CN107557863A - 一种单晶电熔氧化铝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单晶电熔氧化铝的生产方法，包括：称取1000重量份的γ型氧化铝、3‑5重量份的铁屑、11‑15重量份的焦炭和12‑15重量份的硫化铝，混合均匀；将混合好的原料加入电弧炉，在1700～2700℃温度下熔炼1～3小时；将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却，析出单晶电熔氧化铝。本发明生产能耗低，产生的污染物少，所生产的单晶电熔氧化铝颗粒由单一晶体组成，具有良好的力学性能、良好的多棱切削刃及较高的硬度和韧性，能满足高端研磨材料领域的应用，具有耐高温、磨削过程不发热等特点。

Description

一种单晶电熔氧化铝的生产方法
本案是以申请日为2014-11-26，申请号为201410696216.6，名称为“一种单晶电熔氧化铝的生产方法”的发明专利为母案而进行的分案申请。
技术领域
本发明涉及晶体材料技术领域，具体说是一种单晶电熔氧化铝的生产方法。
背景技术
单晶电熔氧化铝(也称为单晶刚玉)是一种新型的高档级研磨材料，主要用于制作高级切割工具及研磨工具，其制品具有极好的硬度、韧性、优越的热稳定性以及化学稳定性，是磨料中抗碎裂性能最好的种类。我国现有氧化铝质研磨材多为普通刚玉质，单晶刚玉产量少、质量差。传统的单晶刚玉生产采用铝土矿和硫铁矿为原料，生产过程环境污染严重，又因现有生产技术所限，炉内温度不能精确控制，影响了刚玉晶体的长大和晶粒的控制，产品质量难以达到更好水平，影响了在一些高硬质材料领域的磨削应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种产品质量好、环境友好的单晶电熔氧化铝的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种单晶电熔氧化铝的生产方法，包括：
称取1000重量份的γ型氧化铝、3-5重量份的铁屑、11-15重量份的焦炭和12-15重量份的硫化铝，混合均匀；
将混合好的原料加入电弧炉，在1700～2700℃温度下熔炼1～3小时；
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却，析出单晶电熔氧化铝。
本发明的有益效果在于：
生产能耗低，产生的污染物少，所生产的单晶电熔氧化铝颗粒由单一晶体组成，具有良好的力学性能、良好的多棱切削刃及较高的硬度和韧性，能满足高端研磨材料领域的应用，具有耐高温、磨削过程不发热等特点。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：采用独特的原料配方并设计合理的熔炼温度和冷却条件，使γ型氧化铝在熔炼过程中逐渐转变为α型氧化铝并冷却析出，从而得到硬度、韧性、热稳定性及化学稳定性均优于现有工艺的单晶电熔氧化铝，很好地满足了单晶电熔氧化铝在高端研磨材料领域的应用要求，且整个生产过程污染少，含硫气体可采用脱硫塔进行有效处理，属节能环保型工艺，对环境友好。
具体的，本发明提供的单晶电熔氧化铝的生产方法，包括：
称取1000重量份的γ型氧化铝、3-5重量份的铁屑、11-15重量份的焦炭和12-15重量份的硫化铝，装入混合机中混合至充分混匀；
将混合好的原料加入电弧炉，在1700～2700℃温度下熔炼1～3小时，在熔炼过程中，γ型氧化铝转变成为α型氧化铝；
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却，α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出，得到单晶电熔氧化铝。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：生产能耗低，产生的污染物少，所生产的单晶电熔氧化铝颗粒由单一晶体组成，具有良好的力学性能、良好的多棱切削刃及较高的硬度和韧性，能满足高端研磨材料领域的应用，具有耐高温、磨削过程不发热等特点。
进一步的，为了提高产品的纯度，当熔融液体自然冷却至300～500℃时，用水冷却并水解，使析出的单晶电熔氧化铝与杂质分离开来。更进一步的，将分离得到的单晶电熔氧化铝烘干后进行磁选除杂，除去单晶电熔氧化铝中的磁性杂质。经测试，由上述除杂处理后得到的单晶电熔氧化铝的纯度可以达到99.5％以上。
进一步的，为了满足产品粒度的实际应用需求，将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分，得到所需粒度的产品。
进一步的，为了减少环境污染，将熔炼过程中产生的含硫气体通过脱硫塔进行脱硫处理。
实施例1
1、混料：将γ型氧化铝1吨、铁屑3公斤、焦炭11公斤、硫化铝12公斤，在混合机中混合25分钟；
2、熔炼：将混合好的原料加入电弧炉，在1700～2700℃温度下分段精确控制温度和时间，持续熔炼1小时，在熔炼过程中，γ型氧化铝转变成为α型氧化铝；
3、晶体析出：将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中冷却，α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出；
4、单晶分离：当熔块自然冷却至500℃时，用水冷却并水解，将刚玉单晶体与杂质进行分离；
5、烘干：将分离得到的单晶电熔氧化铝在干燥机中进行烘干；
6、磁选除杂：将烘干后的单晶电熔氧化铝在磁选机中进行磁选，去除磁性杂质；
7、筛分：将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分，得到所需粒度段的产品。
实施例2
1、混料：将γ型氧化铝1吨、铁屑5公斤、焦炭15公斤、硫化铝15公斤，在混合机中混合30分钟；
2、熔炼：将混合好的原料加入电弧炉，在1700～2700℃温度下分段精确控制温度和时间，持续熔炼3小时，在熔炼过程中，γ型氧化铝转变成为α型氧化铝；
3、晶体析出：将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中冷却，α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出；
4、单晶分离：当熔块自然冷却至450℃时，用水冷却并水解，将刚玉单晶体与杂质进行分离；
5、烘干：将分离得到的单晶电熔氧化铝在干燥机中进行烘干；
6、磁选除杂：将烘干后的单晶电熔氧化铝在磁选机中进行磁选，去除磁性杂质；
7、筛分：将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分，得到所需粒度段的产品。
对上述实施例1和2得到的单晶电熔氧化铝进行检测，检测结果如下表1所示。
表1 60目单晶电熔氧化铝产品的物理特性指标
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种单晶电熔氧化铝的生产方法，其特征在于，包括：
称取1000重量份的γ型氧化铝、3-5重量份的铁屑、11-15重量份的焦炭和12-15重量份的硫化铝，混合均匀；
将混合好的原料加入电弧炉，在1700～2700℃温度下熔炼1～3小时；
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却，析出单晶电熔氧化铝。
2.根据权利要求1所述的单晶电熔氧化铝的生产方法，其特征在于：熔炼过程中产生的含硫气体通过脱硫塔进行脱硫处理；
当熔融液体自然冷却至300～500℃时，用水冷却并水解，使析出的单晶电熔氧化铝与杂质分离开来。
3.根据权利要求2所述的单晶电熔氧化铝的生产方法，其特征在于：将分离得到的单晶电熔氧化铝烘干后进行磁选除杂。
4.根据权利要求3所述的单晶电熔氧化铝的生产方法，其特征在于：将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分，得到所需粒度的产品。
5.根据权利要求1所述的单晶电熔氧化铝的生产方法，其特征在于：具体包括：
将γ型氧化铝1吨、铁屑3公斤、焦炭11公斤、硫化铝12公斤，在混合机中混合25分钟；
将混合好的原料加入电弧炉，在1700～2700℃温度下分段精确控制温度和时间，持续熔炼1小时，在熔炼过程中，γ型氧化铝转变成为α型氧化铝；
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中冷却，α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出；
当熔块自然冷却至500℃时，用水冷却并水解，将刚玉单晶体与杂质进行分离，析出单晶电熔氧化铝。
6.根据权利要求5所述的单晶电熔氧化铝的生产方法，其特征在于：还包括步骤：
将分离得到的单晶电熔氧化铝在干燥机中进行烘干；
将烘干后的单晶电熔氧化铝在磁选机中进行磁选，去除磁性杂质；
将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分，得到所需粒度段的产品。
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