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陶瓷微晶刚玉近期一直是我国磨料磨具、涂附磨具行业的热门话题，其优异的性能也受到了行业人士们的广泛讨论，更被寄予了助力普通涂附磨具、固结磨具升级换代的厚望。

针对“陶瓷微晶磨料”这项产品，我们从“陶瓷微晶刚玉”的“性能及检测”、“技术路线”、“质量的简易判定方法”、“行业现状分析”、“应用方向”、“新技术方向”等方面分享了自己的看法与见解。

陶瓷微晶刚玉简介

陶瓷微晶刚玉又称为SG磨料，是目前刚玉系中最先进的磨料，其主要的成分是ɑ氧化铝。不同的生产厂家有不同的商品代码，比如国内的CA、BCA、SG-S以及国外的Cubitrion、HTB、CB等等。其定义是指使用溶胶凝胶工艺生产的刚玉磨料，微观晶粒尺寸50-500纳米，具有很好的自锐性。

常见的外观有蓝色和白色两种。颗粒的形状有自然颗粒、圆条状、三角条、三角片等等。具体见下表所示：

对于SG磨料，其在磨削过程中的机理与常规刚玉磨料不同，核心的原理是在磨削力的作用下，颗粒以非常细微（纳米级）的方式剥落并不断露出新的磨削刃，剥落的磨料能带走磨削时产生的热量，从而能够达到高效率长寿命的磨削效果。具体如下图所示：

SG磨料微破碎的这种特性，特别适用于航空航天用合金、工具钢、淬火工件、硬铬、硬铸铁等的磨削。用SG磨料可以制成各种固结和涂附磨具，它们的性能都明显优于同类普通刚玉磨具，由于SG磨料制造成本较高，工业上常用其和普通磨料混合制造磨具。

陶瓷微晶刚玉的性能及检测

各个厂家生产的SG磨料由于采用的配方体系以及生产工艺各有不同，在磨料的物理特性指标上显示出差异性。

常规的物理性能有如下表所示：

各个性能指标高低对磨削的影响各有不同，如下表格列出了大致的原则；这仅仅是从SG磨料的角度总结的一般性原则，具体的应用还有参考磨具的其他要素进行匹配。

在磨料的应用中主要考虑三个方面：硬度、自锐性和韧性；SG磨料是能保持较高硬度的同时兼顾自锐性和韧性的磨料。见下图各种磨料的特性对比。

应当注意实际的磨具的应用效果，需要考虑磨具的应用要求、配方选型、结合剂强度等等其他要素；磨料只是其中的一个影响因素。

陶瓷微晶刚玉的技术路线

自从上世纪80年3M和圣戈班生产陶瓷刚玉磨料开始，陶瓷刚玉磨料存在两种工艺路线；一种是圣戈班开发的球型堆积晶型的，以白色为主；一种是3M开发的层片堆积的晶型，以蓝色为主。具体见下图。

两种晶型的生产工艺大致类似，都是使用博姆石作为原料的溶胶凝胶法制备的氧化铝烧结工艺。见下图

两种晶型的区别就在于添加剂的的种类和数量不同。具体如下表所示：

晶型特性仅是两种之间对比（不是与其他磨料对比），具体使用中可以根据磨削的应用来选用不同体系的磨料。其余厂家生产的SG磨料，各有细微的区别但是都是模仿的这两种晶型。

在磨料市场上有一种以颜色来区分磨料的误区，比如“白料”，”蓝料”等；这一点需要认清，磨料内部的晶型体系和性能表现与颜色无关，基础的磨料都是白色的。蓝色的磨料是在制造过程中加了氧化钴作为染色剂，钴对磨料的性能没有影响。这个是沿用3M初始的蓝色磨料方案而已，圣戈班则一直未添加染色剂。目前市场上有白色的层片堆积晶型磨料，也有蓝色的球装堆积晶型磨料。

陶瓷微晶刚玉质量的简易判定方法

一般的磨具厂家，仅仅能够检测磨料的外观形貌、粒度分布、松装密度等常规性能。针对磨料的核心质量特性没有检测的能力。而磨料的核心质量恰恰是影响磨削的最重要的因素。

下面列举几种核心质量特性和简易的观测方法及其原理

下面几张图片则是几种磨料的图片，供参考和判断

陶瓷微晶刚玉的行业现状分析

自从上世纪80年3M和圣戈班生产SG磨料开始，一直到2000年在欧美市场才开始有批量化的应用，现在已经含SG磨料的磨具产品已经占有大约21%的市场份额。国内在2010年开发出SG磨料，一直到2017年才开始有批量化的市场应用推广，目前国内SG磨具的占到总的磨具的份额大约4%，其中48%以上还是进口磨具产品。这个SG磨料这个细分领域，一直是技术领先于市场。市场的接受程度受制于高价格，一直进展缓慢。

当前全球主要的生产厂家分布及产能如下表所示（截止2019年9月）：

SG磨料目前主要的使用者在欧美和日韩，各个地区预估的消耗量如下表所示：

从目前来看供应大于需求，产生目前状态的原因是中国的生产厂家2018年从5家增加到10家，产能翻倍。并且已经开始低价恶性竞争。全球主要应用方向以及预估的消耗比例，如下表所示：

在中国SG磨料目前主要应用于固结砂轮（齿轮磨和轧辊磨），涂覆磨具有厂家开始尝试，由于技术问题和市场接受度低，没有大规模使用。切割打磨领域在中国市场仅有国外的高端品牌使用SG磨料。国内厂家仅仅是在做技术尝试。目前中国SG磨料厂家尽管数量多，但是产能分散并且技术积累不够。还是靠低质量低价格竞争。国内的市场容量不足，主要的业务还是出口到国外。

未来3-5年中国由于机加工行业集中度增加，人工成本上涨等因素; SG磨料的需求会有所增长，但由于相应的磨具制造技术积累不够，加上部分磨削应用已经切换到超硬磨具，所以SG磨料的供大于求的状态还会维持很长一段时间。