CN108698934A - 熔化的氧化铝-氧化锆颗粒 - Google Patents

熔化的氧化铝-氧化锆颗粒 Download PDF

Info

Publication number
CN108698934A
CN108698934A CN201780011230.XA CN201780011230A CN108698934A CN 108698934 A CN108698934 A CN 108698934A CN 201780011230 A CN201780011230 A CN 201780011230A CN 108698934 A CN108698934 A CN 108698934A
Authority
CN
China
Prior art keywords
content
particle
less
oxide
preferably smaller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780011230.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108698934B (zh
Inventor
赛琳·德沃勒
阿诺·阿费克斯博尔德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Original Assignee
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS filed Critical Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Publication of CN108698934A publication Critical patent/CN108698934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108698934B publication Critical patent/CN108698934B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/107—Refractories by fusion casting
    • C04B35/109—Refractories by fusion casting containing zirconium oxide or zircon (ZrSiO4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C09K3/1427—Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by melting, at least partially, e.g. with a binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3241—Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint

Abstract

本发明涉及熔化的颗粒，以相对于氧化物的重量百分比计，该熔化的颗粒具有以下化学组成：ZrO2：16％至30％，条件是HfO2<2％；Al2O3：使总量达到100％所需的百分比；Cr2O3：≥0.2％；TiO2：≥0.5％；Cr2O3+TiO2：<7％；其他元素：<3％，条件是SiO2+CaO+MgO<1.5％。

Description

熔化的氧化铝-氧化锆颗粒
技术领域
本发明涉及熔凝陶瓷颗粒，特别是用作磨粒的熔凝陶瓷颗粒。本发明还涉及所述颗粒的混合物，还涉及包含根据本发明的颗粒混合物的磨具。
背景技术
磨具通常根据配制其组分陶瓷颗粒的形式分类：自由磨料(在喷雾或悬浮液中使用，没有支撑体)、涂覆磨料(布或纸类的支撑体，其中颗粒位于几个层上)和结合磨料(例如以圆形砂轮或棒的形式)。在后一种情况下，磨粒用有机粘合剂或玻璃粘合剂压缩(在这种情况下，粘合剂由基本上硅酸盐化的氧化物组成)。这些颗粒本身必须在研磨中表现出良好的机械性能(特别是韧性)，并且与粘合剂产生良好的机械内聚力(界面的耐久性)。目前，存在各种磨粒类型，这使得可以覆盖广泛的应用和性能：通过熔凝合成的氧化物颗粒特别提供优异的品质/制造成本折衷。
通常用于制造砂轮或砂带的基于氧化铝的磨粒根据应用和遇到的研磨条件的类型而集合三种主要类别：通过溶胶凝胶法或通过研磨膏的挤出和烧结获得的熔凝的基于氧化铝的颗粒、基于氧化铝-氧化锆的熔凝颗粒以及基于氧化铝的颗粒。
在熔凝颗粒的范围内，基于氧化铝和氧化锆的材料可以从US-A-3181939中获知。这些颗粒通常由10％至60％的氧化锆和0％至10％的添加剂组成，余量为氧化铝。含量为1.5％至10％的氧化钛(根据专利US 5143522)、或含量为0.1％至12％的氧化物R2O3(R选自钒、铬、锰、钴及其混合物)(根据专利US 4035162)，已知作为添加剂。
通常通过以下来测量和比较不同颗粒的磨料性能品质：经加工的钢的重量除以在所述加工中消耗的磨粒重量的比例(本文称为S比例)、还通过在加工中由磨具产生的最大功率(本文称为P最大)、以及磨具的使用寿命(本文称为t最大)。
加工条件越来越苛刻。
因此，对熔凝氧化铝-氧化锆磨粒的混合物存在需求，其赋予高的S比例和改善的最大功率P最大和/或改善的寿命t最大。本发明的一个目的是满足该需求。
发明内容
根据本发明，该目的通过熔凝颗粒实现，在一个实施方式中，按基于氧化物的重量百分比，所述熔凝颗粒具有以下化学分析：
ZrO2：16％至30％，条件是HfO2＜2％，
Al2O3：补足至100％，
Cr2O3：≥0.2％，优选＞0.4％，
TiO2：≥0.5％，
Cr2O3+TiO2：＜7％，
其他元素：＜3％，条件是SiO2+CaO+MgO＜1.5％。
在一个实施方式中，按基于氧化物的重量百分比，所述熔凝颗粒具有以下化学分析：
ZrO2：16％至30％，条件是HfO2＜2％，
Al2O3：补足至100％，
Cr2O3：0.2％至4％，
TiO2：0.5％至6％，
其他元素：＜3％，条件是SiO2+CaO+MgO＜1.5％。
如将在说明书后续中更详细地看到的，发明人已经发现，使用上述化学组成、特别是使用Cr2O3和TiO2的组合，提高了加工效能。
无论上述实施方式如何，根据本发明的颗粒还可以具有以下任选特征中的一种或多种：
按基于氧化物的重量百分比，ZrO2含量优选大于17％、优选大于18％、优选大于19％、优选大于20％、优选大于21％、优选大于22％和/或小于29％、优选小于28％、优选小于27％。
按基于氧化物的重量百分比，Cr2O3含量优选大于0.5％和/或小于6.5％、优选小于6％、优选小于5.5％、优选小于5％、优选小于或等于4％、优选小于3.8％、优选小于3.6％、优选小于3.4％、优选小于3.2％、优选小于3％、优选小于2.8％、优选小于2.6％、优选小于2.4％、优选小于2.2％、优选小于2％、优选小于1.9％、优选小于1.8％、优选小于1.7％、优选小于1.6％、优选小于1.5％。
在优选的实施方式中，按基于氧化物的重量百分比，TiO2含量优选大于0.6％、优选大于0.7％、优选大于0.8％、优选大于0.9％、优选大于1％和/或小于6.5％、优选小于或等于6％、优选小于5.8％、优选小于5.6％、优选小于5.4％、优选小于5.2％、优选小于5％、优选小于4.8％、优选小于4.6％、优选小于4.4％、优选小于4.2％、优选小于4％、优选小于3.8％、优选小于3.6％、优选小于3.4％、优选小于3.2％、优选小于3％、优选小于2.9％、优选小于2.8％、优选小于2.7％、优选小于2.6％、优选小于2.5％。
在优选的实施方式中，按基于氧化物的重量百分比，Cr2O3+TiO2的总含量优选大于0.9％、优选大于1％、优选大于1.2％、优选大于1.4％和/或小于6.8％、优选小于6.6％、优选小于6.4％、优选小于6.2％、优选小于6％、优选小于5.8％、优选小于5.6％、优选小于5.4％、优选小于5.2％、优选小于5％、优选小于4.8％、优选小于4.6％、优选小于4.4％、优选小于4.2％、优选小于4％、优选小于3.8％、优选小于3.6％、优选小于3.4％、优选小于3.3％、优选小于3.2％、优选小于3％。
在一个实施方式中，按基于氧化物的重量百分比，TiO2含量优选大于4％、优选大于4.5％、优选大于5.0％和/或小于6.5％、优选小于6％，并且Cr2O3+TiO2的总含量优选大于4.4％、优选大于4.8％、优选大于5％、优选大于5.5％、优选大于5.8％和/或小于6.9％、优选小于6.6％、优选小于6.4％。
按基于氧化物的重量百分比，“其他元素”含量优选小于2.8％、优选小于2.5％、优选小于2.3％、优选小于2％、优选小于1.5％、优选小于1％。特别地：
按基于氧化物的重量百分比，SiO2含量优选小于1.4％、优选小于1.3％、优选小于1.2％、优选小于1％、优选小于0.8％、优选小于0.6％；有利地，颗粒的性能品质由此得到改善，和/或
按基于氧化物的重量百分比，MgO含量优选小于0.5％、优选小于0.4％、优选小于0.3％、优选小于0.2％，和/或
按基于氧化物的重量百分比，CaO含量优选小于0.5％、优选小于0.4％、优选小于0.3％、优选小于0.2％，和/或
按基于氧化物的重量百分比，Na2O含量优选小于0.1％、优选小于0.05％、优选小于0.03％、优选小于0.01％；有利地，颗粒的性能品质由此得到改善，和/或
SiO2+CaO+MgO的总含量优选小于1.3％、优选小于1％、优选小于0.8％、优选小于0.6％、优选小于0.5％。
其他元素优选是杂质。
按基于颗粒重量的重量百分比，氧化物含量优选大于90％、优选大于95％、优选大于98％、优选大于99％。
按基于熔凝颗粒重量的重量百分比，碳C含量优选大于0.01％、优选大于0.03％、优选大于0.05％和/或小于0.6％、优选小于0.5％、优选小于0.4％、优选小于0.3％。
本发明还涉及颗粒的混合物，按重量百分比，该颗粒的混合物包含大于80％、优选大于90％、优选大于95％、优选大于99％、优选大体上100％的根据本发明的磨粒。
优选地，根据本发明的颗粒的混合物具有小于4mm的最大尺寸和/或大于50μm的10(D10)百分位数。
优选地，依照根据FEPA标准43-GB-1984、R1993测量的混合物或粗砂的粒度分布，观察根据本发明的颗粒混合物的粒度分布。
本发明还涉及制造根据本发明的熔凝颗粒混合物的方法，该方法包括以下依次进行的步骤：
a)混合原料以形成进料，
b)熔化所述进料直至获得熔化的材料，
c)凝固所述熔化的材料，
d)任选地，特别是如果步骤c)未得到颗粒，则研磨所述固体物质以获得颗粒粉末，
e)任选地，粒度选择。
根据本发明，在步骤a)中选择原料使得在步骤c)结束时获得的固体物质具有与根据本发明的颗粒的组成相同的组成。
本发明还涉及磨具，该磨具包括由粘合剂粘合并且固结在支撑件上(例如以砂轮的形式)或沉积在支撑件上(例如作为层沉积在柔性支撑件上)的颗粒，该磨具值得注意的是至少一部分、优选多于50％、优选多于70％、优选多于80％、优选多于90％、优选多于95％、优选多于99％、优选所有的所述颗粒均是根据本发明的颗粒。磨具尤其可以是修整砂轮、精密砂轮、刃磨(sharpening)砂轮、切割砂轮、用于从主体加工的砂轮、修边(fettling)砂轮或粗加工砂轮、调节砂轮、便携式砂轮、铸造砂轮、钻孔砂轮、安装砂轮、圆柱砂轮、圆锥砂轮、圆盘砂轮或分段砂轮或任何其他类型的砂轮。
通常，本发明涉及根据本发明的颗粒(特别是在根据本发明的磨具中)用于研磨的用途。
定义
-根据本发明的颗粒的氧化物含量是指根据工业标准惯例，以最稳定的氧化物的形式表示的每种相应化学元素的总含量；因此，包括了上述元素中的低氧化物和任选的氮化物、氮氧化物、碳化物、碳氧化物、碳氮化物或甚至金属实体。碳形成“其他元素”的一部分；因此，其含量由CO2含量表示。
-术语“杂质”理解为是指必然由原料引入的不可避免的成分。特别是，形成钠和其它碱金属、铁和钒的氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、碳氧化物、碳氮化物和金属实体的组的一部分的化合物是杂质。举例来说，可以提及CaO、MgO或Na2O。氧化铪不视为杂质。
-术语氧化物的“前体”理解为是指在制造根据本发明的颗粒或颗粒混合物期间能够提供所述氧化物的组分。
-术语“熔凝颗粒”或更广泛地“熔凝产品”理解为是指通过凝固、通过冷却熔化的材料而获得的固体颗粒(或产品)。
-“熔化的材料”是通过加热进料而变成液体的主体，该熔化的材料可以包含少量固体颗粒，但其量不足以使它们能够为所述主体提供结构。为了保持熔化的材料的形状，它必须包含在容器内。根据本发明的基于氧化物的熔凝产品通常通过在高于1400℃的温度下熔化而获得。
-粉末的10(D10)、50(D50)和99.5(D99.5)百分位数(percentile)或“百分位数(centile)”是在粉末颗粒的累积粒度分布曲线上分别对应于10重量％、50重量％和99.5重量％的百分数的粒度，粒度按递增次序分类。例如，10重量％的粉末颗粒具有小于D10的尺寸，并且90重量％的颗粒具有大于D10的尺寸。可以使用激光粒度分析仪产生的粒度分布来确定百分位数。
-“最大尺寸”是指所述粉末的99.5(D99.5)百分位数。
-“中值尺寸”是指D50百分位数，也就是说将颗粒分成重量相等的第一群体和第二群体的尺寸，这些第一群体和第二群体仅包含尺寸分别大于或小于该中值尺寸的颗粒。
-在本说明书中，除非另有说明，否则颗粒的所有组成均基于颗粒的氧化物总重量，以重量百分比给出。
具体实施方式
以下描述是出于举例说明目的而提供的，并不限制本发明。
根据本发明的熔凝颗粒可以根据上述步骤a)至步骤e)制造，其通常用于制造氧化铝-氧化锆颗粒。例如，参数可以采用用于以下示例的方法的值。
在步骤a)中，常规地称量出原料，以获得所期望的组成，然后混合以形成进料。
进料中的金属Zr、Hf、Al和Ti基本上完全存在于熔凝颗粒中。
然而，在熔化过程中，元素铬会部分挥发(特别是以氧化物形式)。本领域技术人员知道如何因此调节进料的组成。
金属Zr、Hf、Al、Cr和Ti优选以氧化物ZrO2、HfO2、Al2O3、Cr2O3和TiO2的形式引入进料中。它们也可以以这些氧化物的前体形式常规地引入。
在一个实施方式中，进料由氧化物ZrO2、HfO2、Al2O3、Cr2O3和TiO2和/或这些氧化物的前体、和碳源组成。
优选地，基于进料的重量，进料包含的碳(优选以焦炭的形式)的量为1％至4％。
认为，如果SiO2+CaO+MgO＜1.5％，则颗粒中小于3％的“其他元素”的含量不会抑制本发明提供的技术效果。
如果SiO2+CaO+MgO≥1.5％，则磨料性能品质不合格。
“其他元素”优选是杂质。优选地，杂质含量小于2％、小于1％、实际上甚至小于0.5％。
在步骤b)中，优选使用电弧炉，优选具有石墨电极的海洛尔特(Héroult)型电弧炉，但是可以设想任何已知的炉，例如感应炉或等离子炉，条件是它们能够熔化进料。原料优选在还原环境中熔化(特别是向炉中加入碳源，例如石油焦炭、沥青或煤)，优选在大气压下熔化。
优选地，使用电弧炉，该电弧炉包括容量为80升的容器，在浇注之前熔化能量为至少1.5kWh/kg原料，功率为至少150kW，或在等效条件下使用不同容量的电弧炉。本领域技术人员知道如何确定这些等效条件。
在步骤c)中，冷却必须是快速的，也就是说以便熔化的材料在小于3分钟内完全凝固。例如，它可以由浇注到模具中产生(如US 3993119中所描述的)，或由淬火产生。
如果步骤c)不能获得颗粒粉末，或者如果这些颗粒不具有适合于目标应用的粒度分布，则可以根据常规技术进行研磨(步骤d))。
在步骤e)中，如果前面的步骤不能获得具有适合于目标应用的粒度分布的颗粒粉末，则可以进行粒度选择，例如通过筛分或旋风分离。
制造根据本发明的磨具的方法是众所周知的。
固结磨具(特别是砂轮)可以通过将磨粒和粘合剂的混合物压制成形而形成。在根据本发明的磨具中，粘合剂可以是玻璃化的(例如，由氧化物(基本上是硅酸盐)组成的粘合剂)或有机的。有机粘合剂是非常合适的。
粘合剂尤其可以是热固性树脂。它可以选自由以下组成的组：酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚苯并咪唑、聚氨酯、聚酚氧、苯酚-糠醛、苯胺-甲醛、脲-甲醛、甲酚-醛、间苯二酚-醛、脲-醛或三聚氰胺-甲醛树脂、以及这些的混合物。
通常，粘合剂占混合物体积的2％至60％、优选20％至40％。粘合剂还可以掺入有机填料或无机填料，例如水合无机填料(例如三水合氧化铝或勃姆石)或非水合无机填料(例如氧化钼)、冰晶石、卤素、萤石、硫化铁、硫化锌、氧化镁、碳化硅、氯化硅、氯化钾、二氯化锰、氟硼酸钾或氟硼酸锌、氟铝酸钾、氧化钙、硫酸钾、偏二氯乙烯和氯乙烯的共聚物、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、纤维、硫化物、氯化物、硫酸盐、氟化物、以及这些的混合物。粘合剂还可以含有增强纤维，例如玻璃纤维。
实施例
出于举例说明本发明的目的，给出以下非限制性实施例。
作为实施例给出的产品由以下原料制备：
-由Alteo以名称AR75销售的氧化铝粉末，其具有大于99.4％的氧化铝含量和小于2500ppm的氧化钠含量；
-氧化锆粉末，其具有大于85％的平均氧化锆含量，平均含有5％的二氧化硅，小于10％的氧化铝含量，小于2％的氧化铪含量，1％的其他氧化物含量，等于13毫米的最大尺寸；
-氧化钛粉末，由Traxys FrancePra销售的“金红石砂优质级”，其具有＞95％的TiO2含量，并且80重量％的颗粒具有小于106μm的尺寸；
-由Lanxess以名称C GN-R销售的颜料氧化铬Cr2O3粉末，其具有大于98.5重量％的Cr2O3含量；
-由Altichem销售的沥青焦炭，具有1mm至4mm的尺寸。
根据本领域技术人员众所周知的以下常规方法制备颗粒：
a)混合原料以形成进料，
b)在包括石墨电极的Héroult型单相电弧炉中熔化，炉容器的容量为80升、直径为0.8m，电压为145V至150V，电流为1700A，提供的具体电能等于1.7kWh/kg带电的，
c)借助于用于在薄金属板之间铸造的装置(例如专利US-A-3993119中所述的装置)突然冷却熔化的材料，以获得构成固体物质的完全固体片材，
d)研磨在步骤c)中冷却的所述固体物质，以获得颗粒混合物，
e)通过筛分500μm至600μm的颗粒进行选择。
在下表1中提供了在步骤a)中用于制造不同实施例的颗粒的进料组成，以重量百分比计。
实施例 氧化铝粉末 氧化锆粉末 氧化钛粉末 氧化铬粉末 沥青焦炭
对比例1 66 25.5 0 6.6 1.9
对比例2 68.3 26.7 3 0 2
对比例3 67.5 25.5 0 5.1 1.9
1 67.7 27 2.5 0.8 2
2 68.5 27 1.9 0.6 2
对比例4 69 27 2 0 2
对比例5 59.2 23.8 0 15 2
对比例6 64.8 25.2 8 0 2
3 64.7 25.3 7 1 2
表1
为了评价颗粒混合物的性能品质和寿命，根据以下方法生产直径为12.6cm、含有1.02克的每个实施例颗粒的砂轮：清洁由4140级钢制成的圆盘，其直径为12.6cm并且厚度等于6mm。然后用酚醛树脂覆盖圆盘的(限定其厚度的)边缘面。随后在所述树脂上均匀地沉积单层测试颗粒，该树脂仍然足够温热以保持粘性。在具有总持续时间等于17小时且最高温度达到等于175℃的循环中干燥后，在测试颗粒上施加酚醛树脂层，然后将该组件放入在具有总持续时间等于17小时且最高温度达到等于175℃的循环中的烘箱中，以获得测试砂轮。
随后用这些砂轮在表面加工304不锈钢制成的板(尺寸为20.5cm×7.6cm×6cm)，以恒定的速度往复运动，同时保持恒定的切削深度40gm和3600转/分钟的砂轮转速。记录加工过程中砂轮产生的最大功率P最大。
在砂轮完全损耗后，测量被加工的钢的重量(也就是说，通过磨削操作去除的钢的重量)“Ma”，以及消耗的砂轮重量“Mm”。S比例等于Ma/Mm比例。
通过测量加工测试期间砂轮产生的最大功率P最大和砂轮的寿命t最大(当砂轮的所有颗粒被用光时，认为完成了砂轮的寿命)确定切削效率。
表2中提供了所测试的不同颗粒混合物的化学组成。用这些混合物得到的结果在表3中提供。
为了突出氧化钛和氧化铬的各自效果，要比较的实施例应该具有这两种氧化物的相同总含量。因此，实施例1应该与对比例1或对比例2比较。因此，实施例2应该与对比例3或对比例4比较。实施例3应该与对比例5或对比例6比较。
S比例的提高百分比通过以下公式计算：100·(所考虑的实施例的产品的S比例-参考例的产品的S比例)/参考例的产品的S比例，实施例1的参考例是对比例1或对比例2，实施例2的参考例是对比例3或对比例4，实施例3的参考例是对比例5或对比例6。
测试期间砂轮产生的最大功率P最大的降低百分比通过以下公式计算：100·(参考例的产品的P最大-所考虑的实施例的产品的P最大)/参考例的产品的P最大，如同用于确定S比例的提高百分比，参考例是对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5或对比例6。期望的是在测试期间由砂轮产生的最大功率P最大的降低百分比的正值和高值。
砂轮的寿命t最大的提高百分比通过以下公式计算：100·(所考虑的实施例的产品的t最大-参考例的产品的t最大)/参考例的产品的t最大，如同用于确定S比例的提高百分比，参考例是对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5或对比例6。期望的是砂轮的寿命t最大的提高百分比的正值和高值。
获得的结果总结在下表2、表3和表4中。
对比例2、对比例4和对比例6是根据US 5143522的颗粒混合物，对比例1、对比例3和对比例5是根据US 4035162的颗粒混合物。
对比例的颗粒筛分为500μm至600μm。
本发明人认为，在S比例、加工测试期间由砂轮产生的最大功率P最大和砂轮寿命t最大之间存在良好的折衷，当：
-一方面，S比例等于或大于参考例的产品，和
-另一方面
-相对于参考例的产品，产生的最大功率P最大降低至少5％，和/或
-相对于参考例的产品，砂轮寿命t最大提高至少6％。
优选地，S比例提高至少5％、优选至少10％、优选至少15％、优选至少20％、实际上甚至至少25％，和/或产生的最大功率P最大降低至少10％、优选至少15％、实际上甚至至少20％、实际上甚至至少25％，和/或砂轮寿命t最大提高至少10％、优选至少15％、实际上甚至至少20％。
实施例1和对比例1的比较显示了最小TiO2含量的重要性，对于约2.7％的Cr2O3+TiO2总和：S比例提高40％，P最大降低23％并且t最大提高14％。
实施例2和对比例3的比较也显示了最小TiO2含量的重要性，对于约2.1％的Cr2O3+TiO2总和：S比例提高56％，P最大降低33％并且t最大提高37％。
实施例3和对比例5的比较也显示了最小TiO2含量的重要性，对于约7.0％的Cr2O3+TiO2总和：S比例提高25％，P最大降低14％并且t最大提高20％。
实施例1和对比例2的比较显示了最小Cr2O3含量的重要性：S比例提高3％，P最大降低9％并且t最大提高17％。
实施例2和对比例4的比较也显示了最小Cr2O3含量的重要性：S比例提高5％，P最大降低25％并且t最大提高28％。
实施例3和对比例6的比较也显示了最小Cr2O3含量的重要性：S比例提高1％，P最大降低13％并且t最大提高22％。
因此，根据本发明的实施例1、实施例2和实施例3观察到所期望的折衷。
这些比较清楚地显示了同时存在要求保护的范围内的Cr2O3和TiO2的优点。
如现在显然明确的，本发明提供了熔凝氧化铝-氧化锆磨粒的混合物，其具有优异的研磨性能、优异的耐久性和优异的切削效率。
然而，本发明当然不限于所描述和示出的实施方式，该实施方式是通过说明性和非限制性示例的方式提供的。

Claims (17)

1.一种熔凝颗粒，按基于氧化物的重量百分比，所述熔凝颗粒具有以下化学分析：
ZrO2：16％至30％，条件是HfO2<2％，
Al2O3：补足至100％，
Cr2O3：≥0.2％，
TiO2：≥0.5％，
Cr2O3+TiO2：<7％，
其他元素：<3％，条件是SiO2+CaO+MgO<1.5％。
2.根据前一项权利要求所述的颗粒，其中，Cr2O3>0.4％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，按基于氧化物的重量百分比，
所述Cr2O3的含量小于或等于4％，和
所述TiO2的含量小于或等于6％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒，按基于氧化物的重量百分比，
其中，所述ZrO2的含量大于18％，和/或
其中，所述Cr2O3的含量大于0.5％，和/或
其中，所述TiO2的含量大于0.8％。
5.根据紧接着的前一项权利要求所述的颗粒，按基于氧化物的重量百分比，
其中，所述ZrO2的含量大于20％，和/或
其中，所述TiO2的含量大于1％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒，按基于氧化物的重量百分比，
其中，所述ZrO2的含量小于29％，和/或
其中，所述Cr2O3的含量小于3.2％，和/或
其中，所述TiO2的含量小于4.4％。
7.根据紧接着的前一项权利要求所述的颗粒，按基于氧化物的重量百分比，
其中，所述ZrO2的含量小于27％，和/或
其中，所述Cr2O3的含量小于2.2％，和/或
其中，所述TiO2的含量小于2.8％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，按基于氧化物的重量百分比，所述Cr2O3+TiO2的总含量大于1.5％并且小于3.3％。
9.根据权利要求1所述的颗粒，按基于氧化物的重量百分比，
其中，所述TiO2的含量大于4％并且小于6.5％，和
其中，所述Cr2O3+TiO2的总含量大于4.4％并且优选小于6.9％。
10.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，按基于氧化物的重量百分比，所述其他元素的含量小于2％、优选小于1％。
11.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，所述SiO2+CaO+MgO的含量小于1％、优选小于0.8％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，按基于氧化物的重量百分比，
SiO2的含量小于1％，和/或
MgO的含量小于0.5％，和/或
CaO的含量小于0.5％，和/或
Na2O的含量小于0.1％。
13.根据前一项权利要求所述的颗粒，其中，按基于氧化物的重量百分比，
所述SiO2的含量小于0.8％，和/或
所述MgO的含量小于0.3％，和/或
所述CaO的含量小于0.3％，和/或
所述Na2O的含量小于0.05％。
14.一种颗粒混合物，按重量百分比，所述颗粒混合物包含大于80％的根据前述权利要求中任一项所述的磨粒。
15.一种磨具，所述磨具包含通过粘合剂粘合的、固结或沉积在支撑体上的颗粒，所述颗粒的至少一部分为根据权利要求1至13中任一项所述的颗粒。
16.根据前一项权利要求所述的磨具，所述磨具包含大于80％的根据权利要求1至13中任一项所述的颗粒。
17.根据权利要求15和16中任一项所述的磨具，所述磨具以砂轮的形式提供。
CN201780011230.XA 2016-02-12 2017-02-10 熔化的氧化铝-氧化锆颗粒 Active CN108698934B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1651149A FR3047733B1 (fr) 2016-02-12 2016-02-12 Grains d'alumine-zircone fondus
FR1651149 2016-02-12
PCT/EP2017/053062 WO2017137596A1 (fr) 2016-02-12 2017-02-10 Grains d'alumine-zircone fondus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108698934A true CN108698934A (zh) 2018-10-23
CN108698934B CN108698934B (zh) 2022-04-19

Family

ID=55590081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780011230.XA Active CN108698934B (zh) 2016-02-12 2017-02-10 熔化的氧化铝-氧化锆颗粒

Country Status (18)

Country Link
US (1) US11072563B2 (zh)
EP (1) EP3414212B1 (zh)
JP (1) JP6979024B2 (zh)
KR (1) KR20180114083A (zh)
CN (1) CN108698934B (zh)
AU (1) AU2017218588B2 (zh)
BR (1) BR112018016442B1 (zh)
CA (1) CA3013262C (zh)
DK (1) DK3414212T3 (zh)
EA (1) EA035138B1 (zh)
ES (1) ES2856073T3 (zh)
FR (1) FR3047733B1 (zh)
HU (1) HUE052843T2 (zh)
PL (1) PL3414212T3 (zh)
PT (1) PT3414212T (zh)
SI (1) SI3414212T1 (zh)
WO (1) WO2017137596A1 (zh)
ZA (1) ZA201805154B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1056605A (en) * 1973-12-17 1979-06-19 Joseph E. Patchett Zirconia chromia alumina abrasive
US20040148868A1 (en) * 2003-02-05 2004-08-05 3M Innovative Properties Company Methods of making ceramics
CN1537084A (zh) * 2001-08-02 2004-10-13 3M创新有限公司 氧化铝锆和它们的制造与使用方法
CN102471161A (zh) * 2009-08-05 2012-05-23 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 熔凝的氧化铝-氧化锆磨粒

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3181939A (en) 1961-01-27 1965-05-04 Norton Co Fused alumina-zirconia abrasives
US4035162A (en) 1973-11-09 1977-07-12 Corning Glass Works Fused abrasive grains consisting essentially of corundum, zirconia and R2 O3
DE2420551B2 (de) * 1974-04-27 1981-01-08 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Verfahren zur Herstellung von gekörnten Schleifmitteln aus hochfeuerfesten anorganischen Hartstoffen
US3993119A (en) 1974-11-08 1976-11-23 Norton Company Progressively or continuously cycled mold for forming and discharging a fine crystalline material
US5143522B1 (en) 1979-11-09 1998-01-06 Washington Mills Electro Miner Abrasive products containing fused alumina zirconia and reduced titania
FR2943054B1 (fr) * 2009-03-11 2013-11-29 Saint Gobain Ct Recherches Melange de grains d'alumine-zircone fondus
FR2948657B1 (fr) * 2009-07-28 2013-01-04 Saint Gobain Ct Recherches Grains fondus d'oxydes comprenant al, ti et produits ceramiques comportant de tels grains

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1056605A (en) * 1973-12-17 1979-06-19 Joseph E. Patchett Zirconia chromia alumina abrasive
CN1537084A (zh) * 2001-08-02 2004-10-13 3M创新有限公司 氧化铝锆和它们的制造与使用方法
US20040148868A1 (en) * 2003-02-05 2004-08-05 3M Innovative Properties Company Methods of making ceramics
CN102471161A (zh) * 2009-08-05 2012-05-23 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 熔凝的氧化铝-氧化锆磨粒
CN102471161B (zh) * 2009-08-05 2013-11-13 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 熔凝的氧化铝-氧化锆磨粒

Also Published As

Publication number Publication date
JP6979024B2 (ja) 2021-12-08
BR112018016442A2 (pt) 2018-12-26
SI3414212T1 (sl) 2021-04-30
CA3013262A1 (fr) 2017-08-17
CN108698934B (zh) 2022-04-19
DK3414212T3 (da) 2021-03-08
PL3414212T3 (pl) 2021-07-05
FR3047733B1 (fr) 2018-03-02
KR20180114083A (ko) 2018-10-17
EA201891564A1 (ru) 2019-01-31
EP3414212A1 (fr) 2018-12-19
EA035138B1 (ru) 2020-04-30
ZA201805154B (en) 2019-10-30
CA3013262C (fr) 2023-12-19
FR3047733A1 (fr) 2017-08-18
BR112018016442B1 (pt) 2022-10-04
US11072563B2 (en) 2021-07-27
AU2017218588B2 (en) 2021-02-11
ES2856073T3 (es) 2021-09-27
PT3414212T (pt) 2021-02-17
EP3414212B1 (fr) 2020-12-16
JP2019511986A (ja) 2019-05-09
AU2017218588A1 (en) 2018-08-23
HUE052843T2 (hu) 2021-05-28
WO2017137596A1 (fr) 2017-08-17
US20190031564A1 (en) 2019-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105592982B (zh) 粘结磨料制品及方法
JP5739425B2 (ja) 融解されたアルミナ−ジルコニアグリット
EP3419787B1 (en) Abrasive articles including a coating and methods for forming the same
KR20100129323A (ko) 실리카로 코팅된 융합 입자
JP6707800B2 (ja) 電融アルミナ粒、電融アルミナ粒の製造方法、砥石及び研磨布紙
CN111278604B (zh) 由包含碳化硅的非团聚磨料颗粒和无机粘结材料组成的磨料制品
CN108698934A (zh) 熔化的氧化铝-氧化锆颗粒
KR101715930B1 (ko) 연마 용융 입자
JP6725772B2 (ja) 電融アルミナ粒、電融アルミナ粒の製造方法、砥石及び研磨布紙
CN105970071B (zh) 一种弱包镶能力的烧结金刚石铣刀胎体及铣刀与铣刀制法
KR20190074295A (ko) 코팅된 충전제 입자를 갖는 금속 하이브리드 연삭 휠
CN116888087A (zh) 基于氧化铝的熔融晶粒
JP2012240164A (ja) メタルボンド砥石
WO2019005444A1 (en) ABRASIVE TOOLS AND TRAINING METHODS

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant