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为什么要对刚玉的化学成分严格规定?

从刚玉磨料的化学成分规律可以看出,各种刚玉磨料的主要区别在于氧化铝含量和杂质的不同。国家标准中刚玉的化学成分主要是控制氧化铝的含量。其目的是,刚玉磨料中的氧化铝含量占很大比例,而其他物质仅为少量。刚玉磨料的磨削性能和其他优异性能主要由氧化铝决定。一般来说,磨料主要成分的含量和纯度在其质量指数规定的范围内越高,磨料的性能越好。

  1. 对于棕刚玉磨料,氧化铝成分的范围有限。该范围的含义是氧化铝含量低于95.00%,非刚玉的矿物成分相应增加,这将影响磨料的研磨性能。但是,如果高于97.5%,棕刚玉的韧性会大大降低,颜色会恶化。因此,Al2O3的含量预计不会超过97.50%。然而,应强调的是,Al2O3含量高于97.50%的刚玉块不存在缺陷。虽然其韧性降低,但硬度和磨削能力并不差。这种刚玉在国外被称为半脆性刚玉,在国内被称为高铝刚玉。
    氧化钛的含量对刚玉的颜色有很大影响。因此,国家标准还规定了棕刚玉化学成分中氧化钛的含量,为1.50%~3.80%。如果氧化钛小于1.50%,棕刚玉颜色将变为灰色;如果氧化钛的含量超过3.80%,则会影响Al2O3的含量。氧化铁的含量对刚玉的颜色也有很大的影响,这会使磨料的颜色变暗。然而,国家标准并未规定所有刚玉磨料化学成分中Fe2O3的含量。原因是氧化铁含量对磨料磁性的影响大于颜色。国家标准在磨料磁性含量标准中严格规定了磁性材料的含量,对氧化铁的含量有着极其严格的限制。事实上,它对氧化铁的含量做出了间接和更严格的规定。
    刚玉结晶的科研和生产进度表明,氧化钙和氧化镁对刚玉的质量有很大影响。即使是少量的Cao也会消耗大量的Al2O3并生成六铝酸钙,因此国际上指定的Cao≤ 0.45%. 少量氧化镁也会产生更大的影响。氧化硅对刚玉几乎没有影响,但仍有影响。然而,国家标准中没有规定棕刚玉磨料中队中MgO和SiO2的含量。有人认为,刚玉磨料化学成分标准中应充分规定硅、铁、钙、镁等杂质氧化物的含量要求,以全面反映刚玉磨料化学成分的总体情况和标识质量的整体水平。另一种观点是,目前使用的铝土矿和氧化铝粉末中的氧化镁含量很低。按照现有工艺冶炼,只要控制氧化铝、氧化钛和氧化钙的含量,磨料中MgO、SiO2等杂质氧化物的含量不会超过规定范围。
  2. 由于氧化钠对白刚玉危害很大,少量氧化钠会消耗大量的Al2O3(Na2O质量的18.10倍)来生产铝酸钠。因此,白刚玉的化学成分标准不仅规定了Al2O3的含量,而且严格限制了Na2O的含量。由于氧化铝粉中除Al2O3和微量Na2O外,其他成分很少,可以忽略不计,因此国家标准中未规定白刚玉磨料的其他成分。
  3. 磨料的化学成分含量随磨料粒度的变化略有波动。这也反映在标准条款中。磨料粒度越细,纯度越低。也就是说,随着粒度变细,磨料中主要化学成分的含量会不同程度地降低,杂质含量也会相应增加。
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