DE4407296A1 - Verfahren zur Herstellung von alpha-Al¶2¶0¶3¶-Sinterkörpern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von alpha-Al¶2¶0¶3¶-Sinterkörpern

Info

Publication number
DE4407296A1
DE4407296A1 DE19944407296 DE4407296A DE4407296A1 DE 4407296 A1 DE4407296 A1 DE 4407296A1 DE 19944407296 DE19944407296 DE 19944407296 DE 4407296 A DE4407296 A DE 4407296A DE 4407296 A1 DE4407296 A1 DE 4407296A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
al2o3
sintered
aluminum
sol
sintering
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.)
Withdrawn
Application number
DE19944407296
Other languages
English (en)
Inventor
Ruediger Dr Nas
Helmut Prof Dr Schmidt
Wolfgang Dr Polligkeit
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.)
INST NEUE MAT GEMEIN GmbH
Original Assignee
INST NEUE MAT GEMEIN GmbH
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 INST NEUE MAT GEMEIN GmbH filed Critical INST NEUE MAT GEMEIN GmbH
Priority to DE19944407296 priority Critical patent/DE4407296A1/de
Publication of DE4407296A1 publication Critical patent/DE4407296A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped 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
    • C04B35/111Fine ceramics
    • C04B35/1115Minute sintered entities, e.g. sintered abrasive grains or shaped particles such as platelets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409Abrasive particles per se
    • C09K3/1418Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by sintering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung von α-Al₂O₃-Sinterkörpern, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von α-Al₂O₃-Sinterkörpern mit mikrokristallinem Gefüge, die sich insbesondere als Schleifmittel bzw. zur Herstellung von Schleifmaterialien eignen.
Aluminiumoxid wird als Korund aufgrund seiner hohen Härte und vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten industriell in großen Mengen zu Schleifmitteln verarbeitet. Das am häufigsten verwendete Ausgangsmaterial ist der Schmelzkorund, der aus großen Kristallen besteht, die eine regellose, aber scharfkan­ tige Gestalt besitzen. Daneben gibt es den Sinterkorund, der aus α-Al₂O₃-Pulvern über Sinterprozesse hergestellt wird. Im Unterschied zum Schmelzkorund besitzt der Sinterkorund ein Gefüge, das je nach Qualität der Ausgangspulver, Art und Menge der Zusätze sowie der Sinterbedingungen aus Körnern im Größenbereich von einigen µm bis mehreren 10 µm besteht. In den letzten Jahren ist zu diesen Produkten der Sol-Gel-Korund hinzugekommen, der ähnlich wie der Sinterkorund über pulverme­ tallurgische Verfahren hergestellt wird, aber über ein deutlich feineres Gefüge mit Korngrößen im Bereich von 200 bis 300 nm verfügt. Im Unterschied zum Schmelzkorund und Sint­ erkorund zeichnet sich der Sol-Gel-Korund durch eine erhöhte Standzeit beim Schleifen aus, was offensichtliche ökologische und ökonomische Vorteile mit sich bringt. Worauf dieser Effekt im Detail zurückzuführen ist, ist bisher nicht bekannt, es wird jedoch angenommen, daß beim Schleifen beim Überschreiten eines kritischen Spandrucks kleine Bereiche aus dem Schleif­ korn herausgebrochen werden und zu dessen Nachschärfung führen. Damit ein solcher Mechanismus zum Tragen kommen kann, muß jedes einzelne Schleifkorn über ein sehr feines Gefüge (Korngrößen um 200 nm) verfügen, und die Bindungskräfte zwischen den Körnern oder größeren Kornbereichen sollten so beschaffen sein, daß ein Ausbrechen von kleinen Bereichen möglich ist, ohne daß das ganze Schleifkorn zersplittert.
Zur Herstellung von Schleifpulvern mit mikrokristallinen Gefügen über Sinterprozesse ist festzustellen, daß sehr feinteilige Ausgangspulver mit Teilchengrößen unter 100 nm eingesetzt werden müssen. Als Rohstoff wird bevorzugt Böhmit, eine Al₂O₃-Übergangsmodifikation, eingesetzt. Zur Herstellung eines Schleifpulvers wird der Böhmit durch Zugabe von Säuren (bevorzugt HNO₃) in Wasser dispergiert. Der Suspension werden Sinteradditive (z. B. MgO als Kornwachstumsinhibitor) und heterogene Keimbildner (Impfkristalle aus z. B. α-Al₂O₃ oder α-Fe₂O₃) zugegeben. Wichtigster Punkt dabei sind die Impf­ kristalle, da nur in ihrer Gegenwart die Phasenumwandlung des Böhmits in α-Al₂O₃ sowie der anschließende Sinterprozeß zu Sinterkörpern mit einem dichten mikrokristallinen Gefüge erfolgen. Wird auf die Impfkristalle verzichtet, entsteht beim Sintern ein poröser Körper geringer Härte und mechanischer Festigkeit, der für Schleifaufgaben ungeeignet ist. Die Aufgabe des MgO und anderer Sinteradditive besteht darin, das Kornwachstum beim Sintern auf ein Minimum zu reduzieren (Stabilisierung des mikrokristallinen Gefüges). Gleichzeitig können sich die Sinteradditive auch positiv auf die Härte des Korns auswirken. Kernpunkt bei der Herstellung von mikrokri­ stallinen Schleifpulvern aus metastabilen Al₂O₃-Modifikationen ist somit der Einsatz von heterogenen Keimbildnern (Impf­ kristallen). Da die Herstellung derartiger Impfkristalle mit reproduzierbaren Ergebnissen sehr zeit- und kostenaufwendig ist, hat es nicht an Versuchen gefehlt, Verfahren zu entwik­ keln, die ohne den Einsatz von Impfkristallen auskommen, doch ist dies bis heute nicht in zufriedenstellender Weise gelun­ gen. Insbesondere sind die Eigenschaften der Schleifpulver nach Beendigung des Sinterprozesses, wie zum Beispiel Dichte, Härte und Schleifleistung, bei Produkten, die ohne Verwendung von Impfkristallen hergestellt wurden, deutlich schlechter als diejenigen von Materialien, deren Herstellung unter Verwendung von Impfkristallen erfolgte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereit­ stellung eines Verfahrens zur Herstellung von α-Al₂O₃-Sinter­ körpern mit mikrokristallinem Gefüge, das sich zum einen leicht zugänglicher und kostengünstiger Ausgangsmaterialien bedient und zum anderen ohne den Einsatz von Impfkristallen auskommt, wobei es Produkte liefert, die den herkömmlichen unter Einsatz von Impfkristallen hergestellten Produkten bezüglich der oben genannten und anderer Eigenschaften gleichwertig bzw. sogar überlegen sind.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß α-Al₂O₃-Sinterkörper mit mikrokristallinem Gefüge aus röntgenamorphen Aluminiumoxiden, Aluminiumhydroxiden und Aluminiumoxidhydroxiden auch ohne den Einsatz von Impfkristallen hergestellt werden können, da es aufgrund des hohen Energiegehalts dieser Produkte bis zu hohen Temperaturen (unter 800°C) sehr frühzeitig zu einer Selbst­ nukleation kommt. Weiterhin wurde gefunden, daß α-Al₂O₃- Körnungen mit mikrokristallinem Gefüge auch dann auftreten, wenn Aluminiumhydroxiden, Aluminiumoxidhydroxiden oder entsprechenden calcinierten Produkten amorphe komplexierte Aluminiumhydroxide als Bindemittel zugegeben werden. Auch in diesem Fall tritt ohne Keimzugabe eine Selbstnukleation auf. Schließlich wurde auch gefunden, daß aus herkömmlichen feinteiligen α-Al₂O₃-Sinterpulvern und nanoskaligen α-Al₂O₃- Vorstufen als Bindemittel ebenfalls Sinterkörper mit mikrokri­ stallinem Gefüge hergestellt werden können. Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, bedeutet der Begriff "nanoskalig", daß die Teilchengröße des Materials nicht mehr als 100 nm beträgt. Materialien mit Teilchengrößen zwischen 100 und 1000 nm werden als Sub-mikron-Pulver bezeichnet, wie sie zum Beispiel als handelsübliche α-Al₂O₃-Sinterpulver vorgefunden werden.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von α-Al₂O₃-Sinterkörpern mit mikrokristallinem Gefüge, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
  • (a) (i) eine hydrolysierbare, molekulare (monomere), komplexierte Aluminiumverbindung in an sich bekannter Weise einer hydrolytischen Kondensation (Sol-Gel-Verfahren) unter Herstellung eines nanodispersen Sols mit Teilchengrößen 100 nm unterzieht; oder
  • (ii) eine metastabile, in α-Al₂O₃ umwandelbare Aluminium- Sauerstoffverbindung in an sich bekannter Weise in ein nanodisperses Sol mit Teilchengrößen 100 nm überführt; oder
  • (iii)die gemäß (i) und (ii) erhaltenen Produkte in beliebigem Verhältnis homogen miteinander mischt; oder
  • (iv) die gemäß (i), (ii) oder (iii) erhaltenen Produkte im Gewichtsverhältnis von 99 : 1 bis 1 : 99 auf Feststoffbasis mit handelsüblichem α-Al₂O₃-Sinter­ pulver mit einer Teilchengröße von < 100 nm homogen mischt;
  • (b) gegebenenfalls das so erhaltene Produkt in üblicher Weise in ein Gel überführt und dann einer Formgebung unter­ zieht; und
  • (c) das gemäß (a) oder (b) erhaltene Produkt ohne vorherigen Zusatz von Impfkristallen in üblicher Weise trocknet, calciniert und sintert.
Als hydrolysierbare Aluminiumverbindung gemäß (i) kann prinzipiell jede beliebige monomere (d. h. nicht vorkondensier­ te) hydrolysierbare Aluminiumverbindung eingesetzt werden. Aus wirtschaftlichen Erwägungen und unter Berücksichtigung der bei der Hydrolyse entstehenden Nebenprodukte werden jedoch Aluminiumalkoholate bevorzugt. Besonders bevorzugte Aluminiu­ malkoholate sind solche der Formel Al(OR)₃, in der R für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl oder Butyl steht.
Die hydrolysierbare Aluminiumverbindung wird vor der Hydrolyse komplexiert. Dabei beträgt das Molverhältnis Al :Komplexbildner vorzugsweise 1 : 0,01 bis 1 : 2, insbesondere 1 : 0,1 bis 1 : 1. Geeignete Komplexbildner sind zum Beispiel β-Diketone (ins­ besondere Acetylaceton), β-Ketoester (insbesondere Acetessig­ säureethylester), Amine, Diamine, Triamine, Carbonsäuren, der Hydrolyse unterliegende Aluminiumsalze usw.
Aus der komplexierten hydrolysierbaren Aluminiumverbindung, die vorzugsweise in einem organischen Lösungsmittel (z. B. einem Alkohol) gelöst vorliegt, wird durch Wasserzusatz und dadurch bedingte Hydrolyse und Kondensation in an sich bekannter Weise ein nanodisperses Sol mit Teilchengrößen von 100 nm hergestellt, das anschließend als solches in den Gelzustand übergeführt, getrocknet, calciniert und gesintert werden kann. Die Kristallisation von α-Al₂O₃ erfolgt dabei direkt aus dem amorphen Gelzustand, im allgemeinen bei Temperaturen unter 1100°C und insbesondere unter 1000°C. Das aus dem Sol bzw. Gel durch Trocknen und Calcinieren erhältli­ che Produkt ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß seine Korngröße nahezu identisch ist mit derjenigen des Sols bzw. Gels und daß es bei Temperaturen von < 1000°C zu einem dichten mikrokristallinen Sinterkörper umgewandelt werden kann. Um diese Umwandlung günstig zu beeinflussen, ist es von Vorteil, bei der Sol-Herstellung Katalysatoren, zum Beispiel Säuren oder Basen, einzusetzen, um bereits im Sol bzw. später im Gel dem α-Al₂O₃ ähnliche Strukturen zu realisieren. Weiter wird es bevorzugt, für das Sintern von Al₂O₃ übliche Sinteradditive, wie zum Beispiel MgO, ZnO, CoO, NiO, ZrO₂₁ HfO₂ und Spinelle, vorzugsweise MgO, zuzusetzen. In einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform werden die Sinteradditive in Form löslicher Salze zugegeben, aus denen später beim Calcinieren das entsprechende Oxid entsteht. Aufgabe der Sinteradditive ist es, als Korn­ wachstumsinhibitor zu wirken und/oder die mechanischen Eigenschaften der Sinterkörper günstig zu beeinflussen.
Das wie oben beschrieben durch den Sol-Gel-Prozeß erhältliche Sol kann jedoch auch auf jede beliebige andere Art und Weise hergestellt werden, solange es sich um ein nanodisperses Sol mit Teilchengrößen von nicht mehr als 100 nm (vorzugsweise 1 bis 100 nm) handelt. So ist es zum Beispiel auch möglich, das nanodisperse Sol durch Deagglomeration von handelsüblichen Pulvern aus Aluminium-Sauerstoffverbindungen mit der ent­ sprechenden Primärteilchengröße herzustellen. Hierfür eignen sich zum Beispiel Pulver aus Böhmit, Pseudoböhmit, Hydragelit, Bayerit, γ-Al₂O₃ und Mischungen davon. Die Deagglomeration dieser Pulver erfolgt auf übliche Art und Weise, zum Beispiel indem man sie unter sauren Bedingungen in Wasser dispergiert, zum Beispiel mit Hilfe von Rühren und Ultraschallbehandlung.
Schließlich ist es selbstverständlich auch möglich, Mischungen von nanodispersen Solen, die nach den oben beschriebenen unterschiedlichen Verfahren erhalten wurden, in beliebigen Mengenverhältnissen einzusetzen. Das Mischen kann prinzipiell auch im (getrockneten) Gel-Zustand erfolgen. Wichtig ist dabei nur, daß eine homogene Mischung der Komponenten erhalten wird. Dies wird am zuverlässigsten mit Hilfe von Dispersionen (Suspensionen) in einem wäßrigen oder organischen Medium erreicht. Die dazu eingesetzten Dispersionen müssen stabil sein. Dies wird zum Beispiel mit in der Keramik üblichen Verfahren durch Zugabe von Dispergierhilfen (anorganische oder organische Säuren, organische Polyelektrolyte, kationische, anionische und nicht-ionische Tenside usw.) erreicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich gemäß einer weiteren Alternative auch so durchführen, daß man irgendeines der oben beschriebenen nanoskaligen Ausgangsmaterialien (nanodisperses Sol) im Gewichtsverhältnis von 99 : 1 bis 1 : 99 auf Feststoff­ basis mit handelsüblichem α-Al₂O₃-Sinterpulver mit einer Teilchengröße von < 100 nm (und gewöhnlich bis zu 5 µm, vorzugsweise bis zu 3 µm) homogen mischt. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis 95 : 5 bis 5 : 95, und insbesondere 80 : 20 bis 20 : 80. Wie bereits im vorstehend beschriebenen Fall der Mischung von nanodispersen Ausgangsmaterialien unterschiedli­ cher Herkunft kann das Mischen in trockenem Zustand oder in Suspension erfolgen, wobei die Dispergierung in einem Disper­ giermedium (z. B. in Wasser oder in einem organischen Lösungs­ mittel, wie zum Beispiel einem Alkohol) bevorzugt wird. Wichtig ist jedoch auch hier nur, daß eine homogene Mischung erhalten wird. Auch in diesem Fall können die oben bereits erwähnten Dispergierhilfen eingesetzt werden.
Gemäß der soeben geschilderten Alternative des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist es möglich, auch aus herkömmlichen α-Al₂O₃-Sinterpulvern mit Teilchengrößen im Sub-mikron- und Mikron-Bereich α-Al₂O₃-Sinterkörper mit mikrokristallinem Gefüge (und vorzugsweise mit Korngrößen im Bereich von 0,05 bis 5 µm) herzustellen. Selbstverständlich können bei allen oben geschilderten Alternativen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens der erhaltenen homogenen Dispersion oder der erhalte­ nen homogenen Feststoffmischung zusätzliche organische Prozeßhilfsmittel zugegeben werden, um die Verarbeitbarkeit für ein bestimmtes keramisches Formgebungsverfahren, wie zum Beispiel Foliengießen, Schlicker(druck)guß, Gel-Casting und andere, einzustellen.
Wurde eine Dispersion (Suspension) erhalten, wird diese vorzugsweise in ein Gel überführt. Geeignete Verfahren hierfür sind allgemein bekannt, wie zum Beispiel Lösungsmittelentzug, thermisches Gelieren mit oder ohne Zusatz organischer Hilfs­ mittel, wie z. B. Cellulosen, und die in-situ-Erzeugung von Protonen oder OH-Ionen durch thermische oder lichtinduzierte Zersetzung von entsprechenden Verbindungen. Das Gel kann einer Formgebung unterzogen und durch einschlägig bekannte Techniken in ein Granulat überführt werden, das unter Berücksichtigung der beim Trocknen, Calcinieren und Sintern eintretenden Schwindung die gewünschte Körnung ergibt. Das Gel bzw. die Gelbrocken werden anschließend getrocknet, wobei Temperaturen von 25 bis 200°C und gegebenenfalls reduzierter Druck angewen­ det werden. Das getrocknete Material wird anschließend calciniert, um organische Hilfsmittel zu entfernen und die Kristallisation von α-Al₂O₃ herbeizuführen. Dies geschieht je nach Zusammensetzung des Pulvers im allgemeinen bei Temperatu­ ren bis 1200°C, vorzugsweise bis 1000°C. Hieran schließt sich eine Sinterung bei Temperaturen von im allgemeinen 800 bis 1800°C, vorzugsweise 1000 bis 1700°C und insbesondere 1000 bis 1600°C, an.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es, gesinterte α-Al₂O₃-Teilchen mit einer Dichte 90% der theoretischen Dichte und mit einer Härte, die gewöhnlich im Bereich von 12 bis 24 GPa liegt, sowie mit einem mikrokristal­ linen Gefüge herzustellen.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne deren Umfang jedoch zu beschrän­ ken.
Beispiele Beispiel 1 1.1 Herstellung einer Böhmitsuspension (gemäß Alternative (ii)
In ein Becherglas wurde vollentsalztes Wasser (im folgenden als VE-H₂O bezeichnet) vorgelegt, dessen pH durch Zugabe von Salpetersäure auf 3 eingestellt wurde. Über einen Zeitraum von 1 Stunde wurde die berechnete Menge von im Handel erhältli­ chem Böhmit-Pulver (Disperal der Firma Condea, 25 Gew.-%) unter Rühren zugesetzt, wobei der pH-Wert ständig kontrolliert und gegebenenfalls durch Zugabe von HNO₃ wieder auf 3 einge­ stellt wurde. Nach Beendigung der Pulverzugabe wurde die Suspension eine weitere Stunde lang gerührt. Die vollständige Deagglomeration der Pulverpartikel erfolgte durch eine 15- minütige Ultraschallbehandlung der Suspension unter Eisküh­ lung. Bis zur weiteren Verwendung wurde die Suspension in einem verschlossenen Gefäß unter Rühren aufbewahrt.
1.2 Herstellung einer α-Al₂O₃-Suspension
Die Herstellung der Suspension aus handelsüblichem α-Al₂O₃- Sinterpulver (Teilchengröße 100 nm bis 3 µm) erfolgte analog dem oben unter 1.1 beschriebenen Verfahren. Der Feststoff­ gehalt der Suspension wurde auf ca. 65 Gew.-% eingestellt.
1.3 Herstellung einer α-Al₂O₃-Böhmit-Suspension (gemäß Alternative (iii))
Zur Herstellung einer Mischung von 25 Gew.-% Böhmit (bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt) und 75 Gew.-% α-Al₂O₃ wurden 0,54 kg der wie oben unter 1.1 beschrieben hergestellten Böhmitsuspension in einem Becherglas vorgelegt und 0,623 kg α-Al₂O₃-Suspension (hergestellt wie unter 1.2 beschrieben) wurden unter starkem Rühren dazugegeben. Unter Eiskühlung wurde die Suspension anschließend mit Hilfe eines Ultra- Turrax (T 25) für weitere zwei Minuten homogenisiert und anschließend in den Gelzustand überführt. Die Trocknung erfolgte in einem Ofen (T 100°C), einem Gefriertrockner oder an der Luft.
1.4 Herstellung einer Extrusionsmasse
Die Herstellung der Extrusionsmasse erfolgte in einem beheiz­ baren und evakuierten Kneter mit Sigmaschaufeln. In der Kneterkammer wurden ca. 0,15 1 VE-H₂O vorgelegt. Es wurde so viel Magnesiumnitrat-Hexahydrat zugegeben, daß nach dem Sintern 1,0 Gew.-% MgO, bezogen auf den Feststoffgehalt in dem Sinterkörper, vorlagen. Nach Zugabe von 0,55 kg getrockneten Gelpulvers und gründlichem Kneten wurde eine pastöse Masse erhalten. Diese wurde zunächst bei 50°C durch ständiges Kneten über einen Zeitraum von mehreren Stunden homogenisiert und anschließend bei einem Druck von < 100 mbar in dem Kneter zu einer extrusionsfähigen Masse aufkonzentriert.
1.5 Extrusion
Die Extrusion der Masse, die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, erfolgte in einem Kolbenextruder. Die zu extrudierende Masse wurde in den Kolben mit einem daran angeflanschten Mundstück gefüllt. Nach Einbau des Kolbens in den Zylinder wurde die gesamte Einheit (Kolben, Zylinder und Mundstück) in eine hydraulische Presse (Maximallast 400 kN) eingebaut. Anschließend wurde der Extrusionszylinder mit der darin enthaltenen Masse durch das Mundstück mittels einer Membranpumpe evakuiert (2 Minuten, 40 mbar). Die Extrusion erfolgte durch kontrollierten Druckaufbau mittels Anlegen einer Last auf den Kolben. Der Extrusionskolben wurde dazu über die hydraulische Presse mit einer einstellbaren gleich­ förmig linearen Geschwindigkeit in den Zylinder gepreßt. Mit ansteigendem Druck begann die Masse plastisch zu fließen und wurde durch das sich verjüngende Mundstück (Düsenform) gepreßt. Die Extrusion des Grünkörpers erfolgte dabei in Richtung der Schwerkraft.
1.6. Herstellung der Schleifpulver
Die gemäß 1.5 erhaltenen Grünkörper wurden an der Luft getrocknet und anschließend in einem Backenbrecher auf die geeignete Korngröße zerkleinert. In einem abschließenden Sinterprozeß wurden die erhaltenen groben Pulver entsprechend dem folgenden Sinterprogramm gesintert:
Aufheizrate Raumtemperatur bis 500°C: 5 K/Minute
Haltezeit bei 500°C: 1 Minute
Aufheizrate 500°C bis 1450°C: 15 K/Minute
Haltezeit 1450°C: 90 Minuten
Abkühlrate 1450°C bis 60000: 30 K/Minute, danach Ofenabkühlung.
Beispiel 2 2.1 Herstellung von komplexiertem Aluminiumhydroxid-Gelpulver (gemäß Alternative (i))
264,4 g Aluminium-sek-butylat wurden in 200 g Isopropanol gelöst, und unter Kühlung wurde eine Lösung von 70,6 g Acetessigsäureethylester in 200 g Isopropanol innerhalb von 2 Stunden zugetropft. Anschließend wurden 48,4 g Wasser in 200 g Isopropanol gelöst und dem gelösten komplexierten Aluminium- Alkoholat zugegeben. Danach wurde so lange Isopropanol ab­ destilliert, bis eine hochviskose Masse entstanden war. Diese konnte direkt weiterverarbeitet oder durch Trocknen in ein Gelpulver überführt werden.
2.2 Herstellung von gemischten Solen aus Böhmit und komplexiertem Aluminiumhydroxid (gemäß Alternative (iii))
Zu einer 15 Gew.-%-igen Böhmitsuspension, die in Wasser aus Disperal der Firma Condea durch Zugabe von HNO₃ (pH = 2) in ähnlicher Weise wie oben unter 1.1 beschrieben hergestellt worden war, wurden eine Lösung von 5,8 g Magnesiumnitrat in 20 ml H₂O und danach 1,3 g des gemäß 2.1 oben hergestellten Gelpulvers gegeben. Die Mischung wurde durch Verdampfen des Lösungsmittels in ein Gel überführt und anschließend nach dem folgenden Calcinier- und Sinterprogramm thermisch nachbehan­ delt:
Aufheizrate Raumtemperatur bis 600°C: 3 K/Minute
Haltezeit bei 600°C: 60 Minuten
Aufheizrate 600°C bis 1000°C: 10 K/Minute
Haltezeit bei 1000°C: 6 Minuten
Aufheizrate 1000°C bis 1400°C: 15 K/Minute
Haltezeit bei 1400°C: 60 Minuten
Abkühlrate auf Raumtemperatur: Ofenabkühlung.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von α-Al₂O₃-Sinterkörpern mit mikrokristallinem Gefüge, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • (a) (i) eine hydrolysierbare, molekulare, komplexierte Aluminiumverbindung in an sich bekannter Weise einer hydrolytischen Kondensation unter Herstellung eines nanodispersen Sols mit Teilchengrößen 100 nm unterzieht; oder
  • (ii) eine metastabile, in α-Al₂O₃ umwandelbare Aluminium- Sauerstoffverbindung in an sich bekannter Weise in ein nanodisperses Sol mit Teilchengrößen 100 nm überführt; oder
  • (iii) die gemäß (i) und (ii) erhaltenen Produkte in beliebigem Verhältnis homogen miteinander mischt; oder
  • (iv) die gemäß (i), (ii) oder (iii) erhaltenen Produkte im Gewichtsverhältnis von 99 : 1 bis 1 : 99 auf Feststoffbasis mit handelsüblichem α-Al₂O₃-Sinter­ pulver mit einer Teilchengröße von < 100 nm homogen mischt;
  • (b) gegebenenfalls das so erhaltene Produkt in üblicher Weise in ein Gel überführt und dann einer Formgebung unter­ zieht; und
  • (c) das gemäß (a) oder (b) erhaltene Produkt ohne vorherigen Zusatz von Impfkristallen in üblicher Weise trocknet, calciniert und sintert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der komplexierten hydrolysierbaren Aluminium­ verbindung von (i) um ein vorzugsweise mit einer β- Dicarbonylverbindung komplexiertes Aluminiumalkoholat handelt.
3. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengrößen im nanodispersen Sol von (i) und (ii) 1 bis 100 nm betragen.
4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metastabile, in α-Al₂O₃ umwandel­ bare Aluminium-Sauerstoffverbindung aus Böhmit, Pseudo­ böhmit, Hydragelit, Bayerit, γ-Al₂O₃ und Mischungen davon ausgewählt wird und insbesondere Böhmit umfaßt.
5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis in (iv) 95 : 5 bis 5 : 95, insbesondere 80 : 20 bis 20 : 80, beträgt.
6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das handelsübliche α-Al₂O₃-Sinterpul­ ver von (iv) eine Teilchengröße von bis zu 5 µm, vorzugsweise bis zu 3 µm, aufweist.
7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das homogene Mischen gemäß (iii) und (iv) durch Dispergieren, vorzugsweise in Anwesenheit von Dispergierhilfen, in einem vorzugsweise wäßrigen Medium erfolgt.
8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern in Anwesenheit von üblichen Sinteradditiven, vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das α-Al₂O₃, durchgeführt wird.
9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bei Temperaturen von 25 bis 200°C, gegebenenfalls unter vermindertem Druck, durchgeführt wird.
10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Calcinierung bei Temperaturen von bis zu 1200°C, insbesondere bis zu 1000°C, erfolgt.
11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern bei Temperatu­ ren von 800 bis 1800°C, vorzugsweise 1000 bis 1600°C, durchgeführt wird.
12. α-Al₂O₃-Sinterkörper mit mikrokristallinem Gefüge, erhältlich nach dem Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Verwendung der α-Al₂O₃-Sinterkörper gemäß Anspruch 12 als Schleifpulver oder zur Herstellung von Schleifmateria­ lien.
DE19944407296 1994-03-04 1994-03-04 Verfahren zur Herstellung von alpha-Al¶2¶0¶3¶-Sinterkörpern Withdrawn DE4407296A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944407296 DE4407296A1 (de) 1994-03-04 1994-03-04 Verfahren zur Herstellung von alpha-Al¶2¶0¶3¶-Sinterkörpern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944407296 DE4407296A1 (de) 1994-03-04 1994-03-04 Verfahren zur Herstellung von alpha-Al¶2¶0¶3¶-Sinterkörpern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4407296A1 true DE4407296A1 (de) 1995-09-07

Family

ID=6511906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19944407296 Withdrawn DE4407296A1 (de) 1994-03-04 1994-03-04 Verfahren zur Herstellung von alpha-Al¶2¶0¶3¶-Sinterkörpern

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4407296A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000069790A2 (de) * 1999-05-14 2000-11-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung von aluminiumoxiden und daraus hergestellte produkte
CN103101949A (zh) * 2011-11-11 2013-05-15 雅宝研磨材(苏州)有限公司 一种α-AL2O3抛光粉的制造方法
CN109231970A (zh) * 2018-10-25 2019-01-18 河南东风新研材科技有限公司 一种纳米晶陶瓷刚玉磨料及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000069790A2 (de) * 1999-05-14 2000-11-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung von aluminiumoxiden und daraus hergestellte produkte
WO2000069790A3 (de) * 1999-05-14 2001-04-26 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur herstellung von aluminiumoxiden und daraus hergestellte produkte
US6841497B1 (en) 1999-05-14 2005-01-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Method of producing aluminum oxides and products obtained on the basis thereof
CN103101949A (zh) * 2011-11-11 2013-05-15 雅宝研磨材(苏州)有限公司 一种α-AL2O3抛光粉的制造方法
CN103101949B (zh) * 2011-11-11 2014-06-04 雅宝研磨材(苏州)有限公司 一种α-Al2O3抛光粉的制造方法
CN109231970A (zh) * 2018-10-25 2019-01-18 河南东风新研材科技有限公司 一种纳米晶陶瓷刚玉磨料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3688775T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Tonerdepulvern zur Erzeugung polykristalliner Körper.
DE69720960T2 (de) Mikrowellen-sinterverfahren für im sol-gel hergestellte schleifkörner
EP0524436B1 (de) Verfahren zur Herstellung von gesintertem Material auf Basis von alpha-Aluminiumoxid, insbesondere für Schleifmittel
EP0585264B1 (de) Verfahren zur herstellung von pulver aus teilstabilisiertem zirkonoxid
EP1904252B1 (de) Herstellungsverfahren nanokristalliner sinterkörper auf basis von alpha-aluminiumoxid
EP0406847B1 (de) Sinterwerkstoff auf Basis von Aluminiumoxid, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
EP0248788B1 (de) Mikrokristallines Schleifmittel und Verfahren zur Herstellung
DE19503854C2 (de) Verfahren zur Herstellung gesinterter alpha-Al¶2¶O¶3¶-Körper sowie deren Verwendung
DE3201311C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines porösen, feuerfesten Erzeugnisses aus einem anorganischen Oxid
DE69321731T2 (de) Schleifkorn mit metalloxidbeschichtung, verfahren zur seiner herstellung und schleifprodukte
EP0609864B1 (de) Siliciumcarbid-Sinterschleifkorn und Verfahren zu dessen Herstellung
DE69417006T2 (de) Herstellungsverfahren von gesinterten Schleifkörnern und Vorrichtung zu deren Sinterung
DE102005033393B4 (de) Verfahren zur Herstellung von nanokristallinem α-Al2O3
CH685051A5 (de) Siliciumnitrid-Sinterschleifkorn und Verfahren zu dessen Herstellung.
DE69115115T2 (de) Keramische Sinterkörper und Verfahren zu seiner Herstellung.
EP1204597A2 (de) Verfahren zur herstellung von aluminiumoxiden und daraus hergestellte produkte
EP0209084A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines keramischen, polykristallinen Schleifmittels
DE3751408T2 (de) Schleifpartikel aus Aluminiumoxid/Aluminiumoxinitrid/4.Nebengruppe-Metallnitrid erhalten nach einem Sol-Gel-Verfahren.
EP0504132B1 (de) Gesintertes, mikrokristallines keramisches Material
EP0519159A2 (de) Polykristalline, gesinterte Schleifkörner aus Basis von alpha-A12O3, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung
DE69115277T2 (de) Impfen von übergangsaluminiumoxid mit keimen aus chromoxid zur gewinnung von alpha-aluminiumoxid.
DE4407296A1 (de) Verfahren zur Herstellung von alpha-Al¶2¶0¶3¶-Sinterkörpern
EP0529599A1 (de) Silicium-Schlickergiessmasse und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0687246B1 (de) Verfahren zur herstellung von stabilisiertem hafniumoxidpulver oder hafniumoxid enthaltendem pulver
DE69612996T2 (de) Verfahren zur herstellung von mit metallkarbid oder metallnitrid beschichtetem aluminiumoxid-schleifkorn

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee