AT407749B

AT407749B - Beschichtete teilchen von geschmolzener tonerde und herstellungsverfahren hierfür

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Publication number: AT407749B
Application number: AT0089694A
Authority: AT
Original assignee: Showa Denko Kk
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 2001-05-25
Also published as: ATA89694A; US5633084A; JPH0796164A; JP2778423B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Teilchen von geschmolzener Tonerde, ein Ver- fahren zur Herstellung derselben, einen Schleifsand, eine Schleifscheibe und ein beschichtetes Schleifmittel.

Die EP 161 869 A2 offenbart beschichtete Schleifmittelprodukte, die eine Trägerschicht umfas- sen, auf der keine Überzugsschicht aufweisende Schleifmittelkörner aufgebracht sind, wie bei- spielsweise bei einem Sandpapier.

In der US 5 143 522 A sind Tonerde-Zirkondioxid-Schleifmittel geoffenbart, die durch Zusatz von reduziertem Titandioxid (Titanoxid) verbessert sind. Die Schleifmittel haben eine Zusammen- setzung, die Tonerden, Zirkon- und Titandioxid umfasst, wobei das Titandioxid eines der Bestand- teile der festen Lösung der Schleifmittel ist.

Wie in JIS R6111-1987 für Artificial Abrasives erläutert ist, umfassen Tonerdeschleifmittel, die durch Schmelzen von Baeyer-Tonerde in einem Elektroofen hergestellt sind, weisse Tonerde- schleifmittel (WA), rosa Tonerdeschleifmittel (PA), monokristalline Tonerdeschleifmittel (HA) u.dgl.

Die Zähfestigkeit des Schleifmittels steigt von WA zu PA zu HA (HA > PA > WA), sie haben jedoch noch keine geeigneten Schleifeigenschaften für Werkzeugstahl oder andere Hartmaterialien. Daher wurden Versuche unternommen, die Oberfläche der geschmolzenen Tonerde mit verschiedenen Zusätzen zu beschichten, um deren Schleifeigenschaften zu verbessern.

Beispielsweise offenbart die JP-B-29-25620, dass ein Schleifsand aus geschmolzener Tonerde mit 0,5 bis 2,0 % einer Eisenverbindung beschichtet und auf 700 bis 950 C erhitzt wird, um einen dünnen Eisenoxidfilm auf dem Schleifsand zu bilden. Die JP-B-40-16594 offenbart, dass ein Schleifsand aus geschmolzener Tonerde mit 0,01 bis 1,0 % einer Chromverbindung beschichtet und auf 800 bis 1.400 C erhitzt wird, um einen dünnen Chromoxidfilm auf der Oberfläche des Schleifsands zu bilden. Die JP-B-44-637 offenbart, dass ein Schleifsand aus geschmolzener Tonerde mit 0,2 bis 2,0 % einer Kupferverbindung beschichtet und auf 900 bis 1.250 C erhitzt wird, um einen dünnen Kupferoxidfilm auf der Oberfläche des Schleifsands zu bilden.

Die JP-B-44 638 offenbart, dass ein Schleifsand aus geschmolzener Tonerde mit 0,2 bis 2,0 % einer Nickelver- bindung beschichtet und auf 800 bis 1.000 C erhitzt wird, um einen dünnen Nickeloxidfilm auf der Oberfläche des Schleifsands zu bilden.

Diese Überzugsschichten sollen Mikrofehler der Teilchen von geschmolzener Tonerde, welche beim Mahlen der Teilchen vom Block auftreten, ausgleichen, und verbessern die Schleifeigen- schaften des Schleifsands nicht wesentlich.

Weiters bedecken diese Überzugsschichten physikalisch die Oberfläche des Schleifsands und konnen leicht abgeschält werden. Als Ergebnis davon sind die Schleifeigenschaften des Schleif- sands nicht verbessert.

Die JP-B-39-11196 offenbart, dass eine geschmolzene Tonerde mit kolloidaler Tonerde überzo- gen wird. Die JP-B-40-14357 offenbart, dass eine geschmolzene Tonerde mit einer organischen Haftlösung benetzt wird, Pulver von hitzefesten Materialien, wie ein Fe203-ZnO-MnO-Gemisch, ein
EMI1.1
und die geschmolzene Tonerde mit den hitzefesten Pulvern erhitzt wird, um die hitzefesten Pulver auf die Oberfläche der geschmolzenen Tonerde aufzuschmelzen.

Diese Überzugsschichten sollen das Benetzen des Schleifsands mit einem Bindemittel bei der Herstellung einer Schleifscheibe verbessem, sodass die Zähfestigkeit der Schleifscheibe verbessert wird. Der Schleifsand selbst wird somit nicht wesentlich verbessert und eine Verbesserung der Schleifeigenschaften des Schleifsands wird nicht erreicht.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von beschichteten Teilchen ge- schmolzener Tonerde, welche als Schleifmaterial mit ausgezeichneten Schleifeigenschaften oder als hitzefestes Material mit ausgezeichneter Wärmeschockfestigkeit verwendet werden können.

Die vorliegende Erfindung zielt insbesondere darauf hinaus, die Bindung der Überzugsschicht zur geschmolzenen Tonerde durch chemische Bindung der Überzugsschicht und der geschmolzenen Tonerde zu verbessern, um das Abschälen und Abfallen der Überzugsschicht zu verhindern, und die mechanische Festigkeit und Zähigkeit der Tonerdeteilchen zu verbessern.

Gemäss vorliegender Erfindung sind die beschichteten Teilchen von geschmolzener Tonerde, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit einem Überzug enthaltend Aluminiumtitanat als einen Hauptbestandteil beschichtet sind. Die Tonerdeteilchen sind erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Aluminiumtitanat und einer Tonerdeverbindung besteht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Tonerdeverbindung aus der Gruppe bestehend aus Spinellen, gebildet aus Tonerde und einem Oxid von entweder Fe, Mg, Co, Zn, Mn oder Ni, ausgewählt ist. Erfindungsgemäss ist der Überzug der Tonerdeteilchen titanoxidfrei; er kann aber auch im wesentlichen aus Tonerdetitanat bestehen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die Überzugsschicht eine Dicke von 10 bis 20 m. Erfindungsgemäss haben die Teilchen eine Vickers-Härte von ¯ 2. 100 kg/mm2.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Aluminiumtitanat des Teilchen- überzugs &num;-Aluminiumtitanat ist. Erfindungsgemäss haben die Teilchen eine Teilchengrösse von 3. 000 bis 20 m
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Teilchen von ge- schmolzener Tonerde, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Stufen umfasst, nämlich dass eine titanhältige Verbindung auf die Oberfläche der Teilchen aufgebracht wird, dass die Teil- chen auf eine Temperatur von 1.200 C oder höher erhitzt werden, um eine Überzugsschicht, ent- haltend Aluminiumtitanat als eine Hauptkomponente, auf der Oberfläche der Teilchen zu bilden.

Das Verfahren ist gemäss der Erfindung weiters dadurch gekennzeichnet, dass die titanhaltige Verbindung aus der Gruppe bestehend aus Titanoxiden, Titanaten, wasserlöslichen Titanver- bindungen und Titanalkoxiden ausgewählt wird. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Verfahrens wird titanhaltige Verbindung auf der Oberfläche der Teilchen in einer Menge von 0,03 bis 3,0 Gewichtsteilen als Ti02 zu 100 Gewichtsteilen Tonerde aufgebracht. Das Verfahren ist femer erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen auf eine Tempe- ratur zwischen 1. 400 bis 1.700 C erhitzt werden.

Die Erfindung betrifft desweiteren einen Schleifsand, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus den beschichteten Teilchen von geschmolzener Tonerde besteht, wie sie oben erfindungs- gemäss angegeben sind.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Schleifscheibe, die erfindungsgemäss einen solchen Schleifsand aufweist, sowie auf ein beschichtetes Schleifmittel, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen derartigen Schleifsand aufweist.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Teilchen von geschmolzener Tonerde sind Teil- chen aus elektrisch geschmolzener Tonerde, wie unter Tonerdeteilchen im JIS R6111-1987 für künstliche Schleifmittel als Schleifmittel aus brauner Tonerde (A), weisser Tonerde (WA), rosa Tonerde (PA) oder monokristalliner Tonerde (HA) definiert ist. Die Teilchengrösse, Eigenschaften usw. sind nicht auf jene im JIS R6111-1987 beschränkt.

Nachfolgend wird die Herstellung der beschichteten Teilchen von geschmolzener Tonerde beschrieben.

Zuerst wird eine titanhaltige Verbindung auf der Oberfläche der Teilchen von geschmolzener Tonerde, wie Schleifsand aus geschmolzener Tonerde, aufgebracht.

Die titanhaltige Verbindung kann Pulver aus Titanoxiden, wie Rutil und Anatas, Titanaten, wie Eisentitanat, Magnesiumtitanat, Kobalttitanat, Zinktitanat, Mangantitanat und Nickeltitanat, wasser- lösliche titanhaltige Verbindungen, wie Titantetrachlorid, Metatitanat und Titansäure, Titanalkoxide, wie Titanisopropoxid und Titanbutoxid sein.

Die Menge der auf das Teilchen von geschmolzener Tonerde aufgebrachten titanhältigen Ver- bindung ist vorzugsweise 0,03 bis 3,0 Gewichtsteile Ti02 auf 100 Gewichtsteile Teilchen von geschmolzener Tonerde. Falls die Menge der aufgebrachten titanhaltigen Verbindung weniger als 0,03 Gewichtsteile ist, ist das zu bildende Aluminiumtitanat zu gering, um die gesamte Oberfläche der Teilchen aus geschmolzener Tonerde zu beschichten. Falls die Menge der aufgebrachten titan- haltigen Verbindung grösser als 3,0 Gewichtsteile ist, ist der Titangehalt zu hoch, sodass Aluminium- titanat gebildet wird, aber nicht umgesetztes Ti02 u.dgl. zurückbleibt, wodurch die Eigenschaften der Überzugsschicht verschlechtert werden.

Die aufgebrachte titanhaltige Verbindung reagiert im wesentlichen mit der Tonerde unter Bil- dung von Aluminiumtitanat und Bildung einer Überzugsschicht auf der Oberfläche der Teilchen von geschmolzener Tonerde.

Die Überzugsschicht auf der Oberfläche der Teilchen von geschmolzener Tonerde gemäss der vorliegenden Erfindung enthält Aluminiumtitanat als zumindest eine Hauptkomponente. Die Über- zugsschicht kann andere Tonerdeverbindungen enthalten, welche durch eine Reaktion zwischen der Tonerde der Teilchen von geschmolzener Tonerde und der titanhältigen Verbindung gebildet

werden können. Bevorzugte Tonerdeverbindungen umfassen verschiedene aus Tonerde und Oxiden zweiwertiger Metalle, wie Fe, Mg, Co, Zn, Mn und Ni, gebildete Spinelle. Es ist jedoch vor- zuziehen, dass die Oberflächenüberzugsschicht aus Aluminiumtitanat besteht.

Das Verfahren zum Aufbringen der titanhaitigen Verbindung auf die Teilchen von geschmol- zener Tonerde wird unten beschrieben.

Für den Fall, dass Pulver aus Titanoxid, Titanat od.dgl. zum Aufbringen auf die Oberfläche der Tonerdeteilchen geeignet sind, kann die Mischung dieser Pulver mit den Tonerdeteilchen aus- reichend sein. Falls solch ein einfaches Mischen nicht genügt und die Pulver nicht aufgebracht werden und sich von den Tonerdeteilchen trennen, können die Tonerdeteilchen zuerst mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% benetzt werden, wonach die Pulver auf die Tonerdeteilchen aufgebracht werden.

Im Falle, wo eine wasserlösliche oder in organischem Lösungsmittel lösliche Titanverbindung auf die Oberfläche der Tonerdeteilchen aufgeschichtet wird, wird vorzugsweise ein Lösungsmittel in solch einer Menge verwendet, dass die Oberfläche der Tonerdeteilchen gerade benetzt wird, z.B.

5 bis 20 Gew. -%, und die Tonerdeteilchen werden mit der Lösung der Titanverbindung gemischt.

Nachdem die titanhaltige Verbindung auf die Tonerdeteilchen aufgebracht wurde, werden die Teilchen getrocknet, um das Wasser oder Lösungsmittel, falls vorhanden, zu entfernen. Nach dem Trocknen wird das Lösungsmittel abgedampft und Titanat, Titanhydroxid od.dgl. bleibt auf den Oberflächen der Tonerdeteilchen. Falls die Lösungsmittelmenge gross ist, kann das Solut während des Trocknungsvorganges wandern, was zu keiner gleichförmigen Verteilung der Verbindung auf der Oberfläche der Tonerdeteilchen führt, oder die Tonerdeteilchen können miteinander, mit der Verbindung dazwischen, aggregieren.

In diesem Fall, falls die Menge der Verbindung nicht gross ist, ist die Aggregatbildung relativ selten, wenn jedoch die Menge der Verbindung gross ist, kann der Zerfall der Tonerdeteilchenaggregate zu einer Entfernung der Verbindung von den Tonerdeteilchen oder zu einer ungleichförmigen Verteilung der Verbindung auf den Oberflächen der Tonerdeteil- chen führen.

Falls eine relativ grosse Lösungsmittelmenge erforderlich ist, wird aus diesem Grund bevorzugt ein Rotations- oder Wirbelschichttrockner verwendet, um das Agglomerieren oder das Wandern des Soluts während des Trocknens zu verhindern.

Das Trocknen nach dem Aufbringen der Verbindung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 40 bis 90 C, mehr bevorzugt bei einer relativ niedrigen Temperatur in diesem Bereich während einer längeren Zeitdauer, durchgeführt. Falls die Temperatur über 90 C ist, wird das Wasser nach der Trocknungsstufe vollständig entfernt und die aufgebrachte Verbindung wird nachteilhafterweise von den Tonerdeteilchen getrennt. Die Trocknungszeit beträgt vorzugsweise 10 bis 20 Stunden.

Sodann wird die getrocknete Probe in einen Tiegel, wie einen Tonerdetiegel, eingebracht und beispielsweise in einem Elektroofen erhitzt, um die titanhaltige Verbindung mit der Tonerde umzu- setzen. Als Ergebnis werden die Oberflächen der Teilchen von geschmolzener Tonerde mit einer Überzugsschicht aus Aluminiumtitanat beschichtet.

Das Erhitzen wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 1.200 C bis zum Schmelzpunkt von Aluminiumtitanat, d. i. 1.860 C, mehr bevorzugt 1. 400 bis 1.700 C, durchgeführt.

Das Aluminiumtitanat bildet sich bei einer Temperatur über etwa 1.200 C, aber eine Temperatur von 1.400 C oder höher ist vorzuziehen, da eine niedrigere Temperatur eine längere Erhitzungszeit erfordert. Eine Temperatur von 1.700 C oder weniger ist vorzuziehen, da eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt von Aluminumtitanat zu einem Versintern der Teilchen führen kann. Die Zeit- dauer des Erhitzens auf 1.400 C beträgt vorzugsweise 30 Minuten oder mehr und beim Erhitzen auf 1.700 C kann sie so kurz wie 5 Minuten sein.

Auf diese Weise werden Teilchen von geschmolzener Tonerde, die mit einer Überzugsschicht aus Aluminiumtitanat beschichtet sind, erhalten.

Die auf diese Weise beschichteten Teilchen aus geschmolzener Tonerde haben eine Über- zugsschicht aus Aluminiumtitanat mit einer Dicke von etwa 10 bis 20 m. Die Titanverbindung wurde vollständig zu Aluminiumtitanat umgewandelt und es wurde keine andere Titanverbindung durch Röntgenbeugung festgestellt. Es wurde kein Titan in einer Tiefe von mehr als 25 um von der Teilchenoberfläche gefunden. Das Aluminiumtitanat, welches die Oberflächen der Tonerdeteilchen beschichtet, ist ein Niedertemperatur-Aluminiumtitanat, &num;-Aluminumtitanat.

Die erfindungsgemässen beschichteten Teilchen von geschmolzener Tonerde sind härter als

die entsprechenden nicht beschichteten Teilchen von geschmolzener Tonerde und haben eine Vickers-Härte von 2.100 kg/mm2 oder mehr, wohingegen nicht beschichtete geschmolzene Tonerde eine Vickers-Härte von weniger als 2.100 kg/mm hat.

Nach der Hitzebehandlung bei 1.200 C oder mehr werden die beschichteten Teilchen von geschmolzener Tonerde auf Raumtemperatur gekühlt und mit einem Sieb oder dergleichen ge- siebt, um eine vorbestimmte Korngrösse des Schleifsands zu erhalten. Auf diese Weise wird der Schleifsand mit einer erwünschten Korngrösse erhalten.

Der Schleifsand hat im allgemeinen eine wie im JIS R6111-1987 für Artificial Abrasives und im JIS R6001-1987 für Abrasive Grain Sizes vorgeschriebene Korngrösse, ist aber in der vorliegenden Erfindung nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise hat der erfindungsgemässen Schleifsand eine Korngrösse von 3. 000 bis 20 (im.

Der erfindungsgemässen Schleifsand kann freier Schleifsand sein oder zur Herstellung von Schleifscheiben und beschichteten Schleifmitteln wie unten verwendet werden.

Eine Schleifscheibe wird hergestellt durch Formen und Binden (oder Härten) des Schleifsands mit einem Bindemittel, wie einem verglasten Binder, einem Metallbinder oder einem Harzbinder.

Eine Schleifscheibe mit einem verglasten Binder ist vorzuziehen. Der für eine Schleifscheibe mit verglastem Binder verwendete Binder ist eine sogenannte "Fritte" und wird durch Mischen von Feldspat, Töpferstein (Toseki), Borax, Lehm und dergleichen hergestellt und besteht aus Si02, B2O3, A1203, Fe203, CaO, MgO, Na20, K2O usw. Eine Schleifscheibe mit verglastem Binder wird hergestellt, indem eine kleine Menge Leim, wie Dextrin, zum obgenannten Binder zugesetzt, der Schleifsand mit dem Binder vermischt, in eine Form gepresst, getrocknet und der Formkörper gebrannt wird. Die Brenntemperatur ist vorzugsweise 950 bis 1.150 C.

Ein beschichtetes Schleifmaterial wird hergestellt, indem der Schleifsand mit einem Klebstoff auf eine Unterlage gebunden wird. Der Klebstoff ist, unter dem Gesichtspunkt ausgezeichneter Schleifleistung und Wasserfestigkeit, vorzugsweise ein Klebstoff auf Phenolharzbasis und kann in Kombination mit Resorcin oder einem Derivat hiervon verwendet werden, sodass die Abbinde- bedingungen begünstigt werden.

Der Untergrund für das beschichtete Schleifmittel kann beispielsweise Papier, gewebter Stoff und nicht gewebter Stoff sein. Ein Polyesterfasergewebe wird auch in einem Schleifband usw für Hochleistungsarbeiten verwendet. Nicht gewebte Stoffe aus Synthetikfaser, wie Nylonfaser, werden auch als Untergrund für Schleifmaterial aus nicht gewebtem Stoff verwendet.

Unter anderen beschichteten Schleifmitteln gibt der JlS (Japanese Industrial Standard) Schleiftücher (JIS R6251), Schleifpapiere (JIS R6252), wasserfeste Schleifpapiere (JIS R6253), Endlosschleifbänder (JIS R6254), Schleifscheiben (JIS R6225), Schleifbänder (JIS R6256) und zylindrische Schleiftrommeln (JIS R6257) an, die erfindungsgemässen beschichteten Schleifmittel beschränken sich jedoch nicht hierauf.

Ein wichtiges beschichtetes Schleifmittel, welches im JIS nicht ausgeführt ist, umfasst ein Schleifmittel aus nicht gewebtem Stoff, welches ein biegsames Schleifmaterial (Schleiftuch) in Form eines nicht gewebten Stoffes, zusammengesetzt aus drei Bestandteilen, einem Schleifsand, einer Faser (z.B. Nylon oder Polyesterfaser) und einem Klebstoff, ist. Dieses Schleifmittel aus nicht gewebtem Stoff hat eine dreidimensionale Netzwerkstruktur aus willkürlich orientierten und gekreuzten Fasern und ein grosses Volumen zusammenhängender Räume und eine Dicke von etwa 2 bis 8 mm, sodass es eine ausgezeichnete Biegsamkeit und Druckerholung aufweist.

BEISPIELE
Beispiel 1
500 g Schleifmittel aus weisser geschmolzener Tonerde (WA, hergestellt von Showa Denko K.K.) mit einer Korngrösse von &num;60, wurde in eine Schale aus SUS304 eingetragen. Die Korngrösse von &num;60 wird mit 350 bis 210 m angegeben. 1,25 g Anatas-Ti02-Pulver (Ishihara Sangyo K.K, A-100; mittlere Teilchengrösse 0,2 (im, 0,25 Gew.-% TiO2 zu 100 Gew.-% Tonerde) wurde in 50 ml destilliertem Wasser dispergiert. Die erhaltene 2,44 gewichtsprozentige Dispersion wurde unter Rühren zu dem Schleifmittel in der Schale zugesetzt und mit diesem vermischt, um so das Ti02-Pulver auf die Schleifmittelteilchen aufzutragen.

Dann wurden die Teilchen während 16 Stunden in einem Gebläsetrockner bei 60 C getrocknet, um den verbleibenden Wassergehalt auf 2,3 Gew.-% zu verringern.

Das mit Pulver beschichtete Schleifmittel wurde in einen Aluminiumtiegel übergeführt und während 7 Stunden in einem Muffelofen bis auf 1.500 C erhitzt und 10 Stunden lang bei 1.500 C gehalten, wonach es im Ofen abkühlen gelassen wurde. Als die Temperatur im Ofen Raumtempe- ratur erreichte, wurde das Schleifmittel mit einem Sieb von 350 bis 210 m gesiebt, um aggregier- tes Rohkorn und nicht umgesetztes Ti02-Pulver zu entfernen. Auf diese Weise wurden Schleifmit- telteilchen mit einer Korngrösse von &num;60 erhalten.

Dieses Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,98 g/cm3 und eine Vickers-Härte von 2.130 kg/mm2 unter einer Last von 500 g.

Das Schleifmittel wurde durch Röntgenbeugung analysiert und es wurde gefunden, dass sich an der Oberfläche des Schleifmittels nur Aluminiumtitanat gebildet hatte.

Die Zähigkeit des Schleifmittels wurde nach einer im JIS R1628-1975 (Ball Mill Test for Tough- ness of Artificial Abrasive) als C-Koeffizient bezeichneten Methode gemessen. Etwa 250 g einer Probe werden mit Sets von Normsieben, wie im JIS R6001-1987 ausgeführt, in einem Ro-Tap- Rüttler 10 Minuten lang gesiebt. Das am dritten Sieb zurückgebliebene Schleifmittel wird nochmals während 10 Minuten mit den Normsieben gesiebt. Das dann am dritten Sieb in einer Menge von 100 g übriggebliebene Schleifmittel wird als zu testende Probe gesammelt. Diese Probe wird in einer Kugelmühle in der im JIS R6128-1975 erläuterten Weise gemahlen.

Die gemahlene Probe wird 5 Minuten lang mit Sets von Normsieben gesiebt und das am vierten Sieb zurückgebliebene Schleifmittel gewogen und mit R (X) Dieselbe Verfahrensweise wird auch unter Verwendung von &num;60 schwarzem Siliziumcarbid - Schleifmittel als Standardprobe, wie im JIS R6128-1975 erläutert, wiederholt und das Gewicht der nach dem Mahlen in der Kugelmühle am vierten Sieb zurückgebliebenen Probe mit R (S) Der C-Koeffizient wird nach folgender Formel berechnet :
EMI5.1

C-Koeffizient= log [100/R(S)]
Die Zähigkeit ist höher, wenn der obige Wert des C-Koeffizienten niedriger ist.

Der C-Koeffizient des Schleifmittels in Beispiel 1 war 0,77.

Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Menge Ti02-Pulver 5,1 g (1,0 Gew. -% Ti02 zu 100 Gew% Tonerde) war. g,CM3
Das auf diese Weise erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,98 und eine Vickers- Härte von 2,160 kg/mm2 bei einer Last von 500 g. Der C-Koeffizient war 0,79. Die Röntgenbeu- gung zeigte, dass sich nur Aluminiumtitanat auf der Schleifmitteloberfläche gebildet hatte.

Beispiel 3
8,9 g Titantetraisopropoxid (hergestellt von Wako Junyaku, 0,5 Gew -% TiO2 zu 100 Gew.-% Tonerde) wurden in eine Schale, welche dasselbe Schleifmittel in derselben Menge wie in Beispiel 1 enthielt, eingetragen, gefolgt von Rühren und dann Zugabe und Mischen von 50 ml Isopropyl- alkohol hierzu, um hiermit das Titantetraisopropoxid auf die Schleifmitteloberfläche aufzubringen.

Das Gemisch, in welchem das Titantetraisopropoxid auf das Schleifmittel aufgebracht wird, wurde auf einer heissen Platte erwärmt, um unter Rühren den gesamten Alkohol abzudampfen.

Nach dem Trocknen wurde das Schleifmittel in einen Tonerdetiegel eingebracht und während einer Zeitspanne von 7 Stunden in einem Muffelofen auf 1.400 C erhitzt und während 2 Stunden bei 1.400 C gehalten und dann im Ofen abkühlen gelassen. Nachdem das Schleifmittel auf Raum- temperatur abgekühlt war, wurde das Schleifmittel mit 350 bis 210 m Sieben gesiebt, um das &num;60 Schleifmittel, wie in Beispiel 1, zu erhalten.

Das erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,98 g/cm3 und eine Vickers-Härte von 2.180 kg/mm2 unter einer Last von 500 g Der C-Koeffizient war 0,76

Die Schleifmitteloberfläche wurde durch Röntgenbeugung qualitativ analysiert und es wurde ermittelt, dass sich nur Aluminiumtitanat gebildet hatte.

Beispiel 4
Beispiel 3 wurde wiederholt, es wurden jedoch 9,8 g wässerige Titantetrachloridlösung (herge- stellt von Showa Titanium K.K.; Ti-Gehalt 15,4 Gew.-%, 0,5 Gew.-% Ti02 zu 100 Gew.-% Tonerde) in 50 ml Wasser gelöst. g/CM3
Das auf diese Weise erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,98 g/cm3, eine Vickers- Härte von 2.130 kg/mm2 und einen C-Koeffizienten von 0,75.

Die Röntgenbeugung zeigte, dass sich nur Aluminiumtitanat auf der Schleifmitteloberfläche gebildet hatte.

Beispiel 5
Beispiel 1 wurde wiederholt, es wurden jedoch 83,1 g einer 3,02 gew.-% wässerigen Disper- sion des NiTi03-Pulvers (0,26 Gew.-% Ti02 zu 100 Gew. -% Tonerde) mit dem Schleifmittel ge- mischt. Das TiNi03-Pulver wurde nach der Mitfällmethode hergestellt. Titantetrachlorid und Nickel- tetrachlorid wurden gemeinsam durch Neutralisation mit Natriumhydroxid gefällt. Das Kopräzipitat wurde in Gegenwart von Natriumchlorid auf 800 C zum Entsalzen erhitzt, gefolgt von Mahlen und Zentrifugierbehandlung, um ein feines NiTi03- oder NiO.Ti02-Pulver zu erhalten (mittlere Teilchen- grösse 0,058 m). 83,1 g einer 3,02 gew.-% wässerigen Dispersion des NiTi03-Pulvers (0,26 Gew.-% Ti02 zu 100 Gew.-% Tonerde) wurden mit dem Schleifmittel gemischt.

Das auf diese Weise erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,99 g/cm3, eine Vickers- Härte von 2.190 kg/mm2 und einen C-Koeffizienten von 0,75.

Die Schleifmitteloberfläche wurde qualitativ durch Röntgenbeugung analysiert und es wurde gefunden, dass sie aus Aluminiumtitanat und Nickeloxid-Tonerde-Spinell bestand.

Vergleichsbeispiele 1 bis 2 &num;60 Schleifmittelteilchen aus weisser geschmolzener Tonerde (WA) und geschmolzener einkns- talliner Tonerde (SA), beide von Showa Denko K.K. hergestellt, wurden auf ihre Dichte, Härte und ihren C-Koeffizient geprüft.

Tabelle 1
EMI6.1

<tb> Probe <SEP> Dichte <SEP> Vickers-Härte <SEP> unter <SEP> C-Koeffizient
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (&num;60) <SEP> (g/cm2) <SEP> er. <SEP> Last <SEP> von <SEP> 500 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (kg/mm2)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> WA <SEP> 3,94 <SEP> 2.050 <SEP> 1,10
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SA <SEP> 3,95 <SEP> 2. <SEP> 020 <SEP> 0,92
<tb>
Vergleichsbeispiel 3
Dies war eine Kontrolluntersuchung von JP-B-40-16594.

500 g &num;60 WA-Schleifmittel, wie in Beispiel 1, wurden mit einer 5 gew-% wässerigen Lösung von Chromsäureanhydrid (Cr03) in einer Menge von 0,5 Gew -% Cr03 vermischt, um das Chromtrioxid auf die Oberfläche des Schleifmittels aufzutragen, welches sodann während 2 Stunden auf 1.200 C erhitzt wurde, um eine Überzugsschicht von Chromoxid auf der Schleifmitteloberfläche zu bilden
Dieses Schleifmittel wurde untersucht und es wurde gefunden, dass es eine Dichte von 3,96 g/cm3, eine Vickers-Härte von 2.070 kg/mm2 und einen C-Koeffizienten von 1,05 hatte.

Vergleichsbeispiel 4
Dies war eine Kontrolluntersuchung von JP-B-44-638.

&num;60 WA, wie in Vergleichsbeispiel 3, wurde mit einer wässerigen Nickelnitratlösung in einer Menge von 0,5 Gew.-% Nickelnitrat vermischt, getrocknet und 2 Stunden lang auf 900 C erhitzt, um ein Schleifmittel mit einer Nickeloxidschicht auf dessen Oberfläche zu erhalten.

Das erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,95 g/cm3, eine Vickers-Härte von 2. 040 kg/mm2 und einen C-Koeffizienten von 1,09.

Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiele 5 bis 8
100 Gewichtsteile eines jeden der &num;60 Schleifmittel aus den Beispielen 1 bis 5 und den Ver- gleichsbeispielen 1 bis 4 wurden mit 13 Gewichtsteilen Borsilikatfritte, 2 Gewichtsteilen Dextrin und 2,5 Gewichtsteilen Wasser als Bindemittel für eine verglaste Schleifscheibe in einem Mischer gemischt. Die Borsilikatfritte enthält 70 Gew.-% SiO2, 7 Gew.-% A1203, 18 Gew.-% B2O3, 4 Gew.-% (Na20 + K2O) und 0,5 Gew. -% (CaO + MgO).

Das Gemisch wurde in die Form gepresst, wobei der erhaltene Formkörper 45% des Schleif- mittels enthielt. Der Formkörper wurde während 20 Stunden bei 110 C getrocknet und sodann 20 Stunden lang auf 1.050 C erhitzt. Es wurde langsam abgekühlt, wobei die Temperatur um 1 C/min oder weniger abfiel, insbesondere zwischen 600 C bis 500 C. Auf diese Weise wurde eine verglaste Schleifscheibe mit einem Härtegrad K, wie im JIS R6210 ausgeführt, erhalten.

Alle Schleifscheiben hatten einen Aussendurchmesser von 200 mm, einen Innendurchmesser von 50,8 mm und eine Dicke von 19 mm.

Beispiele 11 bis 15 und Vergleichsbeispiele 9 bis 12
Die Schleifeigenschaften der verglasten Schleifscheiben aus den Beispielen 6 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 5 bis 8 wurden unter den folgenden Bedingungen untersucht.

Maschine : Okamoto-Oberflächenschleifer
PSG-52DX (3,7 kW)
Schleifart: Einstechschleifen manueller Einstich
Arbeitsstück: SUJ-2 (HRC 60),
100 mm L x 50 mm H x 10 mm T
Scheibenumfangsgeschwindigkeit : 2. 000 m/min
Planscheibenumlauf: 20 m/min
Einstechgeschwindigkeit : AR 20 um/Gang
Gesamttiefeneinstellung: 5 mm
Schleifbreite: 10 mm
Ausfeuern : 1
Schleiföl: Noritake Cool K-82B (wasserlösliches Schleiföl)
Abrichtbedingungen : Monolithischer Diamantabrichter,
Einstich : AR 20 m/Gang
Steigung : 0,2 mm/Scheibenumdrehung
Ausfeuern : keines
Die Ergebnisse der Schleifleistungen, maximalen Leistungsaufnahme (Wert bei Abzug der Leerlaufleistung (0,4 kW)) und Oberflächenrauhheit der Arbeitsstücke sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2
EMI8.1

<tb> Probe <SEP> Schleif- <SEP> Schleifge- <SEP> Max. <SEP> Leistg.- <SEP> Oberfl.-
<tb>
<tb> mittel <SEP> schwindigkt. <SEP> aufnahme <SEP> rauhheit
<tb>
<tb> (mm3/mm3) <SEP> (kW/cm) <SEP> (umRz)
<tb>
<tb> Bp.11 <SEP> Bp. <SEP> 55 <SEP> 1,6 <SEP> 9
<tb>
<tb> Bp. <SEP> 12 <SEP> Bp.2 <SEP> 60 <SEP> 1,6 <SEP> 8
<tb>
<tb> Bp. <SEP> 13 <SEP> Bp.3 <SEP> 62 <SEP> 1,5 <SEP> 10
<tb>
<tb> Bp.14 <SEP> Bp.4 <SEP> 68 <SEP> 1,7 <SEP> 8
<tb>
<tb> Bp. <SEP> 15 <SEP> Bp. <SEP> 5 <SEP> 61 <SEP> 1,5 <SEP> 9
<tb>
<tb> V-Bp. <SEP> 9 <SEP> V-Bp. <SEP> 30 <SEP> 2,1 <SEP> 11
<tb>
<tb> V-Bp.10 <SEP> V-Bp.2 <SEP> 36 <SEP> 1,9 <SEP> 10
<tb>
<tb> V-Bp.11 <SEP> V-Bp.3 <SEP> 39 <SEP> 1,9 <SEP> 9
<tb>
<tb> V-Bp.

Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, hatten die Schleifscheiben, bei Verwendung der erfindungs- gemässen Schleifmittel in den Schleifscheiben, bedeutend höhere Schleifgeschwindigkeiten als die Schleifscheiben mit handelsüblichen WA-Schleifmitteln (etwa 2 Mal), die Schleifscheiben mit SA- Schleifmittel (etwa 1,7 Mal), die Schleifscheiben mit Schleifmittel, beschichtet mit Chromsäure aus dem Vergleichsbeispiel 3, (etwa 1,5 Ma!) und die Schleifscheiben mit den mit Nickel aus Ver- gleichsbeispiel 4 beschichteten Schleifmittel (etwa 1,8 Mal).

Obgleich die Schleifgeschwindigkeiten aus den Beispielen 11 bis 13 im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 9 bis 12 ausgezeichnet sind, sind die maximalen Leistungsaufnahmen aus den Beispielen geringer als jene aus den Vergleichsbeispielen und der Wert der Oberflächenrauhheit ausgezeichnet in Bezug auf die Ver- gleichsbeispiele.

Beispiel 16
Ein Schleifmittel wurde nach denselben Verfahrensweisen wie in Beispiel 1 hergestellt, ausser dass das Ausgangsschleifmittel ein Schleifmittel aus Zersetzungstonerde, enthaltend 0,30 Gew.-% Ti02 (Showa Denko K. K., SA), war. g/CM3,
Das erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,98 eine Vickers-Härte von 2. 210 kg/mm2 und einen C-Koeffizienten von 0,69. Bei Durchführung einer Röntgenbeugung wurde nur Aluminumtitanat auf der Schleifmitteloberfläche gefunden.

Unter Verwendung dieses Schleifmittels wurde eine Schleifscheibe in derselben Weise wie in den Beispielen 6 bis 10 hergestellt und auf Schleifleistung in der Art wie in Beispiel 11 bis 15 ge- prüft.

Als Ergebnis war die Schleifgeschwindigkeit 78 mm3/mm3, die maximale Leistungsaufnahme 1,5 kW/cm und die Oberflächenrauhheit 8 mRz.

Beispiel 17
Es wurde ein Schleifmittel in derselben Verfahrensweise wie in Beispiel 1 hergestellt, ausser dass Bayer's Tonerde mit 0,7 Gew.-% Titanoxid vermischt, geschmolzen und in einem Licht- bogenofen verfestigt und gerieben und gesiebt wurde, wobei &num;60 Schleifmittel erhalten wurde.

Nachdem Ti02-Pulver auf die Oberfläche dieses Schleifmittels aufgebracht wurde, wurden die Teilchen 5 Stunden lang auf 1.400 C erhitzt.

Das auf diese Weise erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,97 g/cm3, eine Vickers- Härte von 2.150 kg/mm2 und einen C-Koeffizienten von 0,70. Röntgenbeugung ergab, dass sich nur Aluminumtitanat auf der Schleifmitteloberfläche gebildet hatte-
Vergleichsbeispiel 13
500 g &num;60 Schleifmittel aus brauner geschmolzener Tonerde (Showa Denko K. K., A-40)

wurden mit einer Dispersion aus 13 g Anatas-Ti02-Pulver (Ishihara Sangyo K. K., A-100, mittlere Teilchengrösse 0,2 m) in 100 ml destilliertem Wasser vermischt und unter Rühren vermischt, um das TiO2-Pulver auf die Oberfläche des Schleifmittels aufzutragen. Nach dem Auftragen wurde das Schleifmittel 20 Stunden lang bei 60 C in einem Gebläsetrockner getrocknet, um 2,8 Gew.-% Wasser zu verlieren.

Das Schleifmittel wurde in einen Tonerdetiegel übergeführt und in einem Muffelofen in 6 Stun- den auf 1.400 C erhitzt und 3 Stunden lang bei 1.400 C gehalten.

Das auf diese Weise erhaltene Schleifmittel hatte eine Dichte von 3,98 g/cm3, eine Vickers- Härte von 2.020 kg/mm2 unter einer Last von 500 g und einen C-Koeffizienten von 1,10. Diese Werte unterschieden sich nicht von jenen, die vor der Behandlung erhalten worden waren, d. i. eine Dichte von 3,98 g/cm3, eine Härte von 2.010 kg/mm2 und einen C-Koeffizienten von 1,10.

Die Röntgenbeugung zeigte, dass das Schleifmittel eine Beschichtung von vorherrschend Titan- oxid mit einer kleineren Menge Aluminiumtitanat hatte. Der Grund, warum das Schleifmittel, sogar nachdem Titanoxid auf dessen Oberfläche aufgetragen und es erhitzt worden war, keine verbes- serten Eigenschaften hatte, liegt, wird angenommen, darin, dass die Oberfläche des Schleifmittels mit einer glasartigen Phase beschichtet war, die sich zusätzlich zu Aluminiumtitanat aus einer beträchtlichen Menge an Verunreinigungen auf Grund einer beträchtlichen Menge von Verunreini- gungen, wie Titanoxid, Kieselgel und aus dem Inneren des Schleifmittels entwichenes Eisenoxid gebildet hat.

Gemäss der vorliegenden Erfindung beinhaltet das mit einem Überzug aus Aluminumtitanat beschichtete Teilchen von geschmolzener Tonerde eine chemische Bindung zwischen der Über- zugsschicht und dem Tonerdeteilchen, sodass die Überzugsschicht nicht abgeschält wird. Daher wird, bei Verwendung dieses Teilchen als Schleifmaterial, die Schleifleistung in Vergleich mit her- kömmlichen Schleifmitteln verbessert.

PATENTANSPRÜCHE:
1. Beschichtete Teilchen von geschmolzener Tonerde, dadurch gekennzeichnet, dass die
Teilchen mit einem Überzug enthaltend Aluminiumtitanat als einen Hauptbestandteil, beschichtet sind.

Claims

2. Tonerdeteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Alumini- umtitanat und einer Tonerdeverbindung besteht.

3. Tonerdeteilchen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonerdeverbindung aus der Gruppe bestehend aus Spinellen, gebildet aus Tonerde und einem Oxid von ent- weder Fe, Mg, Co, Zn, Mn oder Ni, ausgewählt ist.

4. Tonerdeteilchen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug titan- oxidfrei ist.

5. Tonerdeteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug im wesent- lichen aus Tonerdetitanat besteht.

6. Tonerdeteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht eine Dicke von 10 bis 20 m hat.

7. Tonerdeteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen eine Vickers-Härte von > 2. 100 kg/mm2 haben.

8. Tonerdeteilchen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumti- tanat &num;-Aluminiumtitanat ist.

9. Tonerdeteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen eine Teilchengrösse von 3. 000 bis 20 m haben.

10. Verfahren zur Herstellung beschichteter Teilchen von geschmolzener Tonerde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Stufen umfasst, nämlich dass nämlich dass eine titanhaltige Verbindung auf die Oberfläche der Teilchen aufgebracht wird, dass die Teilchen auf eine Temperatur von 1.200 C oder mehr erhitzt werden, um eine Überzugsschicht, enthaltend Aluminiumtitanat als eine Hauptkomponente, auf der Oberfläche der Teilchen zu bilden.

11 Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die titanhaltige Verbindung <Desc/Clms Page number 10> aus der Gruppe bestehend aus Titanoxiden, Titanaten, wasserlöslichen Titanverbindungen und Titanalkoxiden ausgewählt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die titanhaltige Ver- bindung auf der Oberfläche der Teilchen in einer Menge von 0,03 bis 3,0 Gewichtsteilen als Ti02 zu 100 Gewichtsteilen Tonerde aufgebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen auf eine Tempe- ratur zwischen 1. 400 bis 1.700 C erhitzt werden.

14. Schleifsand, dadurch gekennzeichnet, dass er aus den beschichteten Teilchen von ge- schmolzener Tonerde nach einem der Ansprüche 1 bis 9 besteht.

15. Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Schleifsand nach Anspruch 14 auf- weist.

16. Beschichtetes Schleifmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schleifsand nach An- spruch 14 aufweist.

KEINE ZEICHNUNG