DE4414570A1 - Mfr. of alpha-aluminium oxide sintered microcrystalline bodies - Google Patents

Mfr. of alpha-aluminium oxide sintered microcrystalline bodies

Info

Publication number
DE4414570A1
DE4414570A1 DE19944414570 DE4414570A DE4414570A1 DE 4414570 A1 DE4414570 A1 DE 4414570A1 DE 19944414570 DE19944414570 DE 19944414570 DE 4414570 A DE4414570 A DE 4414570A DE 4414570 A1 DE4414570 A1 DE 4414570A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
al2o3
suspension
sintered
solids
alpha
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Withdrawn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
DE19944414570
Other languages
German (de)
Inventor
Paul Dipl Chem Dr Moeltgen
Pirmin Wilhelm
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.)
HC Starck GmbH
Original Assignee
HC Starck 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 HC Starck GmbH filed Critical HC Starck GmbH
Priority to DE19944414570 priority Critical patent/DE4414570A1/en
Publication of DE4414570A1 publication Critical patent/DE4414570A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

A process for mfg. sintered microcrystalline bodies on the basis of alpha -Al2O3 is novel in that the solids from a suspension, contg. as solid particles alpha -Al2O3 and/or aluminium cpds. which form alpha -Al2O3 on sintering, are separated in a centrifugal field, then dried, sintered and comminuted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gesinterter mikrokristalliner Körper auf Basis von α-Al₂O₃ sowie deren Verwendung.The present invention relates to a method for producing sintered microcrystalline body based on α-Al₂O₃ and their use.

Eine bevorzugte Anwendung von α-Al₂O₃-Sinterkörpern ist deren Einsatz als Schleifmittel. Neben geschmolzenen Korundschleifmitteln sind solche aus gesintertem Material schon seit mehr als 50 Jahren bekannt.A preferred application of α-Al₂O₃ sintered bodies is their use as Abrasives. In addition to molten corundum abrasives, these are also out sintered material has been known for more than 50 years.

In der US-A-39 09 991 werden polykristalline Al₂O₃-Körper beschrieben, deren Kristallitgröße im Submicron-Bereich liegt und deren Dichte über 95% der theoretischen Dichte beträgt. Die Herstellung erfolgt durch Heißpressen aus einer Mischung aus Ruß und granulierten Al₂O₃-Körpern, die nach der US-A- 30 79 243 durch Zerkleinern kaltgepreßter Al₂O₃-Formkörper gewonnen werden.In US-A-39 09 991 polycrystalline Al₂O₃ body are described, the Crystallite size is in the submicron range and their density is over 95% of theoretical density. The production takes place by hot pressing from one Mixture of carbon black and granulated Al₂O₃ bodies, which according to the US-A- 30 79 243 can be obtained by crushing cold-pressed Al₂O₃ moldings.

In der neueren Zeit wurden ähnliche gesinterte Schleifmittel auf α-Al₂O₃-Basis bekannt, die aufgrund ihrer mikrokristallinen Struktur Vorteile gegenüber den bekannten Korundschleifmitteln aufweisen. So wird in der EP-B-01 52 768 ein Schleifmittel offenbart, das über die Sol-Gel-Technik bei Sintertemperaturen von ca. 1400°C hergestellt wird. Als Sinterhilfe werden Kristallisationskeime zugesetzt. Ähnliche Verfahren und Stoffe gehen aus der EP-A-00 24 099, DE-A- 32 19 607, US-A-45 18 397, US-A-45 74 003, US-A-46 23 364, EP-A-01 68 606, EP-A-02 00 487, EP-A-02 28 856, EP-A-02 09 084 und der EP-A-02 63 810 hervor. In recent times, similar sintered abrasives based on α-Al₂O₃ known, which have advantages over the microcrystalline structure have known corundum abrasives. So is in EP-B-01 52 768 Abrasives disclosed that about the sol-gel technique at sintering temperatures of approx. 1400 ° C. Crystallization nuclei are used as a sintering aid added. Similar processes and substances are disclosed in EP-A-00 24 099, DE-A- 32 19 607, US-A-45 18 397, US-A-45 74 003, US-A-46 23 364, EP-A-01 68 606, EP-A-02 00 487, EP-A-02 28 856, EP-A-02 09 084 and EP-A-02 63 810 forth.  

Allen letztgenannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie über ein Sol-Gel-Verfahren mit feinstdispersem Aluminiumoxidmonohydrat des Typs Böhmit durchgeführt werden. Die verhältnismäßig teuren Rohstoffe, die über die Hydrolyse von Aluminium-organischen Verbindungen gewonnen werden, und die energieauf­ wendige Verfahrenstechnik lassen die Kosten des Sol-Gel-Korundes auf ein Viel­ faches der herkömmlichen Korunde ansteigen. Ein weiterer Nachteil dieser Ver­ fahren ist, daß die kolloidalen Lösungen meist mit relativ großen Mengen leicht flüchtiger anorganischer Säuren stabilisiert sind, was verfahrens- und umwelt­ technische Probleme mit sich bringt.All of the latter methods have in common that they have a sol-gel method with finely dispersed aluminum oxide monohydrate of the boehmite type become. The relatively expensive raw materials that are involved in the hydrolysis of Aluminum-organic compounds are obtained, and the energy on it Manoeuvrable process engineering leaves the costs of sol-gel corundum at a lot times the conventional corundum. Another disadvantage of this ver driving is that the colloidal solutions mostly with relatively large amounts easily volatile inorganic acids are stabilized, what procedural and environmental brings technical problems.

In der DE-C-36 04 848 wird ein Verfahren beschrieben, eine Dispersion aus tonerdehaltigen Rohstoffen, kieselsäurehaltigen Verbindungen und weiteren Zusätzen (z. B. Verbindungen der Metalle Co, Ni, Mg, Cr, Zr, Zn, Si oder Ti) zu einem sinterfähigen Schlicker zu vermahlen, aus dem durch stufenweises Trocknen und Sintern bei Temperaturen bis 1700°C ein Schleifmittel hergestellt werden kann, dessen Korundprimärkristallite einen Durchmesser von weniger als 5 micron haben. Es gelingt zwar so, preiswerte Rohstoffe einzusetzen, allerdings ist man immer noch auf aufwendige Mahlprozesse und hohe Sintertemperaturen angewiesen, um zu einem mikrokristallin aufgebauten Schleifmittel zu gelangen. Das so erhaltene Produkt hat mit einer Kristallitgröße kleiner 5 micron noch nicht die Feinstruktur eines Stoffes, der über die Sol-Gel-Methode mit entsprechenden Sinteradditiven hergestellt wird.DE-C-36 04 848 describes a method of dispersing raw materials containing alumina, compounds containing silicic acid and others Additives (e.g. compounds of the metals Co, Ni, Mg, Cr, Zr, Zn, Si or Ti) to grind a sinterable slurry, from which by gradual drying and sintering at temperatures up to 1700 ° C can, whose primary corundum crystallites have a diameter of less than 5 micron to have. Although it is possible to use inexpensive raw materials, one is still on complex grinding processes and high sintering temperatures instructed to obtain a microcrystalline abrasive. The product obtained in this way does not yet have a crystallite size of less than 5 microns the fine structure of a substance that can be processed using the sol-gel method Sintering additives is produced.

Zahlreiche schleiftechnische Untersuchungen an Sinterkorunden in den letzten Jahren haben gezeigt, daß die Schleifleistung umgekehrt proportional zur Größe der Primärkristalle ist. Das heißt, je feiner das Gefüge ist, umso höher ist in der Regel die Schleifleistung.Numerous grinding tests on sintered corundums in recent years Years have shown that grinding performance is inversely proportional to size is the primary crystals. That is, the finer the structure, the higher the Rule grinding performance.

Die EP-A-05 24 436 beschreibt ein Verfahren, wobei statt der teuren Böhmite andere preiswerte Vorstufen des Aluminiumoxids (z. B. Hydrargillit) eingesetzt werden. Durch Vermahlen und anschließende Desagglomeration werden Suspensionen mit einem Feststoffgehalt zwischen 10 und 40 Gew.-% erhalten, die analog zu den Sol-Gel-Verfahren weiterverarbeitet werden können. Auch bei diesem Verfahren muß mit sehr viel Energieaufwand das restliche Wasser entfernt werden. Mit Ausnahme des teuren Rohstoffes weist das in der EP-A-05 24 436 beschriebene Verfahren alle verfahrenstechnischen Nachteile der Sol-Gel-Methode auf.EP-A-05 24 436 describes a method whereby instead of the expensive boehmite other inexpensive precursors of aluminum oxide (e.g. hydrargillite) are used become. By grinding and subsequent deagglomeration Suspensions with a solids content between 10 and 40 wt .-% obtained that can be processed analogously to the sol-gel process. Also at this process must remove the remaining water with a lot of energy become. With the exception of the expensive raw material, this is shown in EP-A-05 24 436  described method all procedural disadvantages of the sol-gel method on.

In der EP-A-03 02 686 wird ein Verfahren aufgezeigt, mikrokristallinen Korund über die elektrophoretische Abscheidung aus einer α-Al₂O₃-haltigen organischen Suspension zu gewinnen. Es gelingt so, einen relativ dichten Grünkörper zu erhalten, der bei ca. 1600°C gesintert werden kann. Trotz dieser - im Vergleich zu den Sintertemperaturen, die bei den Sol-Gel-Verfahren üblich sind - hohen Sintertemperatur kommt es aufgrund der dichten und homogenen Packung des Grünkörpers während des Sinterns nur zu einem geringen Kristallwachstum. Dennoch ist das Gefüge eines über die elektrophoretische Abscheidung gewonnenen Sinterkorundes deutlich gröber als das der über das Sol-Gel- Verfahren hergestellten Sinterkorunde.EP-A-03 02 686 shows a process, microcrystalline corundum on the electrophoretic deposition from an α-Al₂O₃-containing organic Win suspension. It is thus possible to create a relatively dense green body obtained, which can be sintered at approx. 1600 ° C. Despite this - in comparison to the sintering temperatures that are common in the sol-gel process - high Sintering temperature occurs due to the dense and homogeneous packing of the Green body only during the sintering to a small crystal growth. Nevertheless, the structure is one about electrophoretic deposition obtained sintered corundum significantly coarser than that of the sol-gel Process produced sintered corundum.

Aufgabe dieser Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Herstellung eines mikrokristallinen α-Al₂O₃-Sinterkörpers aufzuzeigen, welches die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.The object of this invention is therefore to provide a method for producing a Show microcrystalline α-Al₂O₃ sintered body, which the described Does not have disadvantages of the prior art.

Es wurde nun gefunden, daß diese Anforderungen erfüllt werden durch ein Verfahren, bei dem aus einer Suspension, die als Feststoff α-Al₂O₃ und/oder Aluminiumverbindungen, die beim Sintern α-Al₂O₃ bilden, enthält, der Feststoff im Zentrifugalfeld abgeschieden, gesintert und zerkleinert wird. Dieses Verfahren ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.It has now been found that these requirements are met by Process in which α-Al₂O₃ and / or from a suspension as a solid Aluminum compounds, which form α-Al₂O₃ during sintering, contains the solid is deposited, sintered and crushed in the centrifugal field. This method is the subject of the present invention.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß durch Abscheidung im Zentrifugalfeld extrem dichte Grünkörper gewonnen werden können, die sich in einem Temperaturbereich zwischen 1250 und 1600°C verdichten lassen. Die Zentrifugalabscheidung erlaubt es somit, drucklos in dem extrem niedrigen Temperaturbereich dichtzusintern, der bisher ausschließlich den Sol-Gel-Korunden vorbehalten war. Der im Zentrifugalfeld gewonnene Festkörper (Grünkörper) ist derart dicht und homogen aufgebaut, daß dichte Al₂O₃-Sinterkörper erhalten werden können, ohne daß ein Kristallwachstum während des Sinterns zu erkennen ist. Neben α-Al₂O₃ können sämtliche Vorstufen (z. B. Hydrargillit, Böhmit, γ-Al₂O₃, chi-Al₂O₃, Bayerit, δ-Al₂O₃, amorphe Tonerden u. a.) eingesetzt werden. Surprisingly, it was found that by separation in the centrifugal field extremely dense green bodies can be obtained, which are in one Let the temperature range between 1250 and 1600 ° C compress. The Centrifugal separation therefore allows it to be depressurized in the extremely low Temperature range to sinter densely, which was previously only the sol-gel corundum was reserved. The solid (green body) obtained in the centrifugal field is built so dense and homogeneous that dense Al₂O₃ sintered body obtained can be recognized without crystal growth during sintering is. In addition to α-Al₂O₃, all precursors (e.g. hydrargillite, boehmite, γ-Al₂O₃, chi-Al₂O₃, bayerite, δ-Al₂O₃, amorphous alumina u. a.) are used.  

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit, ausgehend von kostengünstigen Rohstoffen, Sinterkorunde gewonnen werden, die in ihren Eigenschaften absolut vergleichbar mit den Sol-Gel-Korunden sind. Da die Kristallitgröße im gesinterten Endprodukt wesentlich von der mittleren Korngröße und der Kornverteilung im Ausgangsmaterial abhängt, ist es zweckmäßig, möglichst feinteilige Typen einzusetzen, die dann auf die gewünschte Korngröße vermahlen bzw. desagglomeriert werden.According to the inventive method, starting from inexpensive raw materials, sintered aluminum oxide can be obtained in their Properties are absolutely comparable with the sol-gel corundum. Since the Crystallite size in the sintered end product is significantly different from the average grain size and depends on the grain distribution in the starting material, it is advisable use as finely divided types as possible, which then have the desired grain size be ground or deagglomerated.

Bevorzugt werden die Feststoffe zur Herstellung der Suspension auf eine mittlere Teilchengröße von kleiner als 1 µm, besonders bevorzugt kleiner als 0,4 µm, herabgemahlen und/oder desagglomeriert, um die gewünschte Ausgangskorngröße zu erhalten bzw. vorliegende Agglomerate in Einzelkristallite zu zerteilen. Die Vermahlung bzw. Desagglomeration wird vorzugsweise naß in Vibrationsmühlen, Attritoren oder Kugelmühlen durchgeführt. Die Mahldauer hängt von der Ausgangskorngröße und dem eingesetzten Mühlentyp ab. Obwohl es beim Einsatz von α-Al₂O₃ naheliegend ist, ein möglichst feinteiliges Material zu wählen, sprechen vielfach wirtschaftliche Überlegungen dagegen; denn die superfeinen α- Aluminiumoxide sind häufig so teuer, daß einer der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich der Einsatz eines kostengünstigen Rohstoffes, verloren geht. In den weiter unten aufgeführten Beispielen werden daher lediglich α-Aluminiumoxide genannt, die ökonomisch sinnvoll zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifkorns eingesetzt werden können. Die gleichen Überlegungen gelten für die entsprechenden Vorstufen.The solids for producing the suspension are preferred to an average Particle size of less than 1 μm, particularly preferably less than 0.4 μm, ground down and / or deagglomerated to the desired starting grain size to obtain or to split existing agglomerates into individual crystallites. The Grinding or deagglomeration is preferably wet in vibration mills, Attriters or ball mills performed. The grinding time depends on the Initial grain size and the type of mill used. Although it's in use of α-Al₂O₃ is obvious to choose a material as finely divided as possible, often speak against economic considerations; because the super fine α- Aluminum oxides are often so expensive that one of the main advantages of inventive method, namely the use of an inexpensive Raw material is lost. The examples below will therefore only called α-aluminum oxides, which make economic sense Production of the abrasive grain according to the invention can be used. The The same considerations apply to the corresponding preliminary stages.

Die Flüssigkeitsmenge bei der Vermahlung wird vorzugsweise so gewählt, daß die entstehende Suspension einen Feststoffgehalt von 15 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, aufweist. Als Lösungsmittel wird vorzugsweise Wasser eingesetzt. Gegen andere Lösungsmittel wie z. B. Alkohole, Aceton, die ebenfalls eingesetzt werden können, sprechen vor allem ökologische Überlegungen.The amount of liquid during grinding is preferably chosen so that the resulting suspension has a solids content of 15 to 50% by weight, preferably 10 up to 30% by weight. Water is preferably used as the solvent. Against other solvents such as. B. alcohols, acetone, which are also used ecological considerations speak above all.

Da besonders bevorzugt ein Sinterkörper mit einer mittleren Primärkristallgröße unter 0,4 micron angestrebt wird und bei richtiger Wahl der Sintertemperatur im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens das Kristallwachstum weitgehend unterdrückt werden kann, reicht es aus, die Mahlung solange fortzusetzen, bis die mittlere Korngröße in der Suspension unter 0,4 micron liegt. Since a sintered body with an average primary crystal size is particularly preferred less than 0.4 micron is aimed for and if the sintering temperature is selected correctly In the case of the method according to the invention, the crystal growth largely can be suppressed, it is sufficient to continue grinding until the average grain size in the suspension is less than 0.4 micron.  

Die so erhaltene Suspension wird nach der Vermahlung elektrostatisch oder sterisch stabilisiert.The suspension thus obtained is electrostatically or after grinding sterically stabilized.

Im Falle der sterischen Stabilisierung können sämtliche bekannten Dispergierhilfen eingesetzt werden. Als Dispergierhilfen eignen sich besonders Polyacrylsäuren, Polyglykolsäuren, Polymethacrylsäuren, organische Basen wie Triethylamin oder Carbonsäuren wie Essigsäure oder Propionsäure.In the case of steric stabilization, all known dispersing aids can be used be used. Particularly suitable dispersing aids are polyacrylic acids, Polyglycolic acids, polymethacrylic acids, organic bases such as triethylamine or Carboxylic acids such as acetic acid or propionic acid.

Bevorzugt enthält die Suspension 0,5 bis 5 Gew.-% entsprechender organischer Stabilisatoren.The suspension preferably contains 0.5 to 5% by weight of corresponding organic Stabilizers.

Im Falle der elektrostatischen Stabilisierung können vorteilhaft flüchtige anorganische Säuren wie Salpeter- oder Salzsäure oder Ammoniak als Base eingesetzt werden. Die Stabilität der Suspension muß nur für eine relativ kurze Zeit (bis zur Abscheidung im Zentrifugalfeld) gewährleistet werden, so daß man bei der elektrostatischen Stabilisierung der Suspension für die Zentrifugalab­ scheidung mit weit weniger Säurezusatz auskommt als vergleichsweise beim Sol- Gel-Verfahren.In the case of electrostatic stabilization, volatile can advantageously be used inorganic acids such as nitric or hydrochloric acid or ammonia as the base be used. The stability of the suspension only needs to be relatively short Time (until separation in the centrifugal field) can be guaranteed, so that one during the electrostatic stabilization of the suspension for the centrifugal divorce requires far less acid than comparatively with sol Gel procedure.

Die Stabilisierung der Suspension erfolgt entweder schon während der Vermahlung oder nach der Vermahlung mit Hilfe eines Dispergiergerätes, wodurch eine schnelle und gleichmäßige Verteilung des Stabilisators garantiert ist.The suspension is stabilized either during grinding or after grinding with the aid of a dispersing device, whereby a rapid and even distribution of the stabilizer is guaranteed.

Werden Vorstufen des α-Al₂O₃ eingesetzt, ist es häufig notwendig, als Katalysator für die Phasenumwandlung α-Al₂O₃-Keime oder gleichartige Kristallisationskeime einzusetzen. Die Kristallisationskeime werden zweckmäßig mit der entsprechenden Suspension zusammen mit der Dispergierhilfe zugegeben.Are precursors of α-Al₂O₃ used, it is often necessary as a catalyst for the phase transition α-Al₂O₃ nuclei or similar nuclei to use. The nuclei are expedient with the corresponding Suspension added together with the dispersing aid.

Die stabilisierte Suspension wird einer genügend starken Zentrifugalkraft ausgesetzt, so daß der Feststoffanteil in einer dichten Schicht, die mehrere Millimeter dick werden kann, abgeschieden wird. Die Schichtdicke kann durch geeignete Wahl der Verweilzeit im Zentrifugalfeld variiert werden. The stabilized suspension becomes a sufficiently strong centrifugal force exposed so that the solids content in a dense layer that several Can become millimeters thick. The layer thickness can by suitable choice of the residence time in the centrifugal field can be varied.  

Für die weiteren Verfahrensschritte erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn der Feststoff im Zentrifugalfeld auf Feststoffgehalte von größer als 80 Gew.-%, bevorzugt größer als 95 Gew.-%, bezogen auf Al₂O₃, konzentriert wird.For the further process steps, it proves to be particularly advantageous if the solids in the centrifugal field for solids contents of greater than 80% by weight, preferably greater than 95 wt .-%, based on Al₂O₃, is concentrated.

Als Aggregat für die Zentrifugalabscheidung können die unterschiedlichsten Zentrifugentypen eingesetzt werden. So kommen Separatoren, Dekanter, Schäl­ zentrifugen, Stülpfilterzentrifugen oder andere in Frage. Bei den im Labormaßstab durchgeführten Beispielen wurde zweckmäßigerweise diskontinuierlich mit einem Kammerseparator gearbeitet. Im Produktionsmaßstab sind kontinuierlich arbeitende Zentrifugentypen zu bevorzugen.A wide variety can be used as an aggregate for centrifugal separation Centrifuge types are used. So come separators, decanters, peelers centrifuges, inverting filter centrifuges or others in question. For those on a laboratory scale performed examples was expediently discontinuous with a Chamber separator worked. On a production scale, there are continuously working Prefer centrifuge types.

Das Zentrifugat, aus dem der Feststoffanteil je nach Zentrifugentyp, Verweilzeit und Art der Suspension bis zu 100% abgeschieden werden kann, kann im Kreislauf geführt und als Suspensionsmittel vor der Mahlung wieder eingesetzt werden.The centrifugate, from which the solids content depends on the centrifuge type, residence time and type of suspension up to 100% can be deposited in Cycle and used as a suspending agent before grinding become.

Bei einem Feststoffgehalt von kleiner als 95 Gew.-% wird der abgeschiedene Feststoff (Grünkörper) vorteilhaft anschließend einer Trocknung unterzogen. An den Trockner werden keine besonderen Anforderungen gestellt. Die Trocknung selbst erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen unterhalb von 100°C. Bei einem bevorzugten Feststoffgehalt von größer als 95 Gew.-% kann auf einen zusätzlichen Trocknungsschritt verzichtet werden. In beiden Fällen wird der Grünkörper anschließend bevorzugt bei zwischen 1250°C und 1600°C gesintert. Als Sinter­ öfen können Drehrohröfen, Durchschuböfen oder Kammeröfen eingesetzt werden. Die Sintertemperatur hängt vom eingesetzten Ausgangsmaterial ab und wird so gewählt, daß ein dichter Al₂O₃-Körper entsteht, aber ein Kristallwachstum noch nicht stattfindet.If the solids content is less than 95% by weight, the precipitate is separated Solid (green body) advantageously then subjected to drying. At the dryer has no special requirements. The drying itself preferably takes place at temperatures below 100 ° C. At a preferred solids content of greater than 95 wt .-% can be added Drying step can be dispensed with. In both cases the green body then preferably sintered at between 1250 ° C and 1600 ° C. As a sinter Furnaces can be used rotary kilns, push-through ovens or chamber ovens. The sintering temperature depends on the starting material used and is so chosen that a dense Al₂O₃ body is formed, but crystal growth still not taking place.

Gegenüber der Elektrophorese hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß bei vergleichbaren Korngrößen der Ausgangsstoffe feinere Kristallitgefüge im gesinterten Endprodukt erhalten werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nicht im organischen Medium gearbeitet werden muß.The method according to the invention has the advantage over electrophoresis that that with comparable grain sizes of the starting materials finer crystallite structure in sintered end product can be obtained. Another advantage is that there is no need to work in the organic medium.

Auch gegenüber dem Sol-Gel-Verfahren ergeben sich Vorteile. So muß beim Sol- Gel-Verfahren der gesamte Wasseranteil (bis zu 80%) der Suspension, der nach dem Gelieren im Gel gebunden ist, unter hohem Energieaufwand während des Trocknens und Kalzinierens verdampft werden. Darauf ist zurückzuführen, daß zur Herstellung eines Sol-Gel-Korundes im Vergleich zu den konventionellen Sorten, die im Lichtbogenofen erschmolzen werden, etwa die 8-fache Energiemenge benötigt wird.There are also advantages over the sol-gel process. So when sol- Gel process the total water content (up to 80%) of the suspension after  the gelation is bound in the gel, with high energy expenditure during the Drying and calcining can be evaporated. It is to be attributed to that for Production of a sol-gel corundum compared to conventional grades, which are melted in the arc furnace, about 8 times the amount of energy is needed.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren dagegen enthält der Feststoff lediglich geringe Feuchtigkeitsmengen, die entweder so niedrig liegen, daß sie den Sinterprozeß nicht stören, oder in einem einfachen Trocknungsschritt nach der Zentrifugal­ abscheidung entfernt werden können.In the process according to the invention, however, the solid contains only a small amount Amounts of moisture that are either so low that they affect the sintering process do not disturb, or in a simple drying step after the centrifugal deposition can be removed.

Hinzu kommt, daß man beim Sol-Gel-Verfahren zur Stabilisierung der Suspension relativ große Mengen an leicht flüchtigen Säuren einsetzt, die ebenfalls während des Trocknens und vor allem während des Kalzinierens verdampft werden müssen. Bei den Säuren handelt es sich vorzugsweise um Salpeter- oder Salzsäure. Dabei treten Umweltbelastungen auf die auch heute - trotz aufwendiger Technik - noch nicht vollständig vermieden werden können.In addition, the sol-gel process is used to stabilize the suspension uses relatively large amounts of volatile acids, which also during must be evaporated during drying and especially during calcining. The acids are preferably nitric or hydrochloric acid. Here environmental pollution occurs even today - despite complex technology - cannot be completely avoided yet.

Schließlich verlangt das erfinderische Verfahren nicht den Einsatz der teuren Böhmite als Ausgangssubstanzen.After all, the inventive method does not require the use of the expensive ones Boehmite as starting substances.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Herstellung von hochdichten gesinterten mikrokristallinen Körpern mit einer hohen Härte, deren Kristallitgröße zwischen 0,1 und 10 µm einstellbar ist.The process according to the invention enables high-density to be produced sintered microcrystalline bodies with a high hardness, their crystallite size is adjustable between 0.1 and 10 µm.

Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich diese Sinterkörper hervorragend als Schleifmittel.Because of these properties, these sintered bodies are ideal as Abrasives.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit auch die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten gesinterten mikrokristallinen Körper als Schleifmittel und für die Herstellung von Schleif- und Schneidwerkzeugen.This invention therefore also relates to the use of the invention produced sintered microcrystalline body as an abrasive and for the Manufacture of grinding and cutting tools.

Da die Schleifeigenschaften wesentlich von der Kristallitstruktur des jeweiligen Schleifkorns abhängen, gelingt es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, für die verschiedensten Anwendungszwecke Schleifkörnungen mit einem für die jeweilige Anwendung optimalen Kristallitgefüge bereitzustellen.Because the grinding properties differ significantly from the crystallite structure of each Depend on abrasive grain, it succeeds according to the inventive method, for  Various applications with one grit for the To provide optimal crystallite structure for each application.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft erläutert, ohne daß darin eine Einschränkung zu sehen ist.In the following the invention will be explained by way of example without one Restriction can be seen.

BeispieleExamples Beispiel 1example 1

α-Aluminiumoxid (A 16 SG ex Alcoa) wurde in einer Rührwerkskugelmühle Typ PMC 25 TEX (Fa. Drais) auf eine mittlere Korngröße von 320 nm vermahlen. 5 kg der entstehenden Slurry mit einem Feststoffgehalt von ca. 18 Gew.-% wurden unter Einsatz eines Dispergators mit 20 ml verdünnter HNO₃ versetzt. Die so stabilisierte Suspension wurde mit Hilfe eines Kammerseparators (Typ KAO5, Fa. Westfalia) bei 12 000 U/min und einem Durchsatz von 5 l/h zentrifugiert. Dabei wurde der Festkörper vollständig aus der Slurry abgeschieden. Die Trocknung des Festkörpers erfolgte bei 65°C. Gesintert wurde bei 1475°C.α-Alumina (A 16 SG ex Alcoa) was in a stirred ball mill type Grind PMC 25 TEX (Drais) to an average grain size of 320 nm. 5 kg of the resulting slurry with a solids content of approximately 18% by weight using a dispersant with 20 ml of dilute HNO₃. The so Stabilized suspension was with the aid of a chamber separator (type KAO5, Fa. Westfalia) centrifuged at 12,000 rpm and a throughput of 5 l / h. Here the solid was completely separated from the slurry. The drying of the Solids took place at 65 ° C. Sintering was carried out at 1475 ° C.

Das erhaltene Produkt hat eine Vickers-Härte (HV₂₀₀) von 21,5 GPa und eine mittlere Kristallitgröße von 0,4 micron.The product obtained has a Vickers hardness (HV₂₀₀) of 21.5 GPa and one average crystallite size of 0.4 micron.

Beispiel 2Example 2

Wie in Beispiel 1 wurde a-Aluminiumoxid (A 16 SG) als Ausgangsstoff einge­ setzt. Die Suspension wurde mit 3% Polyacrylsäure stabilisiert. Die übrigen Ver­ fahrensschritte wurden analog zu Beispiel 1 durchgeführt. Gesintert wurde 2 Stunden bei 1450°C.As in Example 1, a-alumina (A 16 SG) was used as the starting material puts. The suspension was stabilized with 3% polyacrylic acid. The other ver Driving steps were carried out analogously to Example 1. Was sintered 2 Hours at 1450 ° C.

Das so erhaltene Produkt hat eine Härte (HV₂₀₀) von 19,8 GPa und eine mittlere Kristallitgröße von 0,4 micron.The product thus obtained has a hardness (HV₂₀₀) of 19.8 GPa and an average 0.4 micron crystallite size.

Beispiel 3Example 3

α-Aluminiumoxid (APA 0,2 X ex Condea) wurde in einer Kugelmühle so weit desagglomeriert, daß der Feststoffanteil der entstehenden Slurry eine mittlere Korngröße von 300 nm aufwies. Die Slurry (1 kg) wurde mit 4 ml verdünnter Salpetersäure versetzt und anschließend im Separator bei 12 000 U/min zentrifugiert. Die Trocknung erfolgte bei 65°C. Gesintert wurde 2 Stunden bei 1450°C. α-alumina (APA 0.2 X ex Condea) was so far in a ball mill deagglomerated that the solids content of the resulting slurry a medium Grain size of 300 nm. The slurry (1 kg) was diluted with 4 ml Nitric acid was added and then in the separator at 12,000 rpm centrifuged. Drying was carried out at 65 ° C. Sintering was carried out for 2 hours 1450 ° C.  

Das so erhaltene Produkt hat eine Härte (HV₂₀₀) von 22,3 GPa und eine mittlere Kristallitgröße von 0,3 micron.The product thus obtained has a hardness (HV₂₀₀) of 22.3 GPa and an average 0.3 micron crystallite size.

Beispiel 4Example 4

500 g Aluminiumoxidmonohydrat (Disperal ex Condea) wurden in 2 l Wasser unter Zusatz von Säure (HNO₃) dispergiert. Der kolloidalen Lösung wurde eine 10%ige Keim-Slurry (α-Aluminiumoxid mit einer mittleren Korngröße von 400 nm) zugegeben, so daß der Anteil an Keimen, bezogen auf das Endprodukt, ca. 3% betrug. Die Mischung wurde im Kammerseparator bei 12 000 U/min zentrifugiert. Die Trocknung erfolgte bei 65°C. Gesintert wurde bei 1300°C.500 g of aluminum oxide monohydrate (Disperal ex Condea) were in 2 l of water dispersed with the addition of acid (HNO₃). The colloidal solution became one 10% germ slurry (α-aluminum oxide with an average grain size of 400 nm) is added so that the proportion of germs, based on the end product, was about 3%. The mixture was in the chamber separator at 12,000 rpm centrifuged. Drying was carried out at 65 ° C. Sintering was carried out at 1300 ° C.

Das so erhaltene Produkt hat eine Härte (HV₂₀₀) von 21,3 GPa und eine mittlere Kristallitgröße von 0,3 micron.The product thus obtained has a hardness (HV₂₀₀) of 21.3 GPa and an average 0.3 micron crystallite size.

Beispiel 5Example 5

Kalzinierte Tonerde wurde in der Rührwerkskugelmühle PMC 25 TEX (Fa. Drais) auf eine mittlere Korngröße von 320 nm vermahlen. Die Slurry wurde unter gleichzeitigem Zusatz von Kristallisationskeimen (3% α-Al₂O₃ mit einer mittleren Korngröße von 500 nm) mit Hilfe von Salpetersäure stabilisiert und bei 12 000 U/min im Kammerseparator zentrifugiert. Der Grünkörper wurde bei 65°C getrocknet und anschließend bei 1480°C gesintert.Calcined alumina was in the PMC 25 TEX agitator ball mill (Drais) ground to an average grain size of 320 nm. The slurry was under simultaneous addition of crystallization nuclei (3% α-Al₂O₃ with a medium Grain size of 500 nm) stabilized with the help of nitric acid and at 12,000 Centrifuged rpm in the chamber separator. The green body was at 65 ° C dried and then sintered at 1480 ° C.

Das so erhaltene Produkt hat eine Härte (HV₂₀₀) von 18,9 GPa und eine mittlere Kristallitgröße von 0,8 micron. The product thus obtained has a hardness (HV₂₀₀) of 18.9 GPa and an average 0.8 micron crystallite size.  

Im folgenden werden Schleiftests mit den erfindungsgemäß hergestellten Schleif­ körnern im Vergleich zu Schleifkörnern des Standes der Technik beschrieben.The following are grinding tests with the grinding produced according to the invention grains compared to abrasive grains of the prior art.

Tabelle 1 (Schleiftest 1 - Fiberscheibe Table 1 (grinding test 1 - fiber disc

Tabelle 2 (Schleiftest 2 - Schleifband) Table 2 (sanding test 2 - sanding belt)

Tabelle 3 (Schleiftest 3 - Schleifscheibe) Table 3 (grinding test 3 - grinding wheel)

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung gesinterter, mikrokristalliner Körper auf Basis von α-Al₂O₃, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Suspension, die als Feststoff α-Al₂O₃ und/oder Aluminiumverbindungen, die beim Sintern α-Al₂O₃ bilden, enthält, der Feststoff im Zentrifugalfeld abgeschieden, anschließend getrocknet, gesintert und zerkleinert wird.1. A process for the production of sintered, microcrystalline bodies based on α-Al₂O₃, characterized in that the solid is deposited in a centrifugal field from a suspension which contains α-Al₂O₃ and / or aluminum compounds which form α-Al₂O₃ during sintering , then dried, sintered and crushed. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe zur Herstellung der Suspension auf eine mittlere Teilchengröße von < 1 µm herabgemahlen und/oder desagglomeriert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the solids to produce the suspension to an average particle size of <1 µm be ground down and / or deagglomerated. 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, daß die mittlere Teilchengröße < 0,4 µm beträgt.3. The method according to claim 2, that the average particle size <0.4 microns is. 4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension einen Feststoffgehalt, gerechnet als Al₂O₃, von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, aufweist.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that the suspension has a solids content, calculated as Al₂O₃, from 5 to 50 wt .-%, preferably 10 to 30 wt .-%, has. 5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension 0,5 bis 5 Gew.-% organische Stabilisatoren, bezogen auf den Al₂O₃-Gehalt, enthält.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the suspension 0.5 to 5 wt .-% organic Stabilizers, based on the Al₂O₃ content, contains. 6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension durch Zusatz von Säuren oder Basen elektrostatisch stabilisiert wird.6. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the suspension by adding acids or bases is electrostatically stabilized. 7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff im Zentrifugalfeld auf Feststoffgehalte von größer als 80 Gew.-%, bevorzugt größer als 95 Gew.-%, bezogen auf Al₂O₃, konzentriert wird.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that the solids in the centrifugal field for solids contents of greater than 80% by weight, preferably greater than 95% by weight, based on Al₂O₃, is concentrated. 8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff getrocknet und anschließend bei Temperaturen im Bereich von 1250°C bis 1600°C gesintert wird. 8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized characterized in that the solid is dried and then at Temperatures in the range of 1250 ° C to 1600 ° C is sintered.   9. Verwendung der gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten gesinterten mikrokristallinen Körper als Schleifmittel und für die Herstellung von Schleifwerkzeugen.9. Use of the according to one or more of claims 1 to 8 produced sintered microcrystalline body as an abrasive and for the manufacture of grinding tools.
DE19944414570 1994-04-27 1994-04-27 Mfr. of alpha-aluminium oxide sintered microcrystalline bodies Withdrawn DE4414570A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944414570 DE4414570A1 (en) 1994-04-27 1994-04-27 Mfr. of alpha-aluminium oxide sintered microcrystalline bodies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944414570 DE4414570A1 (en) 1994-04-27 1994-04-27 Mfr. of alpha-aluminium oxide sintered microcrystalline bodies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4414570A1 true DE4414570A1 (en) 1995-11-02

Family

ID=6516491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19944414570 Withdrawn DE4414570A1 (en) 1994-04-27 1994-04-27 Mfr. of alpha-aluminium oxide sintered microcrystalline bodies

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4414570A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996039471A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Korund Laufenburg Gmbh Sintered abrasive grain with high wear resistance, method of producing it and use thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882088A (en) * 1987-03-23 1989-11-21 Ceramics Process Systems Corp. Slurry for centrifugal classification of colloidal particles
EP0524436B1 (en) * 1991-06-21 1994-08-24 H.C. Starck GmbH & Co. KG Process for the preparation of alpha aluminiumoxide based sintered material specially useful for an abrasive agent

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882088A (en) * 1987-03-23 1989-11-21 Ceramics Process Systems Corp. Slurry for centrifugal classification of colloidal particles
EP0524436B1 (en) * 1991-06-21 1994-08-24 H.C. Starck GmbH & Co. KG Process for the preparation of alpha aluminiumoxide based sintered material specially useful for an abrasive agent

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996039471A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Korund Laufenburg Gmbh Sintered abrasive grain with high wear resistance, method of producing it and use thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19503854C2 (en) Process for the production of sintered alpha-Al¶2¶O¶3¶ bodies and their use
AT389884B (en) METHOD FOR PRODUCING A Sintered Abrasive Material Based On Alpha-Al2o3
EP0248788B1 (en) Microcrystalline abrasive agent and process for its preparation
EP0368837B1 (en) Sintered microcrystalline ceramic material
EP1204597B1 (en) Method of producing aluminum oxides and products obtained on the basis thereof
EP0524436B1 (en) Process for the preparation of alpha aluminiumoxide based sintered material specially useful for an abrasive agent
DE3586807T2 (en) METHOD FOR PRODUCING TONER DECODES.
DD297387A5 (en) SINTERING MATERIAL BASED ON ALPHA ALUMINUM OXIDE, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND ITS USE
DE3876851T3 (en) Sintered alumina-zirconia ceramic bodies and method of manufacturing same.
DE102006011965A1 (en) Process for producing fine alpha-alumina particles
DE3633030A1 (en) ALUMINUM OXIDE-TITANIUM DIOXIDE COMPOSITE POWDER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
EP0209084A1 (en) Process for preparing ceramic polycrystalline abrasives
EP0571865B1 (en) Sintered composite abrasive grains, method of preparation and use thereof
EP0402686B1 (en) Process for manufacturing alpha-al2o3 microcrystalline sintered bodies and their use
AT394850B (en) Sintered, microcrystalline ceramic material
EP0519159A2 (en) Polycrystalline sintered abrasive grains of alpha-Al2O3, method of manufacturing them and their use
DE3604848C2 (en)
EP0601453A2 (en) Process for the preparation of aluminium oxide particles, aluminium oxide powder obtained according to this process and the use of this powder
DE4414570A1 (en) Mfr. of alpha-aluminium oxide sintered microcrystalline bodies
DE19629690C2 (en) Process for the production of sintered alpha-AL¶2¶0¶3¶ bodies and their use
EP0394500B1 (en) Process for the production of sintered alpha-alumina bodies
DE19520614C1 (en) Microcrystalline sintered abrasive grains based on a-AI¶2¶O¶3¶ with high wear resistance, process for its production and its use
EP0797554B1 (en) Method of preparing a sintered material containing aluminium oxide
AT392466B (en) Sintered, microcrystalline ceramic material

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal