摘要 10年前,一种广泛应用于不锈钢、钛合金等金属磨削领域的锆刚玉磨料,尤其是锆含量为40%(俗称“40锆”)的高端磨料在国内推广应用。但是这种高端产品的生产技术和销售全部被国外所垄断。...
10年前,一种广泛应用于不锈钢、钛合金等金属磨削领域的锆刚玉磨料,尤其是锆含量为40%(俗称“40锆”)的高端磨料在国内推广应用。但是这种高端产品的生产技术和销售全部被国外所垄断。一款外国公司生产的AZ-40锆刚玉磨料,在国内市场的销售价格由35000元/吨逐渐提价,最高峰时达55000元/吨,涂附磨具制造厂家每生产一平方米锆刚玉砂布,产品成本仅磨料一项就增加了10多元。国内也有企业通过各种渠道应用国外技术加以生产开发,但最好的AZ-40锆刚玉与国外第2代锆刚玉磨料相比,尚有大约5-15%的差距,所以外国品牌锆刚玉一直牢牢占据着国内市场。2011年,几位掌握了锆刚玉生成原理、生产过程、质量控制、磨具生产和磨削理论分析的有志者,开始自主开发“40锆”,立志制造出具有完全自主知识产权的锆刚玉产品,打破国外的市场垄断,降低国产锆刚玉磨具的原材料成本,提升磨具产品性能,提高国产磨料磨具的市场竞争力。2012年3月,牛耀武出资近百万元开发经费,购买了小型电弧炉和相应的冷却设备,与王胜国博士一道,经过数百次实验室合成,逐步完善了产品配方、生产工艺,产品的核心技术——冷却速度高达150度/秒,同国外100度/秒的冷却速度相比,冷却速度提高了50%,且产品的晶体尺寸更小、显微硬度更高、韧性更强。通过实验,于2012年7月申请了快速冷却的专利保护。锆刚玉磨料样品在上海交通大学对磨料进行了显微硬度、晶体结构和韧性测试,测试报告表明,研发的含量为40%的锆刚玉磨料与国外同类产品的各项指标完全一样。同时提供P36磨料样品,由白鸽砂带公司进行涂附磨具产品测试,磨削结果表明其磨削性能和国外产品完全一致。
2012年7月,他们向白鸽磨料磨具有限公司领导班子通报了上海交通大学和白鸽砂带公司的测试结果,证明实验室产品在关键物化性能和磨削性能上和国外产品相比完全没有差别,可以进行量化生产,可以打破国外的技术垄断。
2012年8月,在胡爱丽董事长的大力支持下,牛耀武、王胜国与白鸽磨料磨具有限公司正式签署三方合作协议,批量生产AZ-40锆刚玉。由此,一个以研发生产特种刚玉磨料等高端磨料为主攻方向的新兴材料公司——郑州威源新材料公司诞生了!
2013年6月公司完成了全部设备的安装调试,包括变压器、电弧炉、冷却和破碎制粒筛分设备等,其中冷却设备为国内外独创,冷却材料的导热系数比国外高出50%。
2013年9月,国产AZ-40锆刚玉正式批量生产。 2013年11月,带着几年拼搏的最新成果,他们参加了第二届国际三磨展会。稳定的品质性能和良好的磨削效果,使接触到它的观众们眼前一亮,以至于客商们不敢相信国产锆刚玉磨料技术和性能已经达到甚至超越了国外同行的水平。
白鸽砂带公司、韩国的一家公司成为了他们的第一批客户。韩国公司从2014年初到2015年共测试使用了七批AZ-40锆刚玉磨料,结果显示7批产品质量都很稳定,全面超越了国外第二代锆刚玉磨料,与第三代锆刚玉磨料没有区别。德国某著名涂附磨具公司从2014年10月开始试用锆刚玉磨料,也得出了与与韩国公司相同的好结果。随着时间的推移,越来越多的国内外客商青睐于这款国产磨料,先后有日本、奥地利和美国等多家外国客商与威源合作,产品使用的测试结果都证明了这一产品的卓越磨削性能和高度的质量稳定性。
科学的检测方法对于产品推广应用至关重要。在与韩国客户合作的过程中,他们发现,激光粒度仪做粒径分析比传统的筛网法更好,它不仅可以图形化地测试粒度分布,同时还可以测试磨料的长径比,而长径比对于磨削性能是至关重要的。因此,他们也成为极少数采用激光粒度仪测试磨料长径比的磨料生产厂家。
而在国内,不少的客户还在用传统的圆盘磨削方式来测试锆刚玉磨料,并因此得出了锆刚玉磨料比普通棕刚玉磨料的磨削性能没有明显提高的结论,这非常不科学的。因为砂带的磨削速度是25-35米/秒,压力是3-20公斤,而圆盘磨的磨削速度是2米/秒,压力不过2公斤,输入的磨削能量不到砂带磨削的1%。磨削温度达不到400度以上,锆刚玉是没有自锐性的,测试结果不能体现锆刚玉磨料的优越性能。错误的测试方法会得出错误的结论。
随着新产品的不断推广和科学测试方式的应用,越来越多的国内厂商开始发现并逐步大量使用锆刚玉磨料,其市场份额快速上升。郑州威源公司生产厂址2017年将由白鸽厂区搬迁至荥阳的国机精工产业园,搬迁后的威源公司生产装备、检测手段将极大提升,锆刚玉磨料的产能将由现在的 1000吨/年扩大到5000吨/年,同时推出新型特种刚玉磨料3000吨,并将在未来的5-15年内逐步加大投入研发经费,保持技术领先优势。郑州威源新材料公司将成为世界领先的专业特种电熔刚玉磨料生产厂家。
郑州威源新材料有限公司崇尚“安全、质量、信誉、发展”的经营理念,能够关注用户的需求,善于倾听用户的声音,愿做与用户共同发展的特种电熔刚玉磨料供应商。
技术总监 王胜国
AZ-40锆刚玉磨料的筛分方法:国内磨料的筛分方法和国外截然不同,国内筛分法的缺点磨料生产厂家都知道,主要是筛分效率低,粒度组成不稳定,可以说每分每秒钟都不一样。我们采用国外最简单直接的方法,先筛分再混合,磨料的粒度组成非常稳定,每批每袋都一样,所以粒度组成非常稳定,还可以根据客户的特殊需求定制粒度组成。
堆积密度:不同的应用对于磨料的堆积密度(其实是形状和长径比)要求是不一样的,对于涂附磨具,我们破碎时控制堆积密度小,适合中低压力下快速切削的要求。对于切割片和磨路轨砂轮,我们除了破碎时控制堆积密度,还用巴马克整形,提高高压力磨削下的使用寿命。
单颗粒磨削测试:我们在对锆刚玉磨料的性能指标测试时,没有采用单颗粒磨削的指标测试,因为锆刚玉磨料是电熔法生产,磨料是破碎制粒,每颗磨料的形状和大小其实都是不一样的,用单颗粒磨料测试没有重复性和重现性,测试结果没有任何实际参考价值,单颗粒磨料测试只适合陶瓷刚玉如Cubitron II这样的三角形磨料,每颗磨料的大小和形状都完全一致。同时砂带和砂轮用的磨料是有粒度分布的,磨削效果是所有磨料的协同作用,而不是单颗磨料的磨削作用,同时砂带和砂轮中有冰晶石或者其他磨削助剂,而单颗粒磨料测试却没用到这些关键的材料,无法体现实际磨削过程。由此可以看出,磨料的设计师如果精通磨料、磨具和磨削,生产出的产品比只做磨料的公司要更适合客户需求。