蛀耐霉耐蛀不耐霉耐蛀耐霉耐蛀耐霉耐蛀耐霉耐蛀耐霉耐蛀耐霉耐蛀耐霉耐蛀耐霉耐蛀耐霉第五节布基纤维原料的鉴别方法鉴别纤维的方法很多，有燃烧法、显微镜观察法、密度测定法、染色法、试剂着色法及溶解法等。仅用一种方法，一般不能立刻确定纤维的类别，必须根据数种方法的测试结果，来作综合分析。初步鉴别时，可先用费时较少的燃烧法或显微镜观察法，当这种方法不能满足要求时，再采用其他方法补充鉴定之。一、燃烧法各种纤维的燃烧特性见表3—26纤维名称燃烧状态气味灰的状态棉、粘纤、麻、铜氨纤维燃烧块自动蔓延，烧焦部分呈黑褐色烧纸味灰白色粉末蚕丝、羊毛卷缩燃烧，一边发泡一边冒火焰烧毛发味松脆黑色块状或圆珠醋纤近火焰熔化收缩，接触火焰燃烧，离开火焰继续燃烧醋酸味松而脆黑色灰烬，未烧部分呈黑块锦纶近火焰熔化收缩，接触火焰缓慢燃烧、熔融，离开火焰易熄灭氨化物的气味象透明玻璃小球，冷却前拉伸呈线状涤纶近火焰熔化收缩，接触火焰缓慢燃烧，离开火焰继续燃烧芳香味硬的黑色圆珠腈纶近火焰熔化收缩，接触火焰熔融燃烧冒黑烟特殊臭味不定型黑色硬块维纶近火焰后一面收缩一面燃烧，有黑烟特殊甜味形状不规则很硬的黑色灰烬氯纶近火焰熔化收缩，接触火焰燃烧，离开火焰自行熄灭特殊臭味很脆的黑色灰烬丙纶近火焰边熔融、边燃烧轻微的沥青气味硬的黄褐色小球二、显微镜观察法使用Y172型纤维切片器，将纤维切成极微的横断面薄片，用一般的生物显微镜，即可观察各种纤维的纵向和横向截面的形态，从纤维的形态来区别各种天然纤维和化学的类别。但合成纤维的外形只能做到大致地分辨。纺织纤维纵向与横截面形态特征见表3—27天然纤维化学纤维名称纵向横截面名称纵向横截面棉扁平带状、天然扭曲呈腰子型，有中腔涤纶、锦纶、丙纶平滑圆形羊毛鳞片圆形维纶1—2根槽腰子形蚕丝平滑三角形氯纶1—2根槽近圆形亚麻横节竖纹多角形，中腔小腈纶平滑或1-2根槽圆形或哑铃形苎麻横节竖纹腰子形有裂缝醋纶1—2根槽不规则带形粘纤纵向沟槽齿形富纤平滑较少齿形、圆形化学纤维中的异形纤维，其纵向及横向形态随喷丝孔的几何形状不同而不一，故不包括在此范围内，一般异形纤维有三角形、蚕豆形、椭圆形、十字形或不规则形等。三、纤维密度测定法测定纺织纤维密度的方法很多，有浮沉法、液体浮力法、比重法、气体容积法、密度梯度管法等，测定纤维密度，即可鉴别纤维的类别，各种纤维的密度如表3—28表3—28纤维名称密度（克/厘米3）纤维名称密度（克/厘米3）丙纶涤纶氨纶氯纶锦纶亚麻腈纶苎麻维纶粘纤羊毛富纤醋纤棉蚕丝玻璃纤维关于分离液比重与混合比，可按表3—29配置，对不同原料可观察沉浮，来证实纤维性质。表3—29分离液比重（Y）四氯化碳（%）二甲苯（%）020℃式中:V——四氯化碳容积百分率。20℃20℃四氯化碳的蒸发速度是二甲苯的数倍，配置的分离液时间一久，比重变轻，因此分离液必须现用现配，分离液与水不能混合，试样的水分影响测定的比重，应当注意。四、试剂着色法（见表3-30）表3-30纤维类别锡莱着色剂着色（1）碘、碘化钾液着色有无氯（2）有无氮（3）棉亚麻蚕丝羊毛粘纤铜氨纤醋纤锦纶涤纶腈纶维纶氯纶蓝紫蓝褐鲜黄紫红阴紫蓝绿黄淡黄微红微红褐不染色不染色不染色淡黄淡黄黑蓝青黑蓝青黄褐黑褐不染色褐淡蓝不染色无无无无无无无无无无无有无无有无无无有无有无无（1）用碘20克溶解于100毫升的碘化钾饱和溶液中，把纤维浸湿30秒到1分钟，再用清水洗净，即可判别。（2）把纤维帖在热铜上，使它放在氧化火焰中，如冒绿色火焰，就证明有氯。（3）用一克纤维放入试管内，复盖无水碳酸钠约1克，渐渐加热，管口放湿润的石蕊试纸，如试纸变为蓝色，即表示含氮。五、化学溶解法利用各种纤维对不同溶剂的溶解特性，可有效地鉴别纤维。混纺产品中不同纤维含量分析，亦可采用这个方法。各类纤维的溶解情况见表3—31。表3—31类别盐酸硫酸次氯酸钠蚁酸二甲基甲酰胺氢氧化钠间甲酚棉羊毛蚕丝粘纤醋纤锦纶涤纶腈纶维纶氯纶丙纶不溶不溶不溶溶不溶溶不溶不溶溶不溶不溶不溶不溶溶溶溶溶不溶不溶部分溶解不溶不溶不溶溶溶不溶溶不溶不溶不溶部分溶解不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶不溶不溶溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶不溶不溶溶不溶溶不溶不溶溶溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶溶溶溶不溶不溶不溶不溶溶剂和试验条件：盐酸：浓、室温硫酸：70%、室温氢氧化钠：5%煮沸二甲基甲酰胺：60℃间甲酚：浓、95℃次氯酸钠：约1N、室温六、证实试验法根据上述鉴别方法初步判断后，为了进一步确证，可用表3-31所列方法。表3-31涤纶1．不溶于硝酸以及70%的硫酸，而溶于95%硫酸中2．放在甲酚中煮沸就溶解，不溶解于蚁酸3．放羧酸酯试验呈阳性，不溶于硝酸锦纶1．溶于氯化钙饱和甲醇溶液2．放于冰醋酸中煮沸就溶解3．品种浓盐酸16%盐酸，15比重硫酸溶点（℃）锦纶6锦纶66溶溶溶不溶立即破坏不变215250腈纶1．腈基试验呈阳性，含氯试验呈阴性2．不溶于盐酸，溶于硝酸，含氯试验呈阴性3．溶于50-60℃维纶1．溶于蚁酸，即使在煮沸的冰醋酸中也不溶解2．溶于80%的苯酚，即使在煮沸的吡啶中也不溶解3．溶于20%的盐酸中，用碘、碘化钾试验呈蓝色氯纶1．溶于丙铜和苯的1:1溶液中，溶于二硫化碳和丙硐的1:1溶液中2．溶于环已酮中，含氯试验呈阳性3．溶于二皿基甲酰胺中，不溶于硫酸，含氯试验呈阳性丙纶1．浮于36%甲醇中2．放在萘烷中煮沸也不溶解3．溶点为160-177第六节纤维原料对织物性能的影响织物的使用性能除与织物结构、织物的后整理有关外，还