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行业知识小课堂谈磨论道系列之硼元素在超

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硼元素是一个非常神奇的元素,在超硬制品中有着广泛的应用。

如果要分一个类别的话,大致可以分为三类,分别是硼元素结合剂上的应用,硼元素在超硬磨料上的应用,硼元素在填料上的应用。

下面分别简单介绍一下,供大家参考。如有不全,欢迎补充。

第一,硼元素在结合剂上的应用

1,硼元素在树脂结合剂上的应用

在酚醛树脂的分子结构中引入了无机的硼元素,形成硼改性酚醛树脂。硼改性酚醛树脂比酚醛树脂的耐热性、瞬时耐高温性能和力学性能更为优良。

硼元素的引入同时也提高了酚醛树脂的韧性。因此,用硼改性酚醛树脂制作而成的超硬树脂抛光砂轮,其抛光材料的效果要优于普通的酚醛树脂制作的砂轮。

2,硼元素在陶瓷结合剂上的应用

硼元素在陶瓷结合剂中的引入国内外有差异。国外主要以硼的氧化物形式引入。国内主要以硼酸和硼酸盐的形式引入。其核心还是主要引入氧化硼。

氧化硼在陶瓷结合剂中形成网络系统。

有资料表明,硼元素在陶瓷结合剂中的起到一定的韧性和抗冲击性能。

3,硼元素在金属结合剂上的应用

由于硼元素在合金表面形成一层致密的氧化膜,防止进一步的发生氧化反应,所以硼元素可以提高合金的耐腐蚀性能。因此,部分厂家在金属结合剂中引入硼元素,目的是防止出口到国外的砂轮在海运运输过程中遭受腐蚀。

第二,硼元素在超硬磨料上的应用

1,硼元素在金刚石上的应用

硼元素引入金刚石,主要是硼原子代替了部分碳原子,形成含硼金刚石。

与普通金刚石对比,含硼金刚石的抗氧化性、导电性、化学惰性和力学性质都发生了变化。其中抗氧化性能伴随硼含量的提高而提高,有资料表明,含硼金刚石的表面起始氧化温度比普通金刚石的高出-度。因此,把含硼金刚石掺到CBN中制作而成的砂轮硬度和寿命都有所提升。

金刚石本身是不导电的。硼元素的引入改变了内部电子的状态,提高了其导电性能。因此,含硼金刚石在半导体行业有着出色的表现。

金刚石在高温条件下与铁系金属发生化学反应,硼元素的引入改善了耐高温性能和与铁系金属的表面粘合性能,这使得在一定条件下含硼金刚石可以用于加工铁系金属。

硼元素的引入还改善了金刚石的抗冲击韧性。含硼金刚石制成的刀具在载荷断续切削硅铝合金、钛合金、玻璃钢等材料时具有较长的寿命。有资料表明,在金刚石线锯中用同等粒度的含硼金刚石比用普通金刚石锯切的崩口明显变小。

2,硼元素在CBN上的应用

由硼元素和氮元素组成的CBN,又称立方氮化硼,硬度仅次于金刚石,是第二大超硬磨料。性能方面其他文章表述比较完整,本文不再重复。

第三,硼元素在填料上的应用

硼元素在填料上的应用主要分为硬质填料和软质填料两大类。

1,硬质填料

硬质填料主要是指由硼元素和其他元素组成的硬度比较高的材料,比如碳化硼、氮化硼等材料。

碳化硼、氮化硼等材料由于比碳化硅、刚玉等材料硬度更高,所以在部分超硬制品的填料中可以代替碳化硅和刚玉,使制品更加耐磨。

2,软质填料

软质填料主要是指由硼元素和其他元素组成的硬度比较低的材料,比如常见的六方氮化硼等。

六方氮化硼,英文缩写HBN,是合成CBN的重要原材料。HBN的结构和石墨一样,都是层状结构,所以有着较好的润滑性能。由于硼元素的引入,HBN还具有一定的耐高温性能。因此,HBN在高温条件下的润滑性能要比石墨高很多。有资料表明,同等条件下,在金属结合剂中,每增加1个质量点的HBN所达到的润滑效果相当于1.5个质量点的石墨所达到的润滑效果。




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