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磨料的色澤成因以及特性

(1)剛玉磨料的色澤
純凈的a-Al2O3晶體是無色透明的。雖然白剛玉磨料的純度很高,A12O3的含量可≥98.5%,但是白剛玉磨料是多晶體結構,光線在晶體中經過多次漫反射的緣故,所以白剛玉給人白色的感覺。氧化鉻與氧化鈦對剛玉磨料的色澤影響很大。少量的氧化鉻使剛玉變成玫瑰紅色澤,成為鉻剛玉。少量的氧化鈦使剛玉呈現棕色,成為棕剛玉。過度還原的棕剛玉,雖然氧化鋁含量可達到98%以上,但氧化鈦的含量小于1.5%,因此磨料成淺棕至灰白色。氧化鐵對剛玉磨料的色澤也有較大的影響,會使磨料成黑色。雜質不但使剛玉磨料呈現各種色澤,而且使剛玉磨具著色。氧化鉻使鉻剛玉磨具也呈現玫瑰紅色。由于磨料中的氧化鈦被進一步氫化變成藍色的緣故,在氧化鈦與氧化鐵的共同影響下,使棕剛玉和微晶剛玉的陶瓷磨具呈現藍黑色。
(2)碳化硅磨料的色澤
純碳化硅是無色透明的晶體。工業碳化硅因晶體中存在著各種雜質,所以有淡黃、淺綠、深綠、淺藍、深藍乃至黑色,透明程度依次降低。最常見的工業碳化硅是綠色的和黑色的。磨料行業把無色至綠色的稱為綠碳化硅,把藍色至黑色的稱為黑碳化硅。
碳化硅的顏色與外來雜質有密切的關系。當晶體含氮時,呈現綠色。當硼以碳化物的形式引入時,會使晶體呈現黑色。當結晶中溶有較多的碳時,結晶也會呈現黑色。鋁對碳化硅的色澤影響極大,能使產品呈現黑色或棕黑色,在爐料中的含量稍高一點就會增大冶煉綠碳化硅圖1-15高純度SiC的電阻的困難。鐵對黑碳化硅影響不大,但鐵較多時會有鐵銹色率與溫度的關系物質粘附在碳化硅表面,易使綠碳化硅陶瓷磨具色澤發紅。碳化硅的顏色深淺與粒度大小有關,粒度粗時顏色較深,粒度細時顏色變淺,透明程度增加。
碳化硅的外觀顏色除與晶體本身的色澤有關外,還與自然光在晶體表面薄膜中的干涉現象有關。工業碳化硅制造時在冷卻過程中,表面會生成一層透明的二氧化硅薄膜。冷卻不當時,易使膜增厚。在自然光照射下,薄膜的兩個表面都會產生反射光。反射光相互干涉,在迭加處出現光干涉現象。同方向的反射光有光程差,光程差會因薄膜的厚度不同、反射角度不同而改變。如同在水面上飄浮的一層油膜會呈現色彩那樣,這層二氧化硅薄膜可使碳化硅呈現絢麗的彩虹般色彩。這是碳化硅晶體表面呈色,不能與上述的結晶體本身色澤相混滑。用氫氟酸或氫氧化鈉可除去這層薄膜,顯示出碳化硅的本身色澤。

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