DE1908475A1

DE1908475A1 - Gesintertes Schleifkorn

Info

Publication number: DE1908475A1
Application number: DE19691908475
Authority: DE
Inventors: Mcmullen John Charles
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 1968-03-07
Filing date: 1969-02-20
Publication date: 1969-11-13
Also published as: SE340978B; BE729454A; GB1254781A; NL6903471A; FR2003417A1; NO125440B

Description

The Carborundum Company I625 Buffalo Avenue Niagara Falls, New York U.S.A. 19. Februar 1969

Gesintertes Schleifkorn

Die Erfindung betrifft Schleifkorn und insbesondere gesintertes Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifkorn.

Gesintertes Schleifkorn setzt sich immer mehr durch, und zwar sowohl wegen seiner ausgezeichneten Schleifeigenschaften als auch wegen seiner einfachen Herstellung, Gesinterte Aluminiumoxidkörner lassen sich normalerweise preiswert in der gewünschten Form und Größe herstellen, und solche Körner haben

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sich in vielen Fällen als Schleifkörnern überlegen erwiesen,· die aus verschmolzenen und zermahlenen Schleifmaterialien hergestellt werden. Beispielsweise haben sich gesinterte"Aluminiumoxid-" Schleifkörner als verschmolzenen Schleifmaterialien beim Schleifen von nichtrostendem Stahl überlegen erwiesen. Dagegen haben " gesinterte Älüminiumoxid-Körner schlechte Schleif eigenschaften _, bei anderen Werkstoffen erbracht, .beispielsweise Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Eine gesinterte SchXeifrfiit'tel,-Zusammensetzung, die sich als ausgezeichnetes Schleifmittel zum Schleifen von Stahl mit hohem: Kohlenstoffgehalt erwiesen hat j ist ein Gemisch aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid, wobei der Zirkoniumdbxidgehalt im Bereich von nur einigen Prozent bis zu 70 oder 80 Gew.- % des Schleifmittels liegen kann. Während sich diese Zusammensetzung jedoch für Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt als hochgradig wirksam erwiesen hat, erbringt sie schlechte Schleifeigenschaften bei nichtrostendem Stahl.

Die Erfindung bezweckt demgemäß die Herstellung eines verbesserten Schleifkorns für Schleifkörper/ insbesondere gebundene Schleifkörper. * , ; -;-;-- " : : ' \:

Weiter bezweckt die Erfindung die;Schaffung eines verbesserten Äluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifkorns, das ausgezeichnete Schleif eigenschaften sowohl bei nlchtrosteridem Stahl als auch bei Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt hat.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer ver-909*846/0508 - 3 -

SADORlGiNAL

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besserten gesinterten Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Sehlelfmittel-Zusammensetzung durch Aufnahme bestimmter Additive in ihr.

Dieses und anderes, was die Erfindung bezweckt,.sowie die Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, und die Merkmale der Erfindung werden im einzelnen im nachfolgenden im Zusammenhang mit den Ansprüchen aufgezeigt.

Es ist festgestellt worden, daß eine verbesserte gesinterte Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifmittel-Zusammensetzung dann hergestellt wird, wenn diese Zusammensetzung zwischen-etwa 1 und etwa 10 Gew.-70 eines Oxid- oder Halogenid-Addiüivs aus der Gruppe der Erdalkalioxide und -halogenide, der Chromoxide, der Manganoxide und der Kobaltoxide, der Aluminiumhalogenide, der Manganhalogenide, der !Cobalthalogenide und der Chromhalogenide sowie deren Gemischen enthält. Beispielhaft für die erfindungssemäß verwendeten Zusätze sind Kalziumfluorid, Kaliumaluminiumfluorid, Manganoxid, Kobaltoxid, Chromoxid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Magnesiumoxid und In!atriumaluminiumfluorid. Diese Stoffe können in ihrer natürlich auftretenden Fornr verwendet werden, beispielsweise Phillipinen-Chromerz oder Flußspat. Bestimmte Verunreinigungen, beispielsweise Eisenoxid, Kieselsäure und dergleichen, die normalerweise in den Ausgangsstoffen enthalten sind, beeinflussen die erfindungsgemäßen Ergebnisse nicht,- die durch das Zusetzen des Additivs in gesintertem Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifkorn hervorgerufen werden, welches erf.in-

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• dungs gemäß hergestellt ist* - ν - Λ ^.

Die Verwendung von Additiven der oben beschriebenen Art in verschmolzenen feuerfesten Güßwerkstoffen ist bekannt, um die Probleme des Spaltens und Brechens der verschmolzenen Gußform · zu beseitigen. Beispielsweise ist das Zusetzen von Additiven wie Magnesiumoxid, im atriumoxid und Kalziumoxid zu verschmolzenen Gußgemischen aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid bekannt. Es ist aber völlig überraschend, daß das Zusetzen von solchen Ad-™ ditiven zu gesinterten Aluminiurnoxid-ZirkHoniumdioxid-Schleifmittel-Zusammensetzungen die Festigkeit und die Schleifeigenschaften dieser Zusammensetzungen verbessert. .

'Das Aluminiumoxid und das' Zirkoniumdioxid können aus jeder kommerziell zugänglichen Quelle stammen, obgleich Vorzugsweise relativ hochreine Pulver verwendet werden, die mindestens . . eine Reinheit von ca. 95% haben. Das Verhältnis .von Aluminiumoxid zu Zirkoniumdioxid kann im Bereich von ca. 90:5 bis ca. 25: gh 75 liegen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis Von Aluminiumoxid zu Zirknniumdioxid jedoch 60:40. Das Aluminiumoxid— und das .Zirkoniumdioxidpulver werden durch geeignete Mittel fein zerteilt, beispielsweise durch nasses oder trockenes Mahlen in einer rotierenden Kugelmühle oder durch Strahlmahlen mit Druckluft oder Dampf, um die durchschnittliche Partikelgröße des Pulvers; auf ca. 5 Mikron oder darunter zu verkleinern. ." .

Die Additive können einen hohen Reinheitsgrad haben oder

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"■■■"'"■ '.~^::'^-, . . .' ' '.V ■.-.-. - BAD ORIGINAL* '

in ihrer kommerziell erhältlichen oder natürlich vorkommenden : Form verwendet werden. Beispielsweise sind ausgezeichnete Ergeb-. nisse bei Verwendung von Kalziumfluorid mit einer Reinheit von 39% sowie kommerziell erhältlichem Flußspat erzielt worden, der etwa 86# Kalziumfluorid, ca. Q% Kieselsäure, ca.].$$ Kalziumkarbonat und ca» 2$-Aluminiumoxid und Eisenoxid enthält. Ausgezeichnete Ergebnisse sind auch bei Verwendung von Phillipinen-Ghrom-. erz erzielt worden, das die folgenden Analysewerte hat: Chromoxid 35$, Kieselsäure 3$, Eisenoxid 15$, Aluminiumoxid30%, Magnesiumoxid Λ6% und Kalziumoxid 0,5#> Wie bereits erwähnt, ist also das Vorhandensein von Verunreinigungen, die normalerweise in Verbindung mit den erfindungögemäß verwendeten Additiven auftreten, den Endergebnissen der erfindungsgemäß hergestellten Schleifmittel-Zusammensetzung nicht abträglich.

So wie die Zusetzstoffe erfindungsgemäß verwendet werden, werden sie in der gleichen Weise fein zerteilt, wie das zuvor für Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid beschrieben worden ist. Vorzugsweise ist die durchschnittliche Partikelgröße der Additive kleiner als 5 Mikron. ^

Grundsätzlich umfassen die Schritte zur Herstellung von Schleifkorn entsprechend der Erfindung; V

1. Die Herstellung eines Gemisches, bestehend aus 9O-99# eines Gemisches aus einer Substanz in Pulverform, die tonhaltiges

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INSPECTED

■ - β - ■ ; Λν \; ^; ■;."'■'■ ._:.-■;ν. ■'.

ZirkHoniumdioxid enthält, und Λ-ΛΟ% eines Additivs aus der Gruppe der Erdalkalioxide und -halogenide, der Chromoxide,, der Manganoxide und der Kobaltoxide, der Aluminium-. Mangan-, Kobalt- und Chromhalogenide, sowie Gemischen davon, und dessen Mischen in eine formbare Masse mit einem Verflüssigungsmittel, beispiels-Λ weise Wasser, Darüber hinaus wird der Masse normalerweise - ein vorübergehend wirksames Bindemittel zügegeben. : ; .

2. Das Formen der Masse in Schleifkorn der gewünschten Form und Größe. ■ : Λ; ■";."." _ ■- _/";_ V^;, ■ :.-'■.'

3· Das Trocknen der geformten Körner zur Ausscheidung von überschüssiger Feuchtigkeit und zum Aushärten des vörüber--· gehend wirksamen Bindemittels» \ ; " ;

4. Das Brennen des Korns bei ausreichender Temperatur, um damit dessen einzelne Partikel zu sintern.

Bei der Durchführung des ersten Schritts der Erfindung wird vorzugsweise ein vorübergehend wirksames Bindemittel dem Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Zusetzgemisch beigegeben, um den daraus geformten Körnern eine ausreichende ungebrannte Festigkeit zu geben, um eine weitere Verarbeitung zu ermöglichen. Zu solchen vorübergehend wirksamen Bindemitteln, die sich für die Erfindung eignen, gehören Bentonit, Stärke, Dextrin, Methyl-Zellulose und Gemische davon. Darüber hinaus können Kunstharze ver-

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OBlGiNAL

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wendet v;erden, beispielsweise die Kondensationsprodukte von Aldehyden und Phenolen. Die Wahl des betreffenden vorübergehend wirksamen Bindemittels hängt weitgehend von dem dem Trockenge*- miscn.zugesetzten Verflüssigungsmittel ab;, um das Gemisch formbar zu machen, sowie von der Art der zur Verfügung stehenden Formeinrichtungen. In den nachfolgenden Beispielen wird' Bentonit verwendet, weil es vor dem Sintern der Körner nicht aus den einzelnen Körnern herausgebrannt werden muß. Das für die Erfindung vorzugsweise verwendete vorübergehend wirksame Bindemittel ist ein Gemisch aus Bentonit und Methyl-Zellulose, das sich zur Herstellung preßbarer Geraische als besonders geeignet erwiesen hat.

Der korn-herstellende Prozeß wird vorzugsweise so durchgeführt, daß eine bestimmte Menge des nassen Gemisches, durch eine Matrize stranggepreßt wird, um Stangen gleichförmigen geometrischen Querschnitts zu bilden, die anschließend in Körner gesintert werden, welche einzeln aus vielen der vorgenannten Partikel aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid enthaltender Substanz, dem Additiv und dem vorübergehend wirksamen Bindemittel zusammengesetzt sind. Die Körner sind vorzugsweise massiv und im Querschnitt zylindrisch, obgleich eine Vielfalt anderer Formen ohne weiteres erzielt werden können, beispielsweise polygonal, dreieckig oder quadratisch. Die Länge und der Durchmesser des Korns kann nach Bedarf variiert werden, jedoch ist vorzugsweise ein durchschnittliches Verhältnis von Länge zu Durchmesser von zwi-

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sehen 2:1 und 3ί1 vorgesehen^ Die Körner werden ausreichend lang getrocknet, normalerweise ca. 24- Stunden lang, und zwar bei ausreichend hoher Temperatur', um überschüssige Feuchtigkeit abzuscheiden und das vorübergehend wirksame Bindemittel aushärten·zu lassen.

Die Körner können jede gewünschte Größe im Querschnitt ge nach Verwendung in Schleifartikeln haben. Bei Verwendung in Schleifscheiben beispielsweise können die fertigen Körner einen Durchmesserbereich von ca. 0,75 mni für eine 24er Körnung bis ca. 2,5 mm für eine 8er Körnung haben. Beim Strangpressen des Korns wird normalerweise' eine Zugabe für das Schrumpfen des Korns gemacht, das während der nachfolgenden Behandlungsschritte auftritt, indem das Korn urn etwa eine Körnungsgröße größer als die gewünschte endgültige Körnungsgröße gemacht wird.

Das Brennen des Korns zum Sintern seiner einzelnen Partikel wird in einem Ofen bei einer Temperatur von zwischen etwa 1500 C und 1750 C vorgenommen. Die genaue Sintertemperatur'.und -zeit lassen sich mühelos durch Sintern von Proben der Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Additivzusammensetzung· bei verschiedenen Temperaturen verschieden lang innerhalb des Sinterbereichs bestimmen, wobei die Proben einer Mahlprobe unterzogen werden, um die Festigkeit der Zusammensetzung zu bestimmen. Die Temperatur, bei der eine maximale Zerdrückfestigkeit entwickelt wird, ist im allgemeinen vorzuziehen. Es ist für die zur Verfügung' stehen-

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den Einrichtungen festgestellt warden, daß das Schleifkorn gemäß der Erfindung vorzugsweise bei einer Temperatur von zwischen 1600⁰C und 1700⁰C gesinert wird. _ '

Die Sinterzeit hängt von der Temperatur und der Art des verwendeten Sinterofens ab. In einem normalen Gasofen beispielsweise werden die Körner allmählich "auf den bevorzugten Temperaturbereich in etwa 16 Stunden erhitzt und dann 60 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Bei der Verwendung eines Drehofens sind die Körner jedoch nur ca.Λ Hinuten lang-in der Heißzone. Die Heißzone des Drehofens wird auf dem bevorzugten Temperaturbereich gehalten. Eine noch schnellere Sinterzeit kann durch Verwendung eines Schaukelofens der Art erreicht werden, wie er aus der US-Patentschrift 5 4-15 9^9 bekannt ist. Bei Verwendung eines solchen Ofens sind die Körner für die Dauer von ca. 2 Minuten in der Heißzone. Entsprechend ist die Verwendung von Drehofen und Schaukelöfen für die Herstellung des Korns gemäß der Erfindung vorzuziehen, da sehr kurze Sinterzeiten erforderlich sind. '

Die Sinteratmosphäre kann von oxidierend bis reduzierend reichen, obgleich die Atmosphäre vorzugsweise neutral oder oxidierend gehalten wird, um eine maximale Härte und Sprödigkeit des fertigen Korns zu erreichen.

Erfindungsgemäß hergestellte Schleifkörner können in der 9Q98A6/05ÖÖ -1Q-.

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Herstellung von Schleifartikeln und insbesondere in narz^ebundenen Schleifscheiben Verwendung finden, beispielsweise Barren-Schleifscheiben, Gießereischeiben und Absteohscneiben. Oarüber hinaus kann das erfindungsgemäße Schleifkorn jedoch auch für Schleifscheiben verwendet werden, die anders gebunden sind, beispielsweise durch Keramik- und Metallbindun_f;;en. Die erfindun^sgemäß hergestellten Schleifkörner haben gute Beneuzungseigenschafben in Verbindung mit organischen Harzen und können entsprechend in Schleifartikeln verwendet werden, wobei die verschiedenen allgemein bekannten Kunst- und Naturharze verwendet werden können, beispielsweise Phenolformaldehydharz, Resorcinal, Formaldehydharz, Polyesterharze, Polyätherharze, Schellack, Lack und dergleichen.

Erfindun^sgemäß hergestellte Schleifscheiben haben sich als hochwirksam zum Schleifen sowohl von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt als auch von nichtrostendem Stahl erwiesen. Ein bedeutender Vorteil der Erfindung beruht in der Tatsache, daß man verschiedene Stahlarten schleifen kann, ohne daß Scheiben gewechselt werden müssen und ohne daß Scheiben verschiedener Kornzusammensetzungen auf Lager gehalten werden müssen, die sich besonders zum Schleifen spezieller Stahlsorten eigen.

Das folgende Beispiel veranschaulicht ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von .Schleifkorn gemäß der Erfindung.

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BEISPIEL 1

12er »Schleifkorn mit einem Querschnitt von ca. 1,y5 nim und einer durchschnittlichen Länge von ca. 5,25 mm wurde jeweils aus den folgenden Gemischen hergestellt.

Gemisch A	Gemisch B	Gemisch C
Gew.-%	Gew.-%	Gew.-%
57,0	55,2	54,0
38,0	36,8	36,0
0	3	VJ)
3	3	3
2	2	2

Aluminiumoxid Z xrkoniumdioxid MnO₂

Bentonit

Kethyl-Zellulose

Das Aluminiumoxid stammte von der Reynolds Metals Aluminum Company und war gekennzeichnet mit RC14-2-BM; es enthielt mehr als 98% Al₂O^. Das Zirkoniumdioxid war Zirkoniumdioxid in Reaktorgüte und stammte von der Carborundum Metals Climay Inc., inzwischen bekannt unter dem Namen Amax Metal Specialties Inc. Das MnO₂ hatte die folgenden Analysewerte: MnO₂ - 77,7$, SiO₂ 9,29$, Al₂O₃ - 2,?6#, CaO - 0,1250, MgO - 0,66%, Fe₃O₅ - 3,01%.

Diese Pulver wurden alle fein zerteilt, bis Durchschnitts größen von weniger als 5 Mikron vorlagen. Die Gemische A, B und C wurden jeweils wie folgt behandelt: Die Bestandteile wurden zunächst etwa fünf Minuten lang im Läufer einer Erzmühle mit einem Durchmesser von ca. 90 cm trockengemischt, dann wurde Wasser in einer Menge zugesetzt, die ausreichte, um der Masse eine

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Konsistenz zu geben, die sich für eine Extrusion eignete.

Die Masse wurde dann eine 102-mm-Schneckenpresse gegeben und durch eine Preßform mit einer Dicke von 6,25 mm gedrückt. Die stranggepreßten Stangen hatten einen Durchmesser Von 2,125 mm und eine Länge von 50 bis 600 mm. Die stranggepreßten Stangen wurden in einem dampfbeheizten Drehtrockner bei einer Temperatur von ca. 105°C getrocknet und während des Trocknens in Körner gebrochen, die im Durchschnitt etwa 6 mm lang waren.

Die getrockneten Körner wurden dann in einen Schaukelofen in einer Menge von 50 Gramm pro Minute gegeben. Die Atmosphäre in dem Ofen war neutral. Die bevorzugte Brenntemperatur wurde dadurch bestimmt, daß Kornchargen, die aus' den einzelnen Gemischen bereitet wurden, durch die Heißzone des Ofens geleitet wurden, in der Temperaturen von jeweils 1550» 1600, I65O, 1700 und 175O⁰G herrschten. Die Körner hatten nach dem Sintern einen durchschnittlichen Querschnitt von ca. 1,75 mm und eine durchschnittliche Länge von ca, 5,25 mm. Proben des fertigen Korns wurden Druckfestigkeitsprüfungen unterzogen, um festzustellen, bei welchen Temperaturen die maximale Zerdrückfestigkeit entwickelt wurde. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle A angegeben.

Die Zerdrückfestigkeit wurde mit gesinterten Kornstük-

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ken bestimmt, die eine durchschnittliche Lange zum Durchmesser im Verhältnis von 3*1 hatten. Das zu prüfende Korn wurde der Länge nach zwischen zwei Backen gelegt, und es wurde ausreichender Druck ausgeübt, um das Korn zu zerdrücken. Der Druck in kp, bei dem das Korn zerdrückt wurde, wurde als die Zerdrückfestigkeit erfaßt.

Tabelle A

ZERDRUCKI¹ESTIGKEIt KP

	MnO₂	1550	1600	Ofentemperatur	⁰G '	1750
Gemisch	O 3 5	74,0 99,4 107,5	66,3 136,1 110,7	1650	1700	98,9 128,8 99,4
A B G			74,9 124,7 127,0	92,5 128,8 114,7

Aus der obigen Tabelle ist zu ersehen, daß durch Zusetzen von MnO₂ zur gesinterten Zusammensetzung eine merkliche Erhöhung in der Zerdrückfestigkeit auftritt. Die bevorzugte Temperatur, bezogen auf die Zerdrückfestigkeit, liegt zwischen 1600 und 1700⁰C.

Es wurden weitere Versuche unter Verwendung von Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid entsprechend den vorangegangenen Angaben mit verschiedenen Mengen und Zusammensetzungen von Additiven durchgeführt, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifkorns geeignet sind. Die Zusammensetzung der Gemische und die

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BAD

Brenntemperaturen und Druckfestigkeiten sind in der nachfolgenden Tabelle B angegeben. Die Gemisch umfaßten jeweils 3$ Bentoni t und 2% Methyl-Zellulose als zeitweilig wirksames Bindemittel.

Tabelle B
Brenn- Druck-Versuch temp, festig. MnÖ₂/0r0₂

Ho.	°G	kp	Al₂U	3 ^ΔΓΌ2 ^J	K^AJ-Üg UOU	3	•	Erz wnu₂/uou UaP₂	1.5/1,5	3
4	1700	102,0	56,5	37,5	1	5			2,5/2,5	5
5	1700	79,4	55,2	36,8	3	10			5,0/5,0	10
6	1750	90,7	54,0	36,0	5
7	1600	121,1	55,2	36,8
8	1550	117,9	54,0	36,0
9	1600	115,6	51,0	34,0
10	1550	108,9	55,2	36,8		1,5/1,5
11	1600	117,9	54,0	36,0	2,5/2,5
12	1500	104,3	51,0	34,0	5,0/5,0
13	1750	111,1	55,2	36,8
14	1650	113,4	54,0	36,0
15	1500	102,1	51,0	34,0
16	1700	127,9	55,2	36,8
17	I7OO	145,2	54,0	36,0
18	I7OO	111,1	51,0	34,0

BEISPIEL· 2

Gesintertes Aluminiumoxid-Zirkoniuradioxid-Schle ifkorn wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt,

außer daß verschiedene Mengen Phillipinen-Chromerz als Additiv in der erfindungsgemäßen Schleifmittel-Zusammensetzung verwendet wurden. Bei dem Aluminiumoxid und dem Zirkoniumdioxid han-

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delte es sich um das gleiche, das auch im Beispiel 1 verwendet wurde; sie wurden entsprechend dem zuvor beschriebenen Beispiel fein zerteilt. Das Phillipinen-Ghromerz hatte die folgenden Ana- ' lysewerte: Cr₂O₅ - 35,0 Gew.-56, SiO₂ - 3,0 Gew.-^, Fe₂O, - 15,0 Gew.-#, Al₂O₃ - 30,0 Gew.-JO, MgO - 16,0 Gew.-^, GaO - 0,5 Gew.-^.

Das Phillipinen-Ghromerz wurde in einer Kugelmühle etwa 24- Stunden lang gemahlen. Die Mühle war mit Aluminiumoxid ausgekleidet , und es wurden Aluminiumoxidkugeln verwendet, um einen fein zerteilten Zustand zu erreichen, wobei die durchschnittliche Partikelgröße weniger als 5 Hikron betrug. Die Bestandteile unter Einschluß von Bentonit und Methyl-Zellulose wurden zunächst irokkengemischt und dann mit ausreichend Wasser vermischt, um die Masse strangpreßbar zu machen. Die Masse wurde in Stangen stranggepreßt, die einen Durchmesser von ca. 2,125 mm hatten, und in der im Beispiel 1 angegebenen Weise getrocknet. Die nachfolgende Tabelle G gibt die Zusammensetzungen der Gemische an, mit denen in diesem Beispiel Versuche durchgeführt wurden.

	Al₂O₅	ZrO₂	Tabelle C	Bentonit	Methyl-
Versuch	55,2	36,8	GrO₂-	3	Zellulose
No.	54, c	36,0	Erz	3	2
19	51,0	3^,0	3	3	2
20	57,0	38,0	5	3	2
21		10		2
22

Wie zu sehen ist, war der Versuch No. 22 ein Vergleichs-

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versuch mit Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid ohne den Zusatz von Chromerz.

Teile des von dem jeweiligen Versuch stammenden Korns wurden durch einen Schaukelofen geschickt, wobei die Ofentemperatur auf versciiiederie Temperaturen zwischen 15OO und 1750^oG eingestellt wurde, um die bevorzugte Brenntemperatur zu ermitteln. Im Of en· wurde eine neutrale Atmosphäre beibehalten. Nachdem Sintern wurden die Körner wie im Beispiel 1 der Zerdrückprüfung unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle D angegeben.

Tabelle D

Zerdrückfestigkeit KP

Versuch No.

	Ofent emp eratur	I650	°G	1750	,9
1550	1600	108,4	1700	127	,0
103,9	112,0	107,5	117,5	137
113,4	126,5	127,9	120,2	-	,9
72,6	127,0	74,9	99,3	98
74,0	66,3	92,5

20 21 22

Wie aus der obigen Tabelle zu ersehen ist, liegt eine nennenswerte Zunahme in der Druckfestigkeit des Schielfkorns vor, das als Additiv gemäß der Erfindung Chromerz enthält, im Vergleich zu dem aus den gleichen Bestandteilen hergestellten gesinterten Produkt, jedoch ohne Chromerz als Zusatz.

BEISPIEL· 3
Schleifkorn in der Zusammensetzung des Versuchs No. 20,

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also Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid mit 5^ Chromerζzusatz, wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 in einem Schaukelofen hergestellt. Die Temperatur des Schaukelofens betrug 1650⁰C, und die Atmosphäre war neutral. Das gesinterte Schleifkorn hatte einen durchschnittlichen ^uerschnittsdurchmesser von ca. 1,75 mm und eine durchschnittliche Länge von ca. 3,5 nihi. Dieses Schleifkorn wurde in zwei harzgebundenen Scheiben eingesetzt, die die folgende Zusammensetzung hatten:

Vol.-^

Schleifmittel
Phenolformaldehydharz 24,2

' 8,03

NaCl 3,05

CaO 1,21

Netzmittel 2,56

Porosität 1,50

Die Scheiben hatten eine ffertigabmessung von 400 χ 62,5 χ 152 mm. Neben den das erfindungsgemäße Korn enthaltenden Scheiben vairden zwei Vergleichsscheiben hergestellt, die normales gesintertes Aluminiuraoxidkorn mit einem durchschnittlichen Querschnitt von ca. 1,75 mm und einer durchschnittlichen Länge von ca. 3,5 mm enthielten. Dieses Korn ist wegen seiner ausgezeichneten Schleifeigenschaften bei nichtrostendem Stahl bekannt. Diese Scheiben wurden als Bezugsscheiben verwendet, um die Leistung der das erfindungsgemäße Schleifkorn enthaltenden Scheiben zu

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beurteilen. Jede Scheibe wurde mit Stahl der US-Type C 1045 und mit nichtrostendem Stahl der US-Tyjpe 304 unter Verwendung eines Schleifautomaten mit drei Schleifgeschwindigkeiten geprüft. Der Schleifdruck betrug 251 kp, und jede Scheibe wurde insgesamt β Minuten lang in Barrenkontakt bei einer Scheibengeschwindigkeit von 3750 m/min für Stahl der US-Type C 1045. und von 2850 m/min für nichtrostenden Stahl der US-Type 304 gehalten. Die Ergebnisse sind als das Verhältnis des Gewichts der Metallabnahme (M) zum Gewicht des Scheibenverlusts (W) Zusammengefaßt.

Tabelle E

	•	Nichtrostender Stahl	US-Type 304	Stahl	1045	100
			d. Bezugsscheibe	US-Type C	M/V/ % d. Bezugsch.
Kornart		M/W %	100		21,8	198
Gesintertes	Aluminium	52,8
	oxid		99	43,1
Aluminiumoxi	d-Zirkonium-52,4

dioxid +

Aus den obigen Ergebnissen ist zu ersehen, daß das gesinterte Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifkorn, das den Zusatz gemäß der Erfindung enthält, im wesentlichen genau so gute Werte wie die Bezugsscheibe beim Schleifen von nichtrostendem Stahl der US-Type 304 erbrachte und zu wesentlich besseren Ergebnissen als die Bezugsscheibe beim Schleifen von Stahl der US-Type C 1045 führte.

Darüber hinaus sind die M/W-Verhältnisse der Scheiben,

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die das erfindungsgemäß hergestellte Schleifkorn enthalten, wesentlich besser als die H/W-Verhältnisse, die normalerweise für Scheiben ange ":eben werden, die verschmolzenes 12er Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifkorn enthalten; dabei ist dieses Schleifkorn als ein hochgradig überlegenes Korn zum Schleifen von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt angesehen v/orden.

Aus der vorangegangenen Beschreibung und den angegebenen Zahlen ist zu ersehen, daß das erfindungsgemäß hergestellte Schleifkorn Eigenschaften hat, die die eines "Universal"-korns erreichen, zumindest was das Schleifen von nichtrostenden Stählen und Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt anbetrifft. Das erfindungs^emäße Schleifkorn hat also ausgezeichnete Schleifeigenschaft en sowohl für nichtrostenden Stahl als auch für Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Der derzeitige Zustand steht dem konträr entgegen, wo man die Scrieiben wechseln muß, wenn man vom Schleifen nichtrostenden Stahls zum Scnleifen von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt übergeht, v/eil die derzeit verwendeten Schleifmittel-Zusammensetzungen in wirksamer V/eise nur das eine oder das andere Material schleifen, jedoch nicht beides.

Die Größe und die Form des Korns kann nach Zweckmäßigkeit geändert werden, und dessen Verwendung ist nicht auf gebundene Schleifkörper beschränkt, sondern kann auch beschichtete Schleifgegenstände umfassen.

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Claims

• Patentansprüche , , >

/I.J Gesintertes Schleifkorn, dadurch gekennzeichnet, daß es Aluminiumoxid und Zirkonxumdioxid und ein Additiv aus der Gruppe der Erdalkalioxide und -halogenide, Chromoxide, Manganoxide und Kobaltoxide, Aluminium-, Mangan-, Kobalt- und Chromhalogenide und deren Gemischen enthält.

• 2. Schleifkorn nach Anspruch 1, d a d u rc h gekennzeichnet, daß das Additiv von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-# der Zusammensetzung einnimmt.

3· Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv etwa 5 Gew.-# der Zusammensetzung einnimmt.

4. -Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv Chromoxid umfaßt.

5. Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv Kalziumfluorid umfaßt.

6. Schleifkorn nach Anspruch 1, d a d u r c h g e *' kennzeichnet, daß das Additiv Manganoxid Umfaßt.

7· Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß das Additiv Kobaltoxid umfaßt.

8. Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ein Gemisch aus Manganoxid und Chromoxid umfaßt.

9. Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ein Gemisch aus Manganoxid und Kobaltoxid umfaßt.

10. Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 52 bis 58% Aluminiumoxid, 34 bis 38# Zirkoniumdioxid, 1 bis etwa 10# des Additivs und etwa 356 eines vorübergehend wirksamen Bindemittels umfaßt.

11. Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korn einen gleichförmigen geometrischen Querschnitt und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser im Durchschnitt von mindestens etwa 2|1 hat,

12. Verfahren zur Herstellung gesinterten Schleifkorns, insbesondere nach Anspruch 1 bis i1, dadurch gekennzeichnet, daß eine stranggepreßte Masse gebildet wird, die fein zerteiltes Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, ein vorübergehend wirksames Bindemittel und ein Additiv aus der Gruppe der EJöalkalioxide und -halogenide, der Chrom-, Mangan- und Kobaltoxide, der Aluminium-, Mangan-, Kobalt- und Chromhalogenide und

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deren Gemischen umfaßt, die Masse in Formen gleichförmigen geometrischen Querschnitts stranggepreßt wird, die Formen getrocknet werden, die Formen in Körner gesintert werden, die ein
durchschnittliches Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens 2;1 haben, und die Körner bei einer Temperatur von zwischen 150O⁰C und 175O⁰C ausreichend lang zum Sintern der einzelnen Partikel gebrannt werden sowie das gesinterte Korn gesammelt wird.

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