DE2519568A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schleifmitteln - Google Patents

Description

P 9216

9330 Treibacher Chemische Werke Aktiengesellschaft in/Treibach

(Kärnten)

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schleifmitteln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rasch abgekühlten feinkristallinen Schleifmitteln, auf Basis von 0(-Al₂O₃, gegebenenfalls zusammen mit anderen Oxiden, insbesondere Zirkonoxid.

Nach der US-PS No. 1 192 709 und der US-PS No. 3 181 939 sind die Kornzähigkeit und die damit verbundene Standzeit eines Schleifmittels nicht nur von der Zusammensetzung desselben abhängig, sondern auch in hohem Maße von der Größe der im Schleifmittel vorhandenen Kristallphasen. Ein möglichst feinkristalliner Gefügeaufbau ist besonders für ZrO₂-hältige Schleifmittel qualitätsbestimmend. ;

Gemäß der US-PS No. 3 181 939 wird die Schleif-

mittelschmelze in kleine Formen, bestehend aus Metallen

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oder Graphit gegossen. Die Größe der im Schleifmittel vorliegenden Kristallite ist von der Abkühlgeschwindigkeit der Schleifmittelschmelze im Kristallisationsbereich abhängig. Durch die Größe der Formen im Zusammenhang mit der Menge eingegossener Schleifmittelmasse kann die Abkühlgeschwindigkeit und somit die Kristallitengröße in gewissen Bereichen beeinflußt werden. Nachteile dieses Verfahrens bestehen in der zu langsamen Abkühlung der Schmelze an der Oberfläche, wo keine rasche Ableitung der Wärme möglich ist und in dem Kontakt der Schmelzoberfläche mit Luft/ wodurch oberflächenseits ein poröses und meist für die Schleifmittelherstellung unbrauchbares Material entsteht. Weiters ist es bekannt/ Schleifmittelschmelzen durch Gießen auf metallische Formkörper, vorzugsweise aus Eisen, abzukühlen, vgl. z.B. DT-OS No. 2 205 436. Dieses Verfahren ist mit mehreren Nachteilen verbunden: Die Durchsatzleistung ist durch die geringe Eindringtiefe der Schmelze in die Kühlformen mengenmäßig stark begrenzt. Weiters entsteht dabei häufig ein Gußkopf, der durch den Kontakt mit Luft und die langsamere Abkühlung für die Verwendung als Schleifmittel nicht geeignet ist. Das Kühlmaterial selbst unterliegt an der Eingußstelle einem erheblichen Verschleiß, da es. angeschmolzen wird, wobei einerseits erhebliche Verluste desselben entstehen und außerdem schädliche metallische Einschlüsse im Schleifmittel auftreten.

Die genannten Nachteile dieser Verfahren auszuschalten und außerdem ein feinkristallines Schleifmaterial

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kontinuierlich mit hoher Kornausbeute zu erhalten ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Oxidschmelze in der Atmosphäre eines mit Bezug auf die Schmelze inerten Gases und/oder durch Verwendung solcher Gase als Zerstäubungsmittel für die Schmelze zerteilt wird, wobei die Schmelze rasch erstarrt, wonach das erstarrte Produkt in an sich bekannter Weise zu Schleifkorn verarbeitet wird.

Während bisher angenommen wurde, daß Sauerstoff im Zusammenwirken mit der Schleifmittelschmelze für die Qualität des Schleifmittels nützlich sei, vgl. z.B. OE-PS No. 300 605, wurde überraschenderweise und auch im Gegensatz zur Lehre der DT-OS No. 1 571 435, nach welcher der Luftstickstoff als schädlich wirkendes Gas auf Schleifmaterialien auf Basis von Al₃O₃ und gegebenenfalls ZrO₂ zu gelten hat, festgestellt, daß Sauerstoff einen schädigenden Einfluß auf das schmelzflüssige Schleifmittel ausübt und die Ursache für de Porigkeit des erhaltenen Produkts ist, und daß sich Stickstoff gegenüber Schleifmittelschmelzen inert verhält. Daher können für die erfindungsgemäße Zerteilung der Schmelze mittels inerterjGase Stickstoff ebenso wie andere inerte Gase wie Kohlenmonoxid oder Edelgase, insbesonders Argon, oder Gemische dieser Gase verwendet werden.

In der DT-OS No. 2 227 642 wird festgestellt, daß, wenn man bei einem eutektisch zusammengesetzten Gemisch von geschmolzenem Al₂O₃ + ZrO₂ die Abkühlgeschwindigkeit so stark

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erhöht,daß der mittlere Massendurchmesser der im Eutektikum vorliegenden ZrO^-Kristallite zwischen 100 und 2000 A* liegt, ein Schleifmittel erhalten werden kann, welches sich für das Präzisions- und Halbpräzisionsschleifen beiimäßigem Druck eignet.

Für die Herstellung eines Zirkonkorunds mit

den genannten Eigenschaften werden in der DT-OS No. 2 227 drei Möglichkeiten angegeben. Nach der ersten Verfahrensweise wird die Schleifmittelschmelze auf ein Bett von Metallkugeln gegossen. Nach der zweiten Verfahrensweise wird die Schleifmittelschmelze zwischen Metallplatten gegossen. Um die gewünschte Größe der ZrO₂-Kristallite im Eutektikum von 100 bis 2000 A zu erhalten, ist es notwendig, den Kugeldurchmesser bzw. den Abstand der Metallplatten voneinander sehr klein zu wählen. Die nachteilige Folge ist eine sehr geringe Eindringtiefe der Schmelze in die Kühlvorlage. An der Eingußstelle unterliegt außerdem das Kühlmaterial, welches vorzugsweise aus Eisenkugeln bzw. aus Eisenplatten besteht, einem erheblichen Verschleiß, da das Material angeschmolzen wird. Dies verursacht Kosten durch Kühlmaterialverluste und bewirkt schädigende metallische Einschlüsse im Schleifmittel. Nach der dritten Verfahrensweise wird das schmelzflüssige Schleifmittel durch Druckzerstäubung mit Luft in kleine Kügelchen mit einem Durchmesser von ca. 1 mm übergeführt. Die Abkühlgeschwindigkeit dieses Schleifmittelgranulates ist wegen

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der geringen Masse des Einzelgranulatkornes sehr hoch.

Erschmolzene Schleifmittel auf Basis von

A-AljO^+Z O- werden in der Regel durch Zusammenschmelzen von Bauxit oder Tonerde mit Baddeleyit hergestellt. Durch den Bauxit wie auch den Baddeleyit gelangen andere Oxide in das Schleifmittel, wie z.B. Titanoxid, Siliciumoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid oder Natriumoxid. Beim Zerstäuben mit Luft bläht sich das erstarrende Produkt zu einer porösen Masse auf und ergibt ein Material, welches schwammig bzw. porös und dünnwandig als Hohlkugeln anfällt.

Die Eignung eines Zirkonkorunds für das Präzisions- und Halbpräzisionsschleifen bei mäßigem Druck ist abhängig vom Gefügeaufbau und von der Größe der am Aufbau beteiligten Phasen. Sind andere Stoffe außer Al₃O₃ und ZrO₂ in Form von Oxiden, Nitriden, Carbiden oder Carbonitriden im Schleifmittel enthalten, so scheiden sich dieselben, ooferne sie nicht Verbindungen mit Al₃O₃ bzw. ZrO₂ eingehen, an den Korngrenzen der meist dentritischen Kristallagglomerate ab und beeinflussen die Kornfestigkeit negativ. Zur Erreichung eines möglichst hochwertigen Schleifmittels ist somit neben der raschen Abkühlung der Al₃O₃ + ZrO₂-Schmelze auch die Reinheit derselben von großer Bedeutung.

Da von dem eutektischeno^-A^C^-ZrOj-Schleifmittel für das Präzisions- und Halbpräzisionsschleifen bei

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mäßigem Druck hauptsächlich die Kornnummern 36, 50 und (FEPA-Norm: Federation Europeenne des Fabricants de Produits Abrasifs) verlangt werden, um ein derartiges Korn durch die üblichen Zerkleinerungsmethoden herstellen zu können, ist eine Mindestwandstärke der hohlen Schleifmaterialteilchen von ca. 0,5 bis 1 mm erforderlich. Nach dem oben genannten Zerstäubungsverfahren mit Luft, ist die Erreichung dieser Wandstärke aus obigen Gründen nicht möglich.

Vorliegende Erfindung betrifft demnach auch ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifmittels durch Abkühlung einer Schmelze, die aus einem Gemisch von Al₃O₃ + besteht, das 40 bis 44 % ZrO₃, bezogen auf das reine Oxid-

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gemisch, enthält und vorzugsweise eutektisch zusammengesetzt ist, und die bis zu 5 % Zusätze bzw. Verunreinigungen enthalten kann, das darin besteht, daß die Schmelze abgekühlt wird, indem sie mit einem mit Bezug auf die Schmelze inerten Gas oder Gasgemisch zerstäubt wird.

Unter Fernhalten von Luft ist es daher möglich, durch Verdüsen mit inerten Gasen ein zerkleinertes porenfreies Schleifmittel zu erhalten, das aufgrund seiner Kompaktheit die Herstellung der gewünschten Kornnummern 36, 50 und 80 gestattet.

Die Größe der erhaltenen Schleifmittelkugeln kann sowohl durch die Gußtemperatur der Schmelze, welche zwischen 1800 und 2000⁰C liegen kann und durch den Zerstäubungsdruck in gewissen Grenzen variiert werden. Zur Erreichung der vorhin genannten Größe der Hohlkügelchen dienen zur Zerstäubung der Schmelze Gasdrücke von 10-40 atü.

Durch die rasche Abkühlung beim Verdüsen entsteht ein Produkt mit einem überaus feinkristallinen Gefüge. Der mittlere Durchmesser der im Eutektikum vorliegenden stäbchenförmigen ZrO₂-Kristallite liegt nach elektronenmikroskopischen Untersuchungen unter 5000 8.

In der metallherstellenden Industrie gibt es eine Reihe von Verfahren, um die dort anfallenden Schlacken im schmelzflüssigen Zustand zu Erteilen und sie so einer Verwertung zuzuführen. Die zur Zerteilung der Schlacke im schmelzflüssigen Zustand eingesetzten Verfahren sind als sehr leistungs-

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fähig bekannt und gestatten den Abguß großer Schlackenmengen in kurzer Zeit. Diese Verfahren arbeiten jedoch
zum Großteil mit Wasser als Zerteilungsmittel und scheiden somit für die Herstellung eines Schleifmittels aus/ weil
ein so hergestelltes Produkt stark porös und somit als
Schleifkorn nicht brauchbar ist.

Die Zerteilung von Al₂O₃- oder Al₃O₃ + ZrO₂
Schmelzen mittels Granuliertellers unter Luft oder das Zerstäuben mit Luft erbrachte unbrauchbare, stark blasige und porige Produkte.

Bei der Verwendung von in Bezug auf Korund

bzw. Zirkonkorund inerten Gasen wie Stickstoff, Kohlenmonoxid, Argon bzw. anderen Edelgasen und Gemischen dieser Gase, in denen der Sauerstoffgehalt vorzugsweise nicht mehr als 5 % beträgt, besser jedoch unter 3 % liegt, ist es jedoch möglich, beim Granulieren von solchen Oxidschmelzen hochwertige Schleifmaterialien mit hoher Kornausbeute zu erhalten, die kompakt und porenfrei sind.

Für das erfindungsgemäße Granulieren bzw. Zerstäuben einer Schmelze auf Basis von Al₃O₃ oder Al₂O- + ZrO-in reiner Form oder zusammen mit höchstens 5 % Begleitstoffen, bestehend aus den Elementen Chrom, Eisen, Silicium, Titan, Vanadin^ Calcium, Magnesium, Seltene Erden usw. in Form ihrer Oxide, Nitride, Carbonitride oder Carbide, eignen sich die in Fig. 1 und 2 schematisch skizzierten Anlagen.

In der Granulieranlage nach Fig. 1 fließt die

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Schleifmittelschmelze über den kohleausgekleideten Trichter 1 auf den sich drehenden Granulierkegel 2, welcher mit einem Getriebemotor 7 angetrieben wird, und wird dort zerteilt. Die durch die Zerteilung entstandenen schmelzflüssigen Tropfen kühlen während ihres Fluges in der mit Inertgas gefüllten Kammer 3 bis zum völligen Erstarren ab. Das Inertgas wird über den Anschluß 6 in die Kammer geblasen. Mittels getrennt angetriebener Transportleisten 8 wird das Granulat über die Austragsvorrichtung 4 aus der Granulierkammer 3 kontinuierlich ausgetragen. Zur Beobachtung des Granuliervorganges dient das Schauloch 5. In der Zerstäubungsanlage nach Fig. 2 wird das schmelzflüssige Schleifmittel über den Trichter 1 in die Zerstäubungskammer 3 eingeführt und dort mittels eines Inertgases 4, welches mit hohem Druck aus der Düse 2 austritt, zerstäubt. Das Abkühlen des tropfchenförmigen Granulates erfolgt in der mit Inertgas gefüllten Kammer 5. Durch das Einstiegloch 6 erfolgt das Austragen des abgekühlten Schleifmittelgranulates. Allgemein eignen sich zum Granulieren von Schleifmitteln auch andere in der Industrie eingeführte Granulieranlagen, soferne diese das Arbeiten unter Ausschluß von Sauerstoff beim Granulieren ermöglichen.

Die Abkühlgeschwindigkeit der Granulierkörner im Erstarrungsbereich ist abhängig von deren Größe und diese kann einerseits durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Granuliertellers und in geringem Maße auch durch die Temperatur der Schleifmittelschmelze variiert werden.

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Das erfindungsgemäß hergestellte Schleifmittelkorn kühlt infolge seiner geringen Masse im Erstarrungsbereich der Schmelze überaus rasch ab. Gemäß der US-PS No. 1 192 709 und der US-PS No. 3 181 939 nimmt die Kornzähigkeit von Schleifmitteln, bestehend aus ⁰I-Al₂O- bzw. C^-Al₂O₃ + ZrO₂ in reiner Form oder im Verein mit anderen Elementen wie Chrom, Silicium/ Titan, Vanadin, Calcium, Magnesium, Seltene Erden etc. in Form ihrer Oxide, Nitride, Carbonitride oder Carbide mit der Abnahme der Kristallgröße zu.

In dem erfindungsgemäß hergestellten Schleifmittel aus 0(-Al₂O₃ mit oder ohne Zusätze von höchstens 5 % der

vorstehend genannten Begleitstoffe liegt die durchschnittliche Größe der (X-Al₂O₃-Kristallite zwischen 1 bis 10,Um, hauptsächlich jedoch zwischen 4 und 6 ,um, während die Größe der primär ausgeschiedenen ö/-Al₂O₃-Kristallite im Zirkonkorund mit 23 bis 27 % ZrO₂ zwischen 5 und 50 ,um, größtenteils jedoch zwischen 10 und 20/um liegt. Im eutektisch zusammengesetzten Zirkonkorund wurde nach elektronenmikroskopischen Untersuchungen der mittlere Durchmesser der im Eutektikum vorliegenden stabellenförmigen ZrO₃-Kristallite mit 1000 bis 10.000 £, größtenteils aber mit 3.000 bis 6.000 2 bestimmt.

Bei der Zerkleinerung des erfindungsgemäß hergestellten Schleifmittelgranulates entfällt die stark verschleißende Grobzerkleinerung. Die Herstellung von Schleifkorn in den üblichen Kornnummern (FEPA-Norm: FEDERATION EUROPEENNE DES FABRICANTS DS PRODüITS ABRASIFS) aus dem Gra-

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nulat erfolgt mit den in der Industrie üblichen Prall- und Walzzerkleinerungsgeraten.

Die Erfindung soll durch einige Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1 Ein im Lichtbogenofen geschmolzenes Oxidgemisch mit einer Temperatur von 1950 C, bestehend aus 73,5 % Al₂O-/ 24,8 % ZrO₂/ 0,2 % TiO₂, 0,3 % SiO₂, Rest metallische Oxide, wurde in der in Fig. 1 skizzierten Anlage unter Stickstoffatmosphäre zerteilt. Der Sauerstoffgehalt im Stickstoff lag unter 2 %, die Umdrehungsgeschwindigkeit bei 320 Upm. Das erhaltene Granulat war sehr kompakt und hatte einen mittleren Durchmesser von 4 - 7 mm.

• Die Größe der primär ausgeschiedenen <v-Ai0 Kristallite im erhaltenen Produkt, welche, wie vorstehend angeführt, ein Maß für die Qualität des Schleifmittels ist, lag zwischen 5 und 50 ,um.

Das mit den üblichen in der Industrie eingeführten Zerkleinerungsvorrichtungen hergestellte Schleifkorn wurde nach der FEPA-Norm klassiert und anschließend die Kornzähigkeit nach der folgenden Methode geprüft.

Aus dem nach der Zerkleinerung erhaltenen Grobkorn wurden die Reinkornfraktionen 10 und 12 (FEPA-Norm) mittels einer Rotap-Siebmaschine ausgesiebt und 50 g jeder Fraktion eingewogen. Von dem homogenen Gemisch der beiden Fraktionen wurde das Schüttgewicht ermittelt und darauf 100 g in eine Eisenkugelmühle, in welcher sich fünf Eisenkugeln

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mit 35 mm Durchmesser befanden, gegeben. Auf einem Walzenstuhl mit Zählwerk wurde danach die Kugelmühle so lange gedreht, bis zwei Drittel der eingesetzten Schleifkornfraktionen durch das Sieb 14 abgesiebt werden konnten. Als Maß für die Kornzähigkeit dient demnach die Anzahl der Umdrehungen der Kugelmühle, die notwendig ist, um zwei Drittel der Kornfraktionen 10 und 12 so zu zerkleinern, daß die genannte Menge des Korns durch das Sieb 14 abgesiebt werden kann.

Zur Beschleunigung des Kornzerfalls wurde in der beschriebenen Untersuchungsmethode die vom Battelle-Institut vorgeschlagene Prüfungsmethode dahingehend abgeändert, daß im Inneren der Kugelmühle drei im Winkel von 120 zueinanderstehende Hubleisten angebracht wurden.

Um einen Qualitätsvergleich mit Produkten anstellen zu können, welche nach einem in der Industrie eingeführten Verfahren hergestellt wurden, wurde eine Schmelze der vorhin beschriebenen Zusammensetzung in einem Fall durch Guß auf 30 mm-Eisenkugeln und im anderen Fall durch Guß in eine Eisenkokille mit 10 mm Plattenabständen rasch abgekühlt. Die so erhaltenen Schleifmaterialien wurden in gleicher Weise wie das erfindungsgemäß hergestellte Produkt weiterverarbeitet. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 enthalten.

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Tabelle 1

Schüttgewicht in g/ccm

Schleifmittel durch Guß auf

30 mm-Eisenkugeln hergestellt 2,08

Schleifmittel durch Guß in eine Eisenkokille mit 10 um Plattenabständen hergestellt 2,07

Erfindungsgemäß hergestelltes Schleifmittel 2,18

Körnzähigkeit:

Umläufe pro zwei Drittel

Körnzerfall

17.200

16.800 25.400

Beispiel 2 Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren, wobei jedoch als Schutzgas Argon mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 1 % eingesetzt wurde. Die Prüfung erfolgte wie in Beispiel 1. Die Prüfungsergebnisse sind in der Tabelle 2 enthalten.

Beispiel 3 Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren, wobei jedoch als Schutzgas ein Gasgemisch von Kohlenmonoxid und Stickstoff im Volumsverhältnis 1:1 eingesetzt wurde. Die Prüfung erfolgte wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 enthalten.

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Tabelle 2

Schleifmittel durch Guß auf 30 mm-Eisenkugeln hergestellt

Schleifmittel durch Guß in eine Eisenkokille mit 10 mm Plattenabstand hergestellt

Erfindungsgemäß nach Beispiel 2 hergestelltes Schleifmittel

Erfindungsganäß nach Beispiel 3 hergestelltes Schleifmittel

Schüttgewicht in g/ccm

2,08

2,07

2,20

2,13

Kornzähigkeit Umläufe pro zwei Drittel Kornzerfall

17.200

16.800

26.300

22.130

Aus den in den Tabellen 1 und 2 angeführten Ergebnissen geht deutlich hervor, daß bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schleifmitteln eine Qualitätssteigerung gegenüber Schleifmitteln, die nach bisher bekannten Verfahren hergestellt wurden, festzustellen ist. Beispiel 4 Um ein besonders für das Präzisions- und HaIbpräzisionsschleifen geeignetes Schleifmittel zu erhalten, wurde eine Oxidschmelze, bestehend aus 41,0 % ZrO₂, 58,25 %, Al₃O₃, 0,01 % SiO₂ , 0,35 % TiO₂, Rest metallische Oxide, mit einer Temperatur von 1850 C, nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unter Stickstoff granuliert. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Granuliertellers von 350 Upm lag der durchschnittliche Durchmesser des erhaltenen Granulates bei 4 bis 6 mm. Der mittlere Durchmesser der im Eutektikum

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vorliegenden stäbchenförmigen ZrO^-Kristallite lag im Bereich von 1.000 bis 10.000 A*. Die Größe der ZrO^-Stäbchen wurde anhand von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen gemessen. Der Durchmesser der meist dentritischen Kristallagglomerate, welcher neben dem Durchmesser der ZrO2~Stäbchen mit für die Qualität entscheidend ist, wurde zwischen 20 und 60,um gemessen.

Das erfindungsgemäß erhaltene Schleifmittelgranulat wurde in einer Mahlanlage vermählen und aus dem Produkt die Kornfraktionen 20, 25 und 36 (FEPA-Norm) abgesiebt. Zur Bestimmung der Schleifleistung wurde die erhaltene Kornfraktion 36 mit Klebstoff auf eine Gewebeunterlage aufgebracht. Durch Abtragschleifen an einem Kohlenstoffstahl DIN 1221 bei konstantem Anpreßdruck mittels einer Bandschleifmaschine wurde darauf die Schleifleistung im Vergleich zu anders hergestellten Schleifmitteln bestimmt. Für ein durch Guß in eine Eisenkokille mit 3 mm Plattenabstand hergestelltes Produkt wurde als Index 100 festgelegt. Die Kornzähigkeit wurde nach folgender Methode bestimmt.

25 g der genannten Kornfraktionen zwischen 20und 25 (FEPA-Norm) wurden in eine verschraubbare Stahlwalzenmühle gegeben, in welcher sich ein zylindrischer Metallkörper befand. Auf einem Walzenstuhl mit gleichbleibender Umdrehungsgeschwindigkeit wurde nach 10, 30, 70 und 90 min jeweils der Siebdurchgang und Siebrückstand auf dem Sieb No. 35 bestimmt.

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Die Kornzähigkextsbestimmung mittels der vom Battelle-Institut vorgeschlagenen Methode bestätigte die vorliegenden Ergebnisse; sie ist jedoch zeitaufwendiger.

Um einen Qualitätsverglexch mit Schleifmitteln gleicher Zusammensetzung, welche durch Guß auf 10 mm-Eisenkugeln oder durch Guß der Schmelze in eine Eisenkokille mit 3 mm Plattenabständen hergestellt wurden, anstellen zu können, wurden diese Produkte wie das erfindungsgemäß hergestellte Schleifmittel zu den Kornnummern 20, 25 und 36 verarbeitet' und die Schleifleistung sowie die Kornzähigkeit in der beschriebenen Weise bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt.

Beispiel 5 Im elektrischen Lichtbogenofen wurden 500 kg einer Mischung, bestehend aus 41,0 % ZrO₂, 58,25 % Al₂O₃, 0,35 % TiO₂, Rest Verunreinigungen, eingeschmolzen. Die 1900 C heiße Schmelze wurde in einer Zerstäubungsanlage, die in Fig. 2 dargestellt ist und vorstehend beschrieben wurde, mit gasförmigem Stickstoff, welcher unter 2 % Sauerstoff enthielt, innerhalb von 3-4 min unter einem Druck von 25 atü zerstäubt.

Die Etrchmesser der erhaltenen Schleifmittelkügelchen lagen im Bereich von 0,2 bis 3 mm, hauptsächlich jedoch zwischen 1,5 und 2 mm.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Schleifmittel-

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kügelchen wurden darauf in einer Mahlanlage vermählen und aus dem Produkt die Kornfraktionen 20, 25 und 36 (FEPA) ausgesiebt. Zur Bestimmung der Schleifleistung wurden dfe erhaltenen Kornfraktionen mit Klebstoff auf eine Gewebeunterlage aufgebracht. Durch Äbtragsschleifen bei konstantem Anpreßdruck mittels einer Bandschleifmaschine wurde darauf die Schleifleistung im Vergleich zu in anderer Weise hergestellten Schleifmitteln bestimmt. Für ein durch Guß in eine Eisenkokille mit 3 mm Plattenabstand hergestelltes Produkt wurde als Index 100 festgelegt. Die Kornzähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Schleifmittel wurde nach folgender Methode bestimmt.

Das erfindungsgemäß erhaltene Schleifmittel wurde in einer Walzenmühle auf eine Körnung kleiner als 1 mm vorzerkleinert und mittels einer Rotap-Siebmaschine die Kornfraktion zwischen Sieb 20 und 25 (FEPA-Norm) abgesiebt. 25 g der genannten Kornfraktion wurden in eine verschraubbare Stahlwalzenmühle gegeben, in welcher sich ein metallischer zylindrischer Körper befand.

Auf eine Rollbank mit gleichbleibender Umdrehungsgeschwindigkeit wurden nach 10, 30, 70 und 90 min jeweils der Siebdurchgang und Siebrückstand auf dem Sieb No. 35 (FEPA-Norm) bestimmt.

Die Kornzähigkeitsbestimmung mittels der vom Batteile-Institut vorgeschlagenen Methode bestätigte die vor-

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liegenden Ergebnisse.

Um einen Qualitätsvergleich mit Schleifmitteln gleicher Zusammensetzung, welche jedoch nach der DT-OS No.

2 205 436· durch Guß auf 10-mm-Eisenkugeln oder nach der

DT-OS No. 2 264 202 durch aus der Schmelze in eine Eisenkokille mit 3 mm Plattenabständen hergestellt wurden, anstellen zu können, wurden diese Produkte zu Kornnummern 20, 25 und 36 verarbeitet und die Schleifleistung sowie die Kornzähigkeit in beschriebener Weise bestimmt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tabelle 3

Schleif- Kornzähigkeit Leistung % Kornrückstand auf Sieb Korn 36 No. 35

TO¹ 20' 70¹ 90'

Schleifmittel hergestellt durch

Guß auf 10 mm-Eisenkugeln 102 93 80,5 64,5 62,0

Schleifmittel hergestellt durch
Guß in eine Eisenkokille mit

3 mm Plattenabstand 100 92 78,5 69,5

Erfindungsgemäß hergestelltes

Schleifmittel , 107 94 81 66,5 64,0

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß durch das erfindungsgemäße Zerstäuben der Schmelze mit Stickstoff ein Schleifmittel erhalten wird, welches sowohl in der Schleifleistung als auch in der Kornzähigkeit ausgezeichnete Eigenschaften aufweist.

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Beispiel 6 Unter Verwendung von Argon mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 1 % als Vergasungsmittel wurde nach dein im Beispiel 5 beschriebenen Verfahren ein Schleifmittel hergestellt. Die beim Schleiftest erhaltenen Ergebnisse sind besser als die im Beispiel 5 erhaltenen Resultate, was auf den geringeren Sauerstoffgehalt des Argons zurückzuführen ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.

Tabelle4

Schleif- Kornzähigkeit

leistung % Kornrückstand auf Sieb No.35

Korn 36 ΙΟ¹ 30' 70'

Schleifmittel hergestellt

durch Guß auf 10-mm-Eisen-

kugeln 102 93 80,5 64,5 62,0

Schleifmittel hergestellt
durch Guß in eine Eisenkokille mit 3 mm Plattenabstand 100 92 78,5 69,5

Erfindungsgemäß hergestelltes Schleifmittel 108 95 80,5 68 65,0

Beispiel 7 Nach dem im Beispiel 5 beschriebenen Verfahren wurde mit einem Gasgemisch, bestehend aus 50 Vol.-% N₂ und 50 Vol.-% CO, die Schleifmittelschmelze zerstäubt und wie im Beispiel 5 ausgeprüft.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefaßt.

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Tabelle 5

Schleif- Kornzähigkeit leistung % Kornrückstand auf Sieb No. Korn 36 1O^r 30' 70' 90'

Schleifmittel hergestellt

durch Guß auf 10-mm-Eisen-

kugeln 102 93 80,5 64,5 62,0

Schleifmittel hergestellt
durch Guß in eine Eisenkokille mit 3 mm Plattenabstand 100 92 78,5 69,5

Erfindungsgemäß hergestelltes Schleifmittel 102 93 79,5 65,0 62,0

Durch den Sauerstoffgehalt von 3 % im Gasgemisch und durch einen weiteren geringen Anteil von CO₂ sind die erhaltenen Schleifmittelkügelchen weniger kompakt als im Beispiel 5 und 6, wodurch auch eine etwas geringere Kornzähigkeit erreicht wird.

Die Beispiele 6 und 7 zeigen, daß inerte Gase
oder Gasgemische als Zerstäubungsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, wobei darauf zu achten ist, daß die zur Zerstäubung verwendeten inerten Gase möglichst
geringe Anteile an mit Bezug auf die Schmelze nicht inerten Gasen, wie z.B. O₂ oder CO₂ enthalten sollen. Aber selbst
wenn auf Grund des Vorliegens letzterer Gase in etwa dem in Beispiel 7 angegebenen Ausmaß bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die erfindungsgemäß erhaltenen Resultate betreffend Schleifleistung' und Kornzähigkeit annähernd die

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gleichen oder sogar etwas schlechter sind als die unter Verwendung herkömmlicher Verfahren erhaltenen Resultate ist das erfindungsgemäße Verfahren fortschrittlich, da es wesentlich einfacher und daher kostensparender ausgeführt werden kann als alle bisher bekannten Verfahren dieser Art.

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Claims (11)

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifmittels auf Basis von Aluminiumoxid, gegebenenfalls zusammen mit anderen Oxiden, insbesondere Zirkonoxid, durch Schmelzen des Oxids oder der Oxide und rasches Abkühlen der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidschmelze in der Atmosphäre eines mit Bezug auf die Schmelze inerten Gases und/oder durch Verwendung solcher Gase als Zerstäubungsmittel für die Schmelze zerteilt wird, wobei die Schmelze rasch erstarrt, wonach das erstarrte Produkt in an sich bekannter Weise zu Schleifkorn verarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inerte Gase Stickstoff, Kohlenmonoxid, Edelgase, insbesonders Argon, oder Gemische dieser Gase verwendet werden, wobei der Gehalt an schädigenden Verunreinigungen, insbesondere der Sauerstoffgehalt im Gas bzw. Gasgemisch nicht mehr als 5 % beträgt, vorzugsweise aber unter 3 % liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidschmelze auf Basis von Al₂O., oder

₃O₃ + ZrO₂ in technisch reiner Form oder zusammen mit Verunreinigungen, bestehend aus Chrom, Eisen, Silicium, Titan, Vanadin, Calcium, Magnesium und/oder Seltene Erden, in Form ihrer Oxide, Nitride, Carbonitride oder Carbide verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da-

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durch gekennzeichnet, daß eine Schmelze mittels eines inerten Gases oder Gasgausches zerstäubt wird, die aus einem Gemisch von Al₃O₃ + ZrO₂ besteht, das 40 bis 44 % ZrO₂/ bezogen auf das oeine Oxidgemisch enthält, und vorzugsweise eutektisch zusammengesetzt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zerteilen der Schmelze ein rotierender Granulierteller verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Schleifmittelgranulates durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Granuliertellers und/oder durch den Zerstäubungsdruck des Gases und/oder die Temperatur der Schmelze- variiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidschmelze auf Basis von Al₃O₃ + ZrO₂ mit einem Gehalt an ZrO₂ von 5 bis 60 % und Zusätzen, bestehend aus Chrom, Eisen, Silicium, Titan, Vanadin, Calcium, Magnesium, Seltene Erden, in Form von Carbiden, Nitriden, Oxiden und Carbonitriden, wobei diese Zusätze in einer Menge von höchstens 5 % vorliegen, verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidschmelze auf Basis von Al₂O₃ + ZrO₂ mit einem Gehalt von 23 bis 27 % ZrO₂ verwendet wird, wobei die durchschnittliche Größe der primär ausgeschiedenen»^-A^O-j-Kristallite 5 bis 50 ,um beträgt.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidschmelze auf Basis von Al-O- + ZrO₂ verwendet wird, die 40 bis 44 % ZrO₂, bezogen auf das reine Oxidgemisch enthält und vorzugsweise eutektisch zusammengesetzt ist, wobei der mittlere Durchmesser der vorliegenden ZrO^-Stäbchen im Bereich von 1.000 bis 10.000 S, vorzugsweise im Bereich von 3.000 bis 6.000 A liegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Al₃O₃ in reiner Form oder zusammen mit anderen Elementen oder Verunreinigungen, bestehend aus Zirkon, Chrom, Eisen, Silicium, Titan, Vanadin, Calcium, Magnesium und/oder Seltenen Erden in Form ihrer Oxide, Nitride, Carbonitride oder Carbide verwendet wird und die durchschnittliche Große der ^-Al-O-j-Kristallite zwischen 1 und 10 ,um, vorzugsweise jedoch zwischen 4 und 6 ,um liegt.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zerstäubungskammer (3) vorgesehen ist, in welche eine Düse (2) zur Einleitung des Inertgases führt, und eine Einrichtung zur Einbringung der Schmelze, vorzugsweise ein Trichter (X) mündet und welche sich an der der Düse (2) abgewendeten Seite erweitert, wobei die Zerstäubungskammer (3) ihrerseits an dieser Seite in eine die gebildeten Granulate aufnehmende Kammer (5) mündet.

5098A3/P9G9

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