Абразивные и пескоструйные материалы на основе оксида алюминия – электрокорунд и его разновидности
Группа абразивных материалов, использующихся при пескоструйной обработке поверхностей, включает в себя широкий ряд струйных абразивов на основе оксида алюминия, среди которых выделяется группа электрокорундов. В свою очередь, электрокорунды принято подразделять в зависимости от процентного содержания глинозёма (оксида алюминия, Al2O3, корунда) в составе абразива и технологии производства.
Электрокорунд (алунд, алоксит) – это кристаллический оксид алюминия, который искусственно получают в результате переплавки глинозёма и глинозёмсодержащего сырья непрерывным способом в дуговых печах с последующей кристаллизацией вещества. После затвердевания синтезированный корунд приобретает высокую твёрдость и прочность, которая уступает только алмазу. Показатель твёрдости электрокорунда имеет значение 9 по шкале Мооса (девятый природный эталонный минерал минералогической шкалы твёрдостей из десяти – корунд). Чем больше в электрокорунде содержится окиси алюминия, тем твёрже, прочнее и белее по цветовой характеристике получаемое корундовое абразивное зерно.
Так как электрокорунд получают в электродуговых печах, то в связи со способом получения этого корундового материала с задействованием электричества, а именно – теплового эффекта электрической дуги в процессе плавки, в названии искусственного корунда присутствует добавка «электро».
При производстве электрокорунда в момент плавки легко получить абразив заданных параметров, вводя в расплав набор легирующих химических элементов, обеспечивающих дополнительную твёрдость, прочность и термостойкость. В результате таких операций получается новый абразивный материал с улучшенными свойствами, относящийся к группе модифицированных разновидностей электрокорундов, называемых легированными электрокорундами.
Виды абразивного электрокорунда на основе модификаций оксида алюминия
Электрокорунд нормальный (алунд)
Нормальный электрокорунд – разновидность электрокорундов, содержащая от 91% до 96% Al2O3 в составе и выплавляемая восстановительной плавкой из алюминийсодержащих бокситов. Этот электрокорундовый абразив обладает высокой твёрдостью и пригоден для шлифовки металлических поверхностей. Марки абразива нормального электрокорунда – 12А, 13А, 14А, 15А, 16А. Плотность электрокорунда нормального находится в пределах от 3,8 г/см³ до 3,9 г/см³; микротвёрдость – приблизительно от 18,6 ГПа до 19,6 ГПа (от 1900 кгс/мм² до 2000 кгс/мм²). Цвет нормкорунда – оттенки коричневого от светлого до тёмного в корреляции с содержанием примесей.
Электрокорунд белый (корракс)
Белый электрокорунд (корракс), получаемый в электродуговых печах плавкой чистого глинозёма (содержание алоксида корунда в глинозёме составляет ≈98-99%) и содержащий около 99% Al2O3 в своём составе, пригоден для очистки поверхностей из очень твёрдых сплавов и стали, сопоставимых по прочности с нержавеющими сталями класса corrax. Этот искусственный корундовый абразив применяется для выполнения пескоструйных работ по шлифованию поверхностей. Электрокорундом белым легко произвести шлифовку стекла и металла, натуральной кожи и древесины. Кроме этого, материал используется в производственном процессе по выпуску керамических изделий (наполнитель), в литейном производстве для обеспечения антипригарного эффекта, в порошковой металлургии. На основе этого материала выпускается широкий ассортимент абразивных паст и брусков для шлифовки различных материалов и изделий. Марки абразива белого электрокорунда – 22А, 23А, 24А, 25А (перечислены в порядке увеличения процентного содержания оксида алюминия и соответственного повышения качества). Плотность электрокорунда белого составляет от 3,9 г/см³ до 3,95 г/см³; микротвёрдость – от 19,6 ГПа до 20,9 ГПа (от 2000 кгс/мм² до 2100 кгс/мм²).
Электрокорунд монокристаллический (монокорунд)
Монокристаллический электрокорунд (монокорунд) получают путём плавления в электропечах боксита с сернистым железом, антрацитом или коксом. Полученные блоки распадаются на кристаллы без дробления после воздействия обычной воды. В составе абразива содержится около 96,5% Al2O3. Монокорундовый абразив незаменим при производстве работ по шлифованию жаропрочных, кислотоупорных и конструкционных легированных сталей и сплавов. Марки абразива монокристаллического электрокорунда – 43А, 44А, 45А. Плотность монокорундового абразива располагается в диапазоне от 3,94 г/см³ до 4 г/см³; микротвёрдость монокорунда – от 22,6 ГПа до 23,5 ГПа (от 2300 кгс/мм² до 2400 кгс/мм²).
Электрокорунд хромистый (технический рубин)
Хромистый электрокорунд (технический рубин, электрорубин) – один из синтетических абразивных материалов группы легированных электрокорундов, который получают при плавлении глинозёма с добавлением оксида хрома. Такая технология позволяет получить абразив с высокими качественными показателями прочности и абразивной способности. В составе электрорубина содержится от 91% до 98% Al2O3. Марки абразива хромистого электрокорунда – 32А, 33А, 34А. Плотность электрокорунда хромистого составляет от 3,95 г/см³ до 4 г/см³; микротвёрдость – от 19,6 ГПа до 22,6 ГПа (от 2000 кгс/мм² до 2300 кгс/мм²). Оксид хрома придаёт абразивному материалу окраску от розового до насыщенного рубинового цвета.
Электрокорунд титанистый
Титанистый электрокорунд – другой представитель из группы легированных электрокорундов, в котором корунд выплавляется с добавлением окиси титана. Содержание в составе абразива Al2O3 от 91% до 98% (чаще – не менее 97%) и оксида титана – не менее 2%. Абразив пригоден для очистки металлических поверхностей со снятием увеличенного слоя верхнего покрытия, а также для шлифования закалённых сталей под высокими нагрузками. Марка абразива, соответствующая титанистому электрокорунду, – 37А. Плотность от 3,95 г/см3 до 4 г/см3; микротвёрдость титанистого электрокорундового абразивного материала варьируется от 19,6 ГПа до 22,6 ГПа (от 2000 кгс/мм2 до 2300 кгс/мм2). Оксид титана определяет серо-голубой оттенок в цвете зёрен.
Электрокорунд циркониевый
Циркониевый электрокорунд получают при плавке сырьевого глинозёма с небольшим содержанием окисей циркония или бадделеитов. В составе абразива содержится от 60% до 75% Al2O3 (оставшуюся долю составляют оксид циркония и примеси). Марка абразива циркониевого электрокорунда – 38A. Плотность циркониевого электрокорундного абразива составляет от 4,05 г/см3 до 4,15 г/см3; микротвёрдость – от 22,6 ГПа до 23,5 ГПа (от 2300 кгс/мм2 до 2400 кгс/мм2). Этот вид корундина характеризуется серо-розовым цветом.
Помимо перечисленных выше наиболее часто использующихся электрокорундовых абразивов существуют и прочие модификации – такие как сферокорунд, формокорунд, хромотитанистый электрокорунд, магниево-кремниевый электрокорунд и другие.
| Наименование вида электрокорунда | Марки электрокорунда | Содержание Al2O3, % |
|---|---|---|
| Нормальный электрокорунд | 12А, 13А, 14А, 15А, 16А | 91-96% |
| Белый электрокорунд | 22А, 23А, 24А, 25А | 96-99% |
| Хромистый электрокорунд | 32А, 33А, 34А | 91-98% |
| Титанистый электрокорунд | 37А | 91-98% |
| Циркониевый электрокорунд | 38А | 60-75% |
| Монокристаллический электрокорунд | 43А, 44А, 45А | 98-99% |
| Хромотитанистый электрокорунд на основе белого электрокорунда | 91А, 92А | 60-75% |
| Хромотитанистый электрокорунд на основе нормального электрокорунда | 93А, 94А, 95А | 60-75% |
| Магниево-кремниевый электрокорунд | 96А | 60-75% |
Электрокорунды в зависимости от вида абразива, назначения, фракций и прочего выпускаются по нормам ГОСТ 28818-90 (шлифматериалы из нормального и белого электрокорунда), ГОСТ 28654-90 (шлифовальные материалы из нормального и белого электрокорундов), ГОСТ Р 52381-2005 (шлифовальные порошки, абразивное зерно), ГОСТ 3647-80 (шлифзерно, шлифпорошки, микрошлифпорошки) и т.д., а также с использованием технических условий (например, ТУ 3988-075-00224450-99, ТУ 3988-002-00658716-2000, ТУ 2-036-0224450-022-90, ТУ 2-036-288-86, ТУ 3988-012-00658716-2002 и прочих).
Примечания:
В отдельной технической документации к электрокорундам иногда применяется такая терминология как так называемые «минусовые фракции» (например, фракция минус 3 мм и т.п.). При этом не стоит путаться и приходить в замешательство, а просто следует иметь в виду, что т.к. фракции являются диапазонными значениями и не содержат отрицательных величин, то «минус» и «плюс» являются в данном случае ошибочной трактовкой использования тире при указании зернового диапазона (т.е., например, обозначение «минус 5 плюс 2 мм» нужно трактовать как фракцию с размером зерен в диапазоне 2-5 мм (от 2 до 5 мм); «минус 1 мм» – фракцию с диапазоном частиц 0-1 мм и т.д.).
К пескоструйным абразивам, обозначаемым профессиональным термином-жаргонизмом в пескоструе «минеральная дробь», с большой долей уверенности можно отнести электрокорундовые абразивные струйные материалы, т.к. основу электрокорундов составляет синтетический минерал корунд, а пескоструйные абразивные зерна электрокорунда, использующиеся для пескоструя, по сути являются дробью из этого искусственного минерала.
Код ОКПД 2 для абразивного электрокорунда определяется суммой кодов классификатора 23.91.11.190 – Изделия абразивные прочие + 23.99.15.000 – Корунд искусственный (в отличие от устаревшей классификации по ОКП, разделение на нормальный, белый, легированный, циркониевый и монокорунд упразднено и категории рассматриваются укрупнённо).
Цена синтетического корунда экономически значительно компенсируется его низким пескоструйным расходом, уступающим только расходу колотых стальных дробей.
