1、磨料的基本性質(zhì)及碳化硅切割刃料生產(chǎn)工藝、磨料基本知識1、磨料的概念和品種在磨削、研磨和拋光中起切削作用的材料。用人工方法制成特定粒度，用以制造切除材料余量的磨削、拋光和研磨工具的顆粒材料。1）、粗磨粒4220粒度的磨粒。表示方法例如F4.每種粗磨粒都有自己的范圍，在這些范圍里面包含最粗粒、粗粒、基本粒、混合粒和細粒。2）、微粉微粉磨料是指粒徑為63微米以細的磨料顆粒。微粉是精密加工不可缺少的原料，廣泛用于機械制造、光學儀器、半導體材料加工、 計算機制造、航空航天、太陽能光伏產(chǎn)業(yè)晶硅片的切割等領(lǐng)域。磨料 微粉的制造水平已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。粉磨料的生產(chǎn)與磨粒制造是不同的。

2、微粉的生產(chǎn)選用優(yōu)質(zhì)的原料,碳化硅多采用F24F60的成品為原料，因為這個粒度范圍的磨料 雜質(zhì)最少。微粉的生產(chǎn)都要進行化學處理除去雜質(zhì)，所以新料都要經(jīng) 過酸洗之后才能用。由于微粉的顆粒細微，極難用篩分法分級，常用 水力分級。近年來，隨著研究和實驗的進行，氣流分級也得到了廣泛 的運用。3）、粒度磨料的粒度指磨料的粗細程度。磨料的粒度規(guī)格用粒度號來表 示。根據(jù)使用的需要，我國的磨料標準把普通磨料的粒度規(guī)格分為二類。一類是固結(jié)磨具用的磨料粒度規(guī)格，其粒度號以“F”打頭。這 是我國磨料的主要粒度規(guī)格，絕大多數(shù)普通磨料是以這種粒度規(guī)格生 產(chǎn)、制造和使用的。另一類是涂附磨具用的磨料粒度規(guī)格，其粒度是 以“P

3、”開頭，故稱“ P粒度號磨料”。根據(jù)磨料的生產(chǎn)工藝，F(xiàn)粒度規(guī)格可分為二部分：粗磨粒、微粉。粗磨粒：顆粒尺寸在63微米以上的磨料，多用篩分法生產(chǎn)。微粉：顆粒尺寸在63微米以下的磨料，多用水選法生產(chǎn)。4）、粒度分布：用特定的儀器和方法反映出粉體樣品中不同粒徑 顆粒占顆粒總量的百分數(shù)。有區(qū)間分布和累計分布兩種形式。區(qū) 間分布又稱為微分分布或頻率分布，它表示一系列粒徑區(qū)間中顆粒的百分含量。累計分布也叫積分分布，它表示小于或大于某粒徑顆粒的百分含量。表示粒度特性的幾個關(guān)鍵指標: D 50： 一個樣品的累計粒度分布百分數(shù)達到50%時所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%小于它的顆粒也占50%

4、 C5o也叫中位徑或中值粒徑。D5o常用來表示粉體的平均粒度。D94:一個樣品的累計粒度分布數(shù)達到94%寸所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的的顆粒占94% D94常用來表示粉體細端的粒度指標。 其它如D、Do、D9o等參數(shù)的定義與物理意義與D94相似。3、磨料的基本性質(zhì)磨料的用途很廣泛。作為磨削加工用途，磨料應具備下列基本性質(zhì):1）硬度磨料應當具備相當高的硬度，磨料的硬度要高于被加工的工件硬度，而且要有良好的耐腐蝕性能。一般來說，在其他條件相同的情況 下，磨料的硬度越高，其耐腐蝕性能就越好，切削性能也會越好。2）可加工性磨料應具有可加工制粒性，能制成尺寸范圍廣泛、形狀均勻、尺 寸整齊的顆

5、粒。3）韌性磨料具有一定的韌性。磨料的韌性指在磨削加工過程中抵抗脆 裂、保持切削刃的能力。4）高溫穩(wěn)定性磨料應能耐高溫，具有高溫穩(wěn)定性。在磨削時磨料與被加工的工 件的接觸區(qū)域會產(chǎn)生大量的熱，尤其是高速磨削和重荷磨削，局部溫 度可達1500攝氏度。所用的磨料在磨削高溫下，應當能保持其固有 的強度和硬度。5）化學性質(zhì)穩(wěn)定性磨料應具有化學穩(wěn)定性，在磨削加工過程中不與工件、結(jié)合劑、冷卻液發(fā)生化學反應。磨削不是單純的機械過程，化學反應也在其中 起著相當重要的作用。所以，磨料應具備化學穩(wěn)定性，避免被化學磨 蝕。16二、碳化硅切割刃料生產(chǎn)工藝一）、碳化硅的生成和基本性質(zhì)綠碳化硅，英文名字Green sili

6、con carbide，我們習慣上用它的 簡寫形式GC綠碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑、食鹽等原料在電阻爐內(nèi)制成的。其色澤為綠色而命名。其化學成分為SiC大于99% 雜質(zhì)小于1%碳化硅的硬度很咼，而且其咼溫硬度比黑碳化硅稍咼。綠碳化硅多用于加工硬度高，脆性大的非鐵材料，如硬質(zhì)合金、光學玻璃，還被用來制造碳化硅棒。碳化硅分為黑碳化硅和綠碳化硅兩種。本公司主要的原材料是綠碳化硅。碳化硅化學式SiC。1、碳化硅磨料的主要成分是 SiC，含量通常在95%99.5%之間, 其余為雜質(zhì)。碳化硅的化學成分也是隨粒度而變化的，磨料的粒度越 細，其碳化硅含量就越低。2、綠碳化硅磨料的SiC含量略高于黑碳化硅磨料

7、。但是我們就決不 能認定，綠碳化硅晶體的含量一定高于黑碳化硅。 事實上黑碳化硅晶 體的SiC含量高于綠碳化硅是常有的事。3、純碳化硅是無色透明的晶體。但是無色透明的碳化硅晶體卻不一 定是碳化硅成分最高的，因為它常含有較多的二氧化硅。4、工業(yè)碳化硅通常含有2%勺雜質(zhì)，主要是碳、硅、鐵。我們所生產(chǎn) 的#2000碳化硅其中含有SiC約為98.4%,碳大約為0.04%,鐵不大 于 0.15%。二）、碳化硅切割刃料的生產(chǎn)工藝我公司生產(chǎn)的綠碳化硅粉體材料， 又稱切割刃料，是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、半導體產(chǎn)業(yè)不可缺少的產(chǎn)品。我公司產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝:1、破碎工藝 工藝流程: 結(jié)晶塊一碎一篩選包裝入庫 1）破碎是將大塊物

8、料變成小塊物料的過程。 在這個過程中外力施加 于被破碎的物料上，克服物料分子間的內(nèi)聚力而將大塊物料分裂成小 塊物料。2）、主要設備 磨料常用的破碎機械有顎式破碎機、對輥破碎機、球磨機、自磨機和 反擊式破碎機等。我公司使用中的破碎設備是顎式破碎機和新型的復 合式破碎機。顎式破碎機工作原理：顎式破碎機是以電動機為動力， 通過電動機皮 帶輪，由三角帶和槽輪驅(qū)動偏心軸，使動顎按預定軌跡作往復運動, 從而將進入由固定顎板、活動顎板和邊護板組成的破碎腔內(nèi)的物料予 以破碎，并通過下部的排料口將成品物料排出。 該系列顎式破碎機破 碎方式為曲動擠壓型，電動機驅(qū)動皮帶和皮帶輪，通過偏心軸使動顎 上下運動，當動顎上

9、升時肘板和動顎間夾角變大， 從而推動動顎板向 定顎板接近，與此同時物料被擠壓、搓、碾等多重破碎；當動顎下行 時，肘板和動顎間夾角變小，動顎板在拉桿、彈簧的作用下離開定顎 板，此時已破碎物料從破碎腔下口排出， 隨著電動機連續(xù)轉(zhuǎn)動破碎機 動顎作周期性的壓碎和排料，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。黠構(gòu)圏 i Slri U 'I ifi.i I i UA”制 I ,；鄂式破碎機結(jié)構(gòu)圖:復合式破碎機工作原理：23456機架 固定a按調(diào)於康該設備是一種融錘破，反擊破為一體的新型高效細碎設備，其工作原理：物料由機器上部垂直落入高速旋轉(zhuǎn) 的葉輪內(nèi)，在高速離心力的作用下，與另一部分以傘狀形式分流在葉 輪四周的物料產(chǎn)生高速

10、撞擊與粉碎， 物料在互相撞擊后，又會在葉輪和機殼之間以物料形成渦流多次的互相撞擊、摩擦而粉碎，從下部直通排出，形成閉路多次循環(huán)，由篩分設備控制達到所要求的成品粒度。顎式破碎機復合式破碎機 mI -2、制粉工藝工藝流程:粒度砂分級 T 檢驗包裝 T 入庫1）、原料：入磨原料符合粒度砂的各項指標。2）、磨粉：將粒度砂在磨機中進行再破碎。按照所用的粉碎設備，微 粉原料的粉碎工藝有球磨法、氣流磨粉碎法和振動磨粉碎法。球磨法 特點是設備簡單，無需其他附屬設備，但加工效率低，而且因鋼球磨 損而混入原料中鐵質(zhì)較多。球磨法粉碎有干磨和濕磨兩種作業(yè)方式,般采用濕磨，濕磨又分為連續(xù)式和間歇式。我公司目前所使用的主

11、 要是氣流磨粉碎法（習慣稱為雷蒙磨）。3）、分級：物料研磨后，在引風機的作用下，經(jīng)過安裝在磨機上的分 級機進行分選。主要設備：氣流微粉磨（雷蒙磨）、變頻控制器 設備主要由主磨機、1#分級機、2#分級機、引風機、微粉旋風收集器 及風管組成、除塵器。其中，主機由機架、進風蝸殼、鏟刀、磨輥、磨環(huán)、罩殼組成。（如圖所示）工作時，將需要粉碎的物料從機罩殼側(cè)面的進料斗均勻的加入機內(nèi),依靠懸掛在主機梅花架上的磨輥裝置，由于旋轉(zhuǎn)時離心力作用，磨輥向外擺動，緊壓于磨環(huán),鏟刀鏟起物料送到磨輥與磨環(huán)之間，因磨輥的滾動而達到粉碎目的。物料研磨后的細粉隨風機產(chǎn)生的氣流被帶入1#分級機進行分選，在1#分級輪的離心作用下粒

12、度過粗的物料落回重磨，合格細粉則隨氣流進入 2#分級機，在2#分級輪的離心作用下 經(jīng)出粉管排出，即為成品，未經(jīng)排出的細粉隨氣流經(jīng)微粉旋風收集器 粉管排出。系統(tǒng)氣流由引風機提供，經(jīng)除塵器凈化將廢氣排出。開機順序：2#分級機1#分級機 f引風機 f 主磨機停機順序與開機順序相反常見故障產(chǎn)生原因采取措施不出料或出料少分級機頻率調(diào)整不合適 風機倒轉(zhuǎn) 下料少導致磨機倒轉(zhuǎn) 鏟刀磨損大，物料未被鏟起 密封不嚴，造成倒吸 除塵袋損壞 脈沖噴吹時間間隔長調(diào)整到合適的頻率 調(diào)整風機轉(zhuǎn)向 控制下料均勻度使之合適 更換新鏟刀 檢查維修更換密封墊 檢查清理或更換除塵袋調(diào)整脈沖噴吹時長成品粒度過細或過粗分級輪葉片磨損嚴重

13、 引風機風量不合適. 分級輪轉(zhuǎn)速不合適 除塵時間間隔長更換分級輪過細提高進風量反之亦然 過細降低轉(zhuǎn)速反之亦然調(diào)整除塵時間密度3、酸洗工藝工藝流程原料造漿酸洗脫酸撈碳i脫仔烘干T包裝入庫1）、原料：酸洗工藝的原料主要有雷蒙料、沉池料、廢砂漿料等。2）、造漿：原料與生產(chǎn)用水按重量 1： 1的比例投入到造漿池中，充分攪拌使碳化硅微粉和水混合均勻。3）、酸洗：將攪拌均勻的料漿按照一定比例加入濃硫酸使之反應的過 程。酸洗的目的是除去金屬鐵和氧化鐵、也可除掉一部分的氧化鈣、 氧化鎂、氧化鋁和石墨。堿洗（回收砂）的目的是除去顆粒表面的游 離硅和二氧化硅，也可除去一部分的氧化鋁和石墨。 酸堿洗的化學反 應如下

14、:SiO2+2NaOH? Na2 SiO3+H20Si+2NaOH+H 2O、 Na 2 SiO3+2H2 tAl2°3+2NaO 、2NaAlO2 +H2 0Fe+H 2 sq、FeSQ +h2Fe2 O3 +Fe+H2 SOt、3FeSC4 +3H2 0MgO+H 2 Sq、MgS(4+H2 0CaO+H2 Sq、CaSO+H2 0Al2O3 +3H2SC4-鼻Al 2（SO4） 3 +3H2 0上述反應中生成的鹽類都能溶解于水，可在水沖時被排出。石墨等雜質(zhì)在水沖時也可被水帶走。為使反應充分和徹底，在反應8小時之間，必須每1個小時進行一次 攪拌；加酸量根據(jù)原料中鐵含量確定，具體加

15、酸量如下表所示:雷蒙料加濃硫酸（98%量原料中鐵含量%w 0.50.51 0.80.81 1.21.21 1.81.81 2.62.6 4加酸量%788.591012沉池料加濃硫酸（98%量原料中鐵含量%< 0.50.51 0.80.81 1.21.21 1.81.81 2.62.6 4加酸量%77.588.599.5廢砂漿加濃硫酸（98%、片堿量原料中鐵含量%< 0.50.51 0.80.81 1.21.21 1.81.81 2.62.6 4加酸量%788.591012原料中碳化硅含量%> 9796 9794 96929490 9286 90加堿量%222.533.544）

16、、脫酸：將酸洗反應完成的料漿洗至中性。為提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度由原來的人工洗酸改為目前的機械洗酸， 主要設備是水平膠 帶過濾機。5）、在酸洗工序中常見的質(zhì)量異常有：鐵含量超標、碳含量超標、水 分超標、PH值不合格。4、粒度分級工藝分級是將粉料分成要求粒度級別的過程。 微粉生產(chǎn)多采用水力分級或氣流分級。水力分級包含沉降法、溢流法和旋流法。我公司采取的溢流法和沉降法是微粉磨料生產(chǎn)最常用的分級方法。沉降法和溢流法的分級原 理是：根據(jù)同一比重或密度的顆粒在水中沉降的速度因粒徑的不同而 有差異，顆粒大的沉降速度快，顆粒小的沉降速度慢，來進行粒度分 級的。1）、溢流法是用大于顆粒沉降速度的水流把微粒帶

17、出容器，達到分級 的目的。溢流分選時，向溢流缸引入向上流動的水流，水流速度等于 顆粒沉降速度時，該顆粒滯留不動。粒徑大于該顆粒的就下沉，粒徑 小于該顆粒的就隨水流溢出。將料漿投入溢流缸，先用小流量沖出細 粒，隨后略調(diào)大流量，并改動溢流管位置，即可獲得一種規(guī)格微粉。當溢流出來的料漿濃度很稀時，再次調(diào)大流量并改換溢流管位置, 又可獲得一種較粗規(guī)格的微粉。如此重復操作，可分出各個粒度的微2）沉降法：將一定濃度（500kg/m3）的料漿投入虹吸缸內(nèi)，通過攪 拌分散均勻后，計時沉降，根據(jù)不同顆粒大小的不同沉降速度，計算 確定不同規(guī)格號的沉降時間，待到規(guī)定時間后，用虹吸管抽出所沉降 高度的顆粒，反復操作，

18、調(diào)整沉降時間，即可分出不同粒度的微粉。3）、粒度標準編號粒度規(guī)格粒度組成（umDb<D3<D50Db4 A11000+3217.011.5-12.27.5210002716.510.5-11.57.031200+2715.59.6-10.36.0412002314.58.6-9.55.851500+2313.58.0-8.65.0615001913.07.4-8.04.8720001612.06.1-7.34.1氣流分級（分號）機工作原理：物料由進料系統(tǒng)進入分級室，利用轉(zhuǎn) 子的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，將混合在氣固兩相流體的粉體按粒徑大小 分開。粗粒受重力和離心力的作用下沉，大部分顆粒被

19、上升的氣流帶入分級室，達到粒度要求的顆粒由于受到較小離心力的作用通過強制分級葉片之間的縫隙進入搜集系統(tǒng)，原料粉體中的粗粒結(jié)構(gòu)原理圖ill由于受到較大離心力的作用，被轉(zhuǎn)子葉片拋向筒體四鳳口原料程中又受到二次風氣流沖周并沿筒體下滑，在降落過擊，使粗粒中團聚的細粉沖散并再次吹向分級室，粗粉在重力作用下由下部排料閥排除。氣流分級機的性能特點：1、產(chǎn)量大，能耗低，分級效率高。2、粒度集中：該機采用獨創(chuàng)的立式葉輪進行分級。穩(wěn)定的分級技術(shù)及特殊的密封措施有效的阻止了粗粒的泄漏，使產(chǎn)品無大粒，粒度集中，分級精度高。3.常見質(zhì)量、設備異常原因分析與采取措施故障原因分析采取措施1.風機皮帶過松1.調(diào)整風機電機2.風機葉輪軸向竄動2.維修風機3.布袋清灰力度不夠或粉料3.加大清灰粒度系統(tǒng)負壓不足二次揚起4.及時出袋式除塵器灰斗的4.清灰氣泵停機時間過長粉料5.空氣濕度過高各出料口不出料星型閥密封膠板磨損換膠板1.分級輪上端間隙過大1.分級輪沿軸向向上調(diào)整使產(chǎn)品有過大顆粒2.加料量過小或不均勻間隙達最佳值3.原料組分復雜不一致2.調(diào)整加料量1.分級輪失去平衡1.重新平衡分級輪分級輪人厶丨衡分級振動過大2.