Абразивні матеріали – тверді речовини (природні та штучні), що використовуються для механічної обробки більш м'яких матеріалів. Вони бувають у вигляді порошків, монолітів чи гранул. Найвідоміші з них – точильні камені і наждачний папір.
Людина користується абразивними матеріалами протягом багатьох тисяч років. На малюнках в давньоєгипетських похованнях зображені коштовності і вази, відполіровані за допомогою абразивів. Кинджали, наконечники списів і стріл – все оброблялося тертям об тверді камені. Пізніше металеві інструменти точили об млинові жорна, що оберталися. З XVIII–XIX ст. абразивні матеріали почали використовуватися в промисловості: при виробництві деталей машин і досить складних механізмів того часу.
Серед абразивних матеріалів природного походження такі породи, як пісковик і пемза; абразивні мінерали включають кварц, гранат, алмаз і корунд. Серед популярних зараз штучних абразивів – карборунд (карбід кремнію), крістолон і карболон, а також крокус – форма оксиду заліза.
Кварц і пемза
Пісковик і пемза – основні породи, що використовуються як абразивні матеріали. Піщаник – осадова порода, що складається з невеликих шматочків кварцу, щільно притиснутих один до одного і зцементованих зв'язуючим матеріалом. Зерна кварцу (діаметром до 2 мм) утворилися в піщанику в результаті ерозії інших порід, що осіли у вигляді шарів чистого піску, а з часом сформували нову породу. Кварц – основний компонент у виробництві багатьох абразивних матеріалів, наприклад, наждачного паперу. Його можна застосовувати як в сухому, так і у вологому вигляді (абразивні пасти). За допомогою кварцу (піску) у процесі піскоструминної очистки потоком повітря або пари, що містять його завислі частинки, чистять стіни будівель, металеві виливки і поверхні металевих виробів перед фарбуванням.
Пемза – тьмяно-сіра або біла магматична порода, що утворилася в результаті швидкого охолодження насичених парами і газами пінистих вулканічних лав. Вона дуже легка через велику кількість пустот, що залишилися на місці газових бульбашок (пористість може досягати 80%). Як абразив пемза використовується для стирання затверділої шкіри, а також входить до складу деяких сортів мила і зубних паст, сприяючи видаленню бруду і зубного нальоту.
Наждак і гранат
Широко поширений мінерал наждак складається з дрібних частинок мінералу корунду (до 60%), зрощених з іншими мінералами (магнетитом, сульфідами і крихкими слюдами). Корунд – одна з форм оксиду алюмінію, який утворює два види відомих дорогоцінних каменів: червоний рубін і зелений сапфір. Його твердість за шкалою Мооса дорівнює 9.
Гранат – широко поширений мінерал. Його кращі зразки використовуються в ювелірній справі, а з решти одержують чудові абразивні матеріали. Гранат зустрічається в основному в метаморфічних породах, таких як сланці. Цей складний силікат характерного темно-червоного кольору містить різні метали, зокрема кальцій, магній і залізо. Гранат досить міцний (твердість за шкалою Мооса – 7) і може дряпати поверхню багатьох речовин. Порошкоподібний гранат застосовують при шліфовці напівкоштовних каменів в барабанних машинах. Така машина складається з обертового барабана, що приводиться в рух електродвигуном. У барабан засипають шліфовані камені і добавляють змішаний з водою абразивний порошок. Через кожні кілька діб порошок замінюють все більш дрібним, доти, поки камінці не будуть відшліфовані до блиску.
Основний технологічний процес в шліфуванні дорогоцінних каменів і оптичних лінз – притирання або присадка. Камінь, зафіксований (зазвичай за допомогою воску) на стрижні довжиною до 15 см, притискається до горизонтального абразивного кола, що обертається і шліфує зразок без допомоги людини.
Алмази та інші абразивні матеріали
Алмази – найтвердіші природні речовини, їх твердість за шкалою Мооса дорівнює 10. Цей коштовний камінь є також найважливішим промисловим абразивним матеріалом, за допомогою якого можна шліфувати або полірувати будь природні мінерали. У промисловості використовують так звані технічні алмази, як ще називають діамантовою крихтою або бортом. Зазвичай вони темного кольору, мають безліч дефектів, тому технічні алмази не використовуються в ювелірній справі.
У сучасній промисловості широко використовуються штучні абразивні матеріали. Один з найбільш важливих – карбід кремнію (або карборунд), який був вперше отриманий в 1891 році американським хіміком Едвардом Ачесоном. Цей абразив твердіший від корунду, але поступається в міцності алмазу. Широкий спектр застосування мають і штучні алмази.
Читайте також:
