DE449990T1 - Gleichmaessig beschichtete keramische teilchen. - Google Patents

Gleichmaessig beschichtete keramische teilchen.

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DE449990T1
DE449990T1 DE1990902580 DE90902580T DE449990T1 DE 449990 T1 DE449990 T1 DE 449990T1 DE 1990902580 DE1990902580 DE 1990902580 DE 90902580 T DE90902580 T DE 90902580T DE 449990 T1 DE449990 T1 DE 449990T1
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carbide
nitride
metal
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DE1990902580
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H. Param Hudson Ma 01749 Tewari
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Saint Gobain Abrasives Inc
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Norton Co
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Claims (38)

Case P-2271-C Patentansprüche
1. Keramisches Teilchen, umfassend ein anorganisches Nitrid oder Carbid mit einem durchschnittlichen Durchmesser von geringer als etwa 2 Mikron und, hierauf abgeschieden, eine im wesentlichen gleichmäßige Oberflächenschicht-Beschichtung einer Metallverbindung, ausgewählt unter Metallhydroxiden und Metalloxiden.
2. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin das anorganische Nitrid oder Carbid ein Nitrid, ausgewählt unter
Siliciumnitrid, Bornitrid, Titannitrid und Aluminiumnitrid, umfaßt.
3. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin das anorganische Nitrid oder Carbid im wesentlichen aus Siliciumnitrid besteht.
4. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin das anorganische Nitrid oder Carbid ein Carbid, ausgewählt unter Siliciumcarbid, Borcarbid und Titancarbid, umfaßt.
5. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin das anorganische Nitrid oder Carbid im wesentlichen aus Siliciumcarbid besteht.
6. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin die Metallverbindung ein Metallhydroxid ist, das unter Bildung des Metalloxids hydrolysiert wird.
7. Teilchen gemäß Anspruch 6, worin das Metalloxid unter Yttriumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid, Ceroxid, Hafniumoxid und Aluminiumoxid ausgewählt ist.
8. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin die Metallverbindung aus einer wäßrigen Lösung abgeschieden ist.
9. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin die Beschichtung im Durchschnitt eine Dicke von geringer als etwa 10 Angström besitzt.
10. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin die Metallverbindung unter Yttriumhydroxid und Yttriumoxid ausgewählt ist.
11. Teilchen gemäß Anspruch 10, worin das Yttriumhydroxid oder Yttriumoxid in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 1,2 Gew.% des Teilchens vorliegt.
12. Teilchen gemäß Anspruch 1, bei dem jegliche freie Teilchen eines Metalloxids im wesentlichen abwesend sind.
13. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin die Metallverbindung etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.% des Teilchens ausmacht.
14. Teilchen gemäß Anspruch 1, worin die Metallverbindung durch ein Oberf lächenausf ällungsverfahren aus einer wäßrigen Lösung, welche Ionen des Metalls enthält, abgeschieden ist.
15. Teilchen gemäß Anspruch 14, worin das Oberflächenausfällungsverfahren unter Anwendung eines Verfahrens durchgeführt wird, das die Bildung freier Teilchen der Metallverbindung ausschließt.
16. Teilchen gemäß Anspruch 15, worin das Ausschlußverfahren die Einhaltung des pH der wäßrigen Lösung bei zumindest 1,5 pH-Einheiten unterhalb der Hydrolysekonstante des Metallions umfaßt, bis zumindest etwa 90 Gew.% der Metallionen auf den Siliciumnitridteilchen abgeschieden sind.
17. Verfahren zur Herstellung des Teilchens gemäß Anspruch 1 im wesentlichen unter Abwesenheit von freien Teilchen des Metallhydroxids und Metalloxids, das umfaßt (i) das Einbringen von Nitrid- oder Carbidteilchen mit durchschnittlichen Durchmessern von geringer als etwa 2 Mikron in eine Lösung, die Wasser und ein oberflächenaktives Mittel, welches mit den Nitrid- oder Car-
bidteilchen mit einer höheren Geschwindigkeit als das Wasser reagiert, umfaßt, (ii) die Zugabe hierzu einer wäßrigen Lösung, die Ionen des Metalls umfaßt, die die Metallverbindung bilden werden, und (iii) die Erhöhung des pH der Lösung des Metalls und des Nitrids oder Carbids, um das Metallhydroxid auf der Oberfläche der keramischen Nitrid- oder Carbidteilchen abzuscheiden, worin der pH der Siliciumnitridlösung auf nicht höher als etwa 1,5 pH-Einheiten unterhalb der Hydrolysekonstante des Metallions erhöht wird, bis zumindest etwa 90 Gew.% der Metallionen auf den Siliciumnitridteilchen abgeschieden sind.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, umfassend die weitere Stufe (iv) einer Erhöhung des pH der Lösung auf innerhalb etwa 0,5 pH-Einheiten der Hydrolysekonstante des Metallions.
19. Verfahren gemäß Anspruch 17, worin der pH in (iii) bei zumindest etwa 2 pH-Einheiten unterhalb der Hydrolysekonstante des Metallions gehalten wird.
20. Verfahren zur Herstellung von Suspensionen feinteiliger Teilchen eines ersten Feststoffs, der vorwiegend ein anorganisches Nitrid oder Carbid in einem flüssigen Suspensionsmedium ist, welches vorwiegend Wasser ist und mit welchem Oberflächen des ersten Feststoffs chemisch reaktiv sind, umfassend die folgenden Stufen:
(a) das Miteinandervermischen der Teilchen des ersten Feststoffs mit einer ersten durchschnittlichen Größe, des Suspensionsmediums und eines oberflächenaktiven Mittels, das (i) in dem Suspensionsmedium löslich
0449980
und (ii) zur Adsorption an frisch geschaffenen Oberflächen des ersten Feststoffs mit einer höheren Geschwindigkeit, als das Suspensionsmedium hiermit reagieren kann, befähigt ist, so daß das oberflächenaktive Mittel zumindest die Reaktion verzögert, die anderenfalls zwischen dem ersten Feststoff und dem Dispersionsmedium stattfinden würde; und
(b) das Zerkleinern der festen Teilchen in der in Stufe (a) gebildeten Mischung zu Teilchen mit einer zweiten durchschnittlichen Größe, die geringer ist als die erste durchschnittliche Größe·
21. Verfahren gemäß Anspruch 20, worin das anorganische Nitrid oder Carbid ein Nitrid umfaßt, ausgewählt unter Siliciumnitrid, Bornitrid, Titannitrid und Aluminiumnitrid.
22. Verfahren gemäß Anspruch 20, worin das anorganische Nitrid oder Carbid im wesentlichen aus Siliciumnitrid besteht.
23. Verfahren gemäß Anspruch 20, worin das anorganische Nitrid oder Carbid ein Carbid, ausgewählt unter Siliciumcarbid, Borcarbid und Titancarbid, umfaßt.
24. Verfahren gemäß Anspruch 20, worin das anorganische Nitrid oder Carbid im wesentlichen aus Siliciumcarbid besteht.
25. Verfahren gemäß Anspruch 20, worin das oberflächenaktive Mittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die im wesentlichen aus Amino-funktionellen Zirkoaluminat-ober-
flächenaktiven Mitteln mit einem anorganischen Polymergerüst, Silanen, Titanalkoxiden, Aluminiumalkoxiden, Zirkoniumalkoxiden und oberflächenaktiven Mitteln auf Iridium-Basis besteht.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, worin das oberflächenaktive Mittel im wesentlichen aus dem Reaktionsprodukt eines chelatisierten Aluminiumbestandteils eines Organo-funktionellen Liganden und eines Zirkoniumoxyhalogenids besteht, wobei der Organo-funktioneile Ligand komplexiert ist mit und chemisch gebunden ist an den chelatisierten Aluminiumbestandteil und der Aluminiumbestandteil die Formel Al2(OR1O)0A^B0 besitzt, worin ein jedes von A und B Hydroxy oder Halogenid ist und ein jedes von a, b und c ganze Zahlen sind, derart, daß 2a + b + c = 6, und OR1O für (a) eine &agr;,&bgr;- oder eine &agr;,&ggr;-Glykolgruppe, worin R1 eine Alkylgruppe mit etwa 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder (b) einen a-Hydroxycarbonsäurerest der Formel
—0 CH C O—
&igr; Ii
R3 o
steht, worin R, für H oder eine Alkylgruppe mit etwa 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen steht; wobei der Organofunktionelle Ligand (a) eine Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- oder Aralkyl-carbonsäure mit etwa 2 bis etwa 36 Kohlenstoffatomen, (b) eine Amino-funktionelle Carbonsäure mit etwa 2 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, (c) eine dibasische Carbonsäure mit etwa 2 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, (d) ein Säureanhydrid einer dibasischen Säure mit etwa 2 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, (e) eine Mercaptofunktionelle Carbonsäure mit etwa 2 bis etwa 18 Kohlen-
stoffatomen oder (f) eine Epoxy-funktionelle Carbonsäure mit etwa 2 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen ist; der Zirkoniumoxyhalogenid-Bestandteil die Formel ZrA.B besitzt, worin A und B wie vorstehend definiert sind und d und e ganze Zahlen sind, derart, daß d + e = 4; das Molverhältnis des chelatisierten Aluminiumbestandteils zu dem Zirkoniumoxyhalogenid-Bestandteil etwa 1,5 bis etwa 10 istj und das Molverhältnis von Organo-funktionellem Ligand zu Gesamtmetall etwa 0,05 bis etwa 2 beträgt.
27· Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem die zweite durchschnittliche Teilchengröße geringer als etwa 2 Mikron ist und umfassend eine zusätzliche Stufe eines Filtrierens einer Dispersion des ersten Feststoffs in dem Dispersionsmedium durch einen Filter mit einer durchschnittlichen Öffnungsgröße von etwa 2 Mikron oder geringer und die Gewinnung in dem Filtrat von zumindest 90% des ersten Feststoffgehalts·
28. Verfahren zum Abscheiden eines ersten festen Materials auf der Oberfläche eines Teilchens eines zweiten festen Materials, das in einem Dispersionsmedium suspendiert ist, umfassend die folgenden Stufen:
(i) das Bereitstellen in Lösung in dem Dispersionsmedium von zumindest zwei verschiedenen Reagensmaterialien, die zur Reaktion unter Bildung des ersten festen Materials befähigt sind; und
(ii) die Schaffung einer erhöhten chemischen Aktivität zumindest eines der Reagentien in dem Teil des Dispersionsmediums in Nachbarschaft zur Oberfläche des zweiten festen Materials im Vergleich zu der Masse des Dispersionsmediums;
wobei die Reaktion zwischen den Reagentien unter Abscheidung des ersten Feststoffs auf der Oberfläche des zweiten Feststoffs stattfindet, wobei eine Ausfällung des ersten Feststoffs aus der Masse des Dispersionsmediums im wesentlichen vermieden wird,
29. Verfahren gemäß Anspruch 28, worin der zweite Feststoff vorwiegend Siliciumnitrid ist und der erste Feststoff eine Metalloxid-Verdichtungshilfe für das Siliciumnitrid oder ein Vorläufer einer derartigen Verdichtungshilfe ist.
30. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin der Verdichtungshilfe-Vorläufer vorwiegend ein seltene Erdenhydroxid ist.
31. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin die Abscheidung unter Vermeidung einer Ausfällung von seltenem Erdenhydroxid aus der Masse hervorgerufen wird, indem man den pH der Masse der Lösung bei zumindest etwa 1,5 pH-Einheiten unterhalb der Hydrolysekonstante eines Ions des Metalls hält, bis zumindest 90 Gew.% des Metallions auf dem Siliciumnitrid abgeschieden sind.
32. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin der Sinterhilfe-Vorläufer im wesentlichen aus Yttriumhydroxid besteht.
33. Festes Material, im wesentlichen bestehend aus einer Vielzahl von Teilchen, wobei ein jedes dieser Teilchen einen Kern, der vorwiegend aus einem keramischen Material, ausgewählt unter Siliciumnitrid und Silicium-
carbid, besteht, und eine Oberflächenschicht, die überwiegend aus einem oder mehreren seltenen Erdenhydroxiden oder -oxiden besteht, umfaßt, wobei das feste Material im wesentlichen frei ist von Teilchen, bestehend im wesentlichen aus seltenen Erdenhydroxiden oder -oxiden ohne Siliciumnitrid- oder Siliciumcarbidgehalt.
34. Festes Material gemäß Anspruch 33, worin der Teilchenkern im wesentlichen aus Siliciumnitrid mit einer Reinheit von zumindest etwa 96% und einem a-Phasengehalt von zumindest etwa 90% besteht.
35. Festes Material gemäß Anspruch 33, worin die Teilchenoberflächenschichten im wesentlichen aus Yttriumoxid oder einem Vorläufer von Yttriumoxid bestehen und eine derartige Dicke aufweisen, daß etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.% des Feststoff Yttriumoxid oder ein stöchio-
metrisches Äquivalent hierzu sind.
36. Festes Material, umfassend eine Vielzahl von Teilchen, wobei ein jedes dieser Teilchen umfaßt (i) einen Kern, vorwiegend aus Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid, und (ii) eine im wesentlichen gleichmäßige Oberflächenschicht, vorwiegend aus einem oder mehreren seltenen Erdenhydroxiden oder -oxiden, wobei das feste Material hergestellt worden ist durch ein Verfahren, welches die gleichzeitige Herstellung von Teilchen ausschließt, die im wesentlichen aus seltenen Erdenhydroxiden oder -oxiden ohne irgendeinen Siliciumnitrid- oder Siliciumcarbidgehalt bestehen.
044S990
37. Festes Material gemäß Anspruch 36, weiterhin umfassend Teilchen, im wesentlichen bestehend aus seltenen Erdenhydroxiden oder -oxiden ohne Siliciumnitridgehalt.
38. Festes Material gemäß Anspruch 36, worin das seltene Erdenhydroxid oder -oxid Yttriumoxid oder ein Vorläufer von Yttriumoxid ist und in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 1,2 Gew.% vorhanden ist.
DE1990902580 1988-12-22 1989-12-19 Gleichmaessig beschichtete keramische teilchen. Pending DE449990T1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US28820888A 1988-12-22 1988-12-22
US07/450,200 US5098740A (en) 1989-12-13 1989-12-13 Uniformly-coated ceramic particles
PCT/US1989/005838 WO1990006906A1 (en) 1988-12-22 1989-12-19 Uniformly-coated ceramic particles

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NO912417L (no) 1991-08-12
NO912417D0 (no) 1991-06-20

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