DE2519568C3

DE2519568C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schleifmitteln

Info

Publication number: DE2519568C3
Application number: DE19752519568
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Ilmaier; Ernst Dr. Will; Hans Kappel Krapfeld Zeiringer
Original assignee: Treibacher Chemische Werke AG
Current assignee: Treibacher Chemische Werke AG
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1980-04-17
Also published as: FR2272153B1; DE2519568B2; CH612165A5; FR2272153A1; DE2519568A1; GB1478087A; IT1032931B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rasch abgekühlten feinkristallinen Schleifmitteln, auf Basis von (X-AI₂Oj, gegebenenfalls zusammen mit anderen Oxiden, insbesondere Zirkonoxid.

Nach der US-PS 11 92 709 und der US-PS 31 81 939 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 feinkristailiner Gefügeaufbau ist besonders für ZrOj-haltigc Schleifmittel qualitätsbestimmend.

Gemäß der US-PS 31 81 939 wird die Schleifmittelschmelze in kleine Formen, bestehend aus Metallen oder Graphit gegossen. Die Größe der im Schleifmittel vorliegenden Kristallite ist von der Abkuhlgeschwindigkeit 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

ίο in dem Kontakt der Schmelzoberfläche mit Luft, wodurch oberflächenseits ein poröses und meist für die Schleifmittelherstellung unbrauchbares Material entsteht. Weiter ist es bekannt. Schleifmittelschmelzen durch Gießen auf metallische Formkörper, vorzugswei-

ii se aus Eisen, abzukühlen, vgl. z.B. DE-OS 22 05 436. Dieses Verfahren ist mit mehreren Nachteilen verbunden: Die Durchsatzleistung ist durch die geringe Eindringtiefe der Schmelze in die Kühlformen mengenmäßig stark begrenzt. Weiter entsteht dabei häufig ein Gußkopf, der durch den Kontakt mit Luft und die langsamere Abkühlung für die Verwendung ais 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 Schleifmate-

jo rial 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 vvcrde, daß Sauerstoff

4(i im Zusammenwirken mit der Schleifmittelschmelze für die Qualität des Schleifmittels nützlich sei, vgl. z. B. AT-PS 3 00 605, wurde überraschenderweise und auch im Gegensatz zur Lehre der DE-OS 15 71 435, nach welcher der Luftstickstoff als schädlich wirkendes Gas

4Ί auf Schleifmaterialien auf Basis von AI2O3 und gegebenenfalls ZrO₂ zu gelten hat, festgestellt, daß Sauerstoff einen schädigenden Einfluß auf das schmelzflüssige Schleifmittel ausübt und die Ursache für die Porigkeit des erhaltenen Produkts ist, und daß sich

V) Stickstoff gegenüber Schleifmittelschmelzen inert verhält. Daher können für die erfindungsgemäße Zerteilung der Schmelze mittels inerter Gase Stickstoff ebenso wie andere inerte Gase wie Kohlenmonoxid oder Edelgase, insbesondere Argon, oder Gemische

Yi dieser Gase verwendet werden.

In der DE-OS 22 27 642 wird festgestellt, daß, wenn man bei einem eutektisch zusammengesetzten Gemisch von geschmolzenem AI₂O₃+ Ζ;Ό₂ die Abkühlgeschwindigkeit so stark erhöht, daß der mittlere Massendurch-

M) messer der im Eutektikum vorliegenden ZrOj-Kristallite zwischen 100 und 2000 Ä liegt, ein Schleifmittel erhalten werden kann, welches sich für das Präzisionsund Halbpräzisionsschldfen bei mäßigem Druck eignet. Für die Herstellung eines Zirkonkorunds mit den

fv> genannten Eigenschaften werden in der DE-OS 22 27 642 drei Möglichkeiten angegeben. Nach der ersten Verfahrensweise wird die Schleifmiüclschmelze auf ein Uctt von Melallkugeln gegossen. Nach der

zweiten Verfahrensweise wird die Schleifmittelschmelze zwischen Metallplatten gegossen. Um die gewünschte Größe der ZrtVKristallite 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 Kühlmaiorial, 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 Abkühigeschwindigkeit dieses Schleifmittelgranulats ist wegen der geringen Masse des Einzelgranulatkornes sehr hoch.
Erschmolzene Schleifmittel auf Basis von

λ-ΑΙ₂Ο₃+ΖγΟ₂

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 Präzisionsund Halbpräzisionsschleifen bei mäßigem Druck ist abhängig vom Gefügeaufbau und von der Größe der am Aufbau beteiligten Phasen. Sind andere Stoffe außer AI2O3 und ZrC>2 in Form von Oxiden, Nitriden, Carbiden oder Carbonitriden im Schleifmittel enthalten, so scheiden sich dieselben, sofern sie nicht Verbindungen mit AI2O3 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 Al2O3 + ZrO₂-Schmelze auch die Reinheit derselben von großer Bedeutung.

Da von dem eutektischen «-AIÄ-ZrOrSchleifmittel für das Präzisions- und Halbpräzisionsschleifen bei mäßigem Druck hauptsächlich die Kornnummern 36,50 und 80 (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 AI₂O₃+ ZrO₂ besteht, das 40 bis 44% ZrO₂, bezogen auf das reine Oxidgemisch, 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 verstäubt 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 2000"C 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 A.

In der metallherstellenden Industrie gibt es eine Reihe von Verfahren, um die dort anfallenden Schlacken im schmelzflüssigen Zustand zu zerteilen und sie so einer Verwertung zuzuführen. Die zur Zerteilung der Schlacke im schmelzflüssigen 7\itand eingesetzten Verfahren sind als sehr leistungsfähig 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 AI₂O₃- oder Al₂O₃ + ZrO₂-Schmeizen mittels Granuliertellers unter Luft oder das

jo 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 Gemisehen 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 Scb'eifmaterialien mit hoher Kornausbeute zu erhalten, die kompakt und porenfrei sind.

Für das erfindungsgemäße Granulieren bzw. Zerstäuben einer Schmelze auf Basis von Al₂O₃ oder Al₂O₃-I-ZrO₂ 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 F i g. 1 und 2 schematisch skizzierten Anlagen.

In der Granulieranlage nach Fig. 1 fließt die Schleifmittelschmelze über den Kohleausgekleideten Trichter 1 auf den sich drehenden Granulierkegel 2, welcher mit einem Getriebemotor 7 angetrieben wird, unH wird dort zerteilt. Die durch die Zerteilung entstandenen schmelzflüssigen Tropfen kühlen während ihres Fluges in d?7 mit Inertgas gefüllter. 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 Granulierkam-

bo mer 3 kontinuierlich ausgetragen. Zur Beobachtung des Granuliervorgangs dient das Schauloch 5. In der Zerstäub'ingsanlage nach F i g. 2 wird dLS schmelzflüssige Schleifmittel über den Trichter 10 in die Zerstäubungskammer 30 eingeführt und dort mittels eines

b5 Inertgases 40 welches mit hohem Druck aus der Düse 20 austritt, zerstäubt. Das Abkühlen des tröpfchenförmigen Granulates erfolgt in der mit Inertgas gefüllten Kammer 50. Durch das Einstiegloch 60 erfolgt das Austragen des

abgekühlten Schleifmittelgranulates. Allgemein eignen sich zum Granulieren von Schleifmitteln auch andere in der Industrie eingeführte Granulieranlagen, sofern 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.

Das erfindungsgemäß hergestellte Schleifmittelkorn kühlt infolge seiner geringen Masse im Erstarrungsbcreich der Schmelze überaus rasch ab. Gemäß der US-PS 1192 709 und der LIS-PS 3181939 nimmt die Kornzähigkeit von Schleifmitteln, bestehend aus x-AbO] bzw. <x-AbO] + ZrOi 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 Λ-ΑΙ2Ο3 mit oder ohne Zusätze von höchstens 5% der vorstehend genannten Begleitstoffe liegt die durchschnittliche Größe der ^-AbOj-Kristallite zwischen I bis IO μπι, hauptsächlich jedoch zwischen 4 und 5 μιη. während die Größe der primär ausgeschiedenen x-AbOj-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 stäbchenförmigen ZrOrKristallite mit 100 bis 10 000 Ä. größtenteils aber mit 3000 bis 6000 Λ bestimmt.

Bei der Zerkleinerung des erfindungsgemäß hergestellten Schleifmittelgranulats entfällt die stark verschleißende Grobzerkleinerung. Die Herstellung von Schleifkorn in den üblichen Kornnummern (FEPA-Norm: Federation europeenne des fabricants de

piuuuus nut a*t\sj aus uciii wicimiüia ciiuigi nut ut.ii in der Industrie üblichen Prall- und Walzzerkleinerungsgeräten.

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% Al₂Gj.

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 <x-Al₂O3-Kristailite im erhaltenen Produkt, welche, wie vorstehend angeführt, ein Maß für die Qualität des Schleifmittels ist. lag zwischen 5 und 50 μπι. 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 IO und 12 (FEPA-Norm) mittels einer Rotap-Sicbmaschinc 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 Eisenkugclii mit 35 mm Durchmesser befanden, gegeben. Auf einem Walzenstuhl mit Zählwerk wurde danach die Kugelmühle so lange gedreht, bis zwei Drittel der eingesetzten Schleifkornfr, ktionen durch das Sieb 14 abgesiebt werden konnten. Als Maß für die Kornzähigkcit dient demnach die Anzahl der Umdrehungen der Kugelmühle, die notwendig ist, um zwei Drittel der Kornfraktionen 10 und 12 so zu kleinern, daß die genannte Menge des Korns durch das Sieb 14 abgesiebt werden kann.

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

Um einen Qualitätsvcrgleich mit Produkten anstellen /u 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 erlmuungsgemäß hergestellte Produkt weiterverarbeitet. Die Prüfur, 'sergebnisse sind in Tabelle 1 enthalten.

Tabelle 1

Schüttgewicht
in g/ccm

Kornzähigkeit:
Umläufe pro zwei Drittel Kornzerfall

Schleifmittel durch
Guß auf 30-mm-Eisenkugeln hergestellt

2,08

2,07

Schleifmittel durch
Guß in eine Eisenkokille mit 10-mm-Plattenabständen
hergestellt

Erfindungsgemäß her- 2,18
gestelltes Schleifmittel

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 I. die Prüfungsergebnisse sind in der Tabelle 2 enthalten.

Beispiel 3

Fs wurde wie in Beispiel 1 verfahren, wobei jedoch als Schutzgas ein Gasgemisch von Kohlenmonoxid und Stickstoff im Volumverhältnis I : 1 eingesetzt wurde.

Die Prüfung erfolgte wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 enthalten.

Tabelle 2

Schutt- Kornzähigkeit:

gewicht in Umläufe pro
g/ccm zwei Drittel

Kornzerfall

Schleifmittel durch Guß 2,08

auf 30-mm-Eisenkugeln

hergestellt

Schleifmittel durch OuB 2,07

in eine Eisenkokille mit

10-mm-Plattenabstand

hergestellt

Erfindungsgemäß nach

Schleifmittel

Erfindungsgemäß nach
Beispiel 3 hergestelltes
Schleifmittel

2,20

2,13

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 wurde, festzustellen ist.

Beispiel 4

Um ein besonders für das Präzisions- und Halbpräzisionsschleifen geeignetes Schleifmittel zu erhalten, wurde eine Oxidschmelze, bestehend aus 41,0% ZrO₂, 58,25%. AI₂O₃,0,01 % SiO₂,0,35% TiO₂, Rest metallische Oxide, mit einer Temperatur von 1850⁰C, nach dem im 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.

IltlllltlC L/Ul 1.1 ti IIC33CI UVt

genden stäbchenförmigen ZrO2-Kristalle lag im Bereich von 1000 bis 10 000 Ä. Die Größe der ZrOj-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 μηι gemessen.

Das erfindungsgemäß erhaltene Schleifmittelgranulat wurde in einer Mahlanlage vermählen und aus dem Produkt der 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 festgestellt. Die Kornzähigkeit wurde nach folgender Methode bestimmt.

25 g der genannten Komfraktionen zwischen 20 und 25 (FEPA-Norm) wurden in eine verschraubbar» 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 Siebruckstand auf dem Sieb Nr. 35 bestimmt.

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

Um einen Qualitätsvergleich mit Schleifmitteln gleicher Zusammensetzung, welche durch Guß auf 10 mm-Eisenkugeln oder durch Guß der Schmelze in r;ine 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% AI₂O). 0,35% TiO₂, Rest Verunreinigungen, eingeschmolzen. Die I9OO°C heiße Schmelze wurde in einer Zerstäubungsanlage, die in F i g. 2 dargestellt ist und verstehend beschrieben wurde, mit gasförmigem Stickstoff, welcher unter 2% Sauerstoff enthielt, innerhalb von 3-4 min unter einem Druck von 25 atü zerstäubt.

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

Die erfindungsgemäß erhaltenen Schleifmittelkügelchen wurden darauf in einer Mahlanlage vermählen und aus dem Produkt die Kornfraktionen 20, 25 und 36 (FRPA) ausgesiebt. Zur Bestimmung der Schleifleistung wurden die erhaltenen Komfraktionen mit Klebstoff auf eine Gewebeunterlage aufgebracht. Durch Abtragsschleifen 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

wuiuc ai;» mucx iCG l

i. L/ie is.ui

keit 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

Vi 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

")5 Sieb Nr. 35 (FEPA-Norm) bestimmt

Die Kornzähigkeitsbestimmung mittels der vom Battelle-Institut vorgeschlagenen Methode bestätigte die vorliegenden Ergebnisse.

Um einen Qualitätsvergleich mit Schleifmitteln

mi gleicher Zusammensetzung, welche jedoch nach der DE-OS 22 05 436 durch Guß auf 10 mm-Eisenkugeln oder nach der DE-OS 22 64 202 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.

ίο

Tabelle 3

Schlcif-Leistung Kornziihigieit Korn Jd Vo Kornrückstand auf Sieb Nr. 35

KT 20 7(T

Schleifmittel hergestellt durch Guß auf
10-mm-Eisenkugeln

Schleifmittel hergestellt durch Gu3 in eine
Eisenkokille mit 3-mm-Plattenabstand

Erfindungsgemäß hergestelltes Schleifmittel

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß durch das erfindungsgemäße Zerstäuben der Schmelze mit Stickstoff ein Schleifmittel erhalten wird, welches sowohl in

102	93	80,5	64,5	62,0
100	92	78,5	69.5	59
107	94	81	66,5	64,0

(ir SchieifiuMting als auch h der Kornzähigkeit ausgezeichnete Eigenschaften aufweist.

Beispiel 6

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

Tabelle 4

Schleifleistung Kornzähigkeit
Korn 36 % Kornrückstand auf Sieb Nr. 35

Iff 3σ 70"

102	93	80,5	64,5	62,0
100	92	78,5	69,5	59
108	95	80,5	68	65,0

Schleifmittel hergestellt durch Guß auf 10-mm-Eisenkugeln

Schleifmittel hergestellt durch Guß in eine Eisenkokille mit 3-mm-Plattenabstand
Erfindungsgemäß hergestelltes Schleifmittel

Beispiel 7

Nach dem im Beispiel 5 beschriebenen Verfahren zerstäubt und wie im Beispiel 5 ausgeprüft, wurde mit einem Gasgemisch, bestehend aus 50 Vol.-% »" Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefaßt. N₂ und 50 Vol.-% CO, Hie Schleifmittelschmelze

Tabelle 5

Schleifleistung Kornzähigkeit
Korn 36 % Kornrückstand auf Sieb Nr. 35

Iff 3ff 7ff

9ff

Schleifmittel hergestellt durch Guß auf 10-mm-Eisenkugeln

Schleifmittel hergestellt durch Guß in eine
Eisenkokille mit 3-mm-Plattenabstand

Erfindungsgemäß hergestelltes Schleifmittel

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, worauf darauf za acnten 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

102	93	80,5	64,5	62,0
100	92	78,5	69,5	59
102	93	79,5	65,0	62,0

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 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifmittels auf Basis von Aluminiumoxid, gegebenenfalls zusammen mit anderen Oxiden, insbesondere Zirkoniumoxid, durch Schmelzen des Oxids oder der Oxide und rasches Abkühlen der Schmelze mittels Gaszerstäubung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidschmelze unter Verwendung eines inerten Gases oder inerter Gase als Zerstäubungsmittel zerteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inerte Gase Stickstoff, Kohlenmonoxid, Edelgase, insbesondere 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 i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidschmelze auf Basis von Al₂O₃ oder Al₂O₃-I-ZrO₂ in technisch reiner Form oder zusammen mit Verunreinigungen, bestehend aus Chrom, Eisen, Silicium, Titan, Vanadin, Calcium, Magnesium und/oi.',er Seltene Erden, in Form ihrer Oxide, Nitride, Carbonitride oder Carbide verwendet wird.

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

5. Verfahren nach e'nem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, dr^ die Größe des Schleifmittelgranulates durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Granuliertellers und/oder durch den Zerstäubungsdruck des Gases und/oder die Temperatur der Schmelze variiert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zerstäubungskammer (30) vorhanden ist, in welche eine Düse (20) z:ir Einleitung des Inertgases führt und eine Einrichtung zur Einbringung der Schmelze, vorzugsweise ein Trichter (10) mündet, wobei die Zerstäubungskammer (30) sich an der der Düse (20) abgewendeten Seite erweitert und an dieser Seite in eine die gebildeten Granulate aufnehmende Kammer (50) mündet.