EP1765743A1 - Melange de grains d'alumine-zircone fondus - Google Patents

Melange de grains d'alumine-zircone fondus

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EP1765743A1
EP1765743A1 EP05778806A EP05778806A EP1765743A1 EP 1765743 A1 EP1765743 A1 EP 1765743A1 EP 05778806 A EP05778806 A EP 05778806A EP 05778806 A EP05778806 A EP 05778806A EP 1765743 A1 EP1765743 A1 EP 1765743A1
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EP
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grains
mixture
grain
nodules
zirconia
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EP05778806A
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Samuel Marlin
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Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Original Assignee
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
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Publication date
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    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Definitions

  • the present invention relates to a mixture of melted ceramic grains consisting essentially of alumina and zirconia in proportions close to the binary eutectic (42% by weight of zirconia) and having improved abrasive performance.
  • the invention also relates to an abrasive tool comprising a mixture of grains according to the invention, and a method of manufacturing a mixture of grains according to the invention.
  • the abrasive tools are generally classified according to the mode of forming of the ceramic grains that constitute them: free abrasives (use in projection or in suspension, without support), abrasives applied (support of type paintings or papers, where the grains are arranged on a few layers) and agglomerated abrasives (in the form of circular grinding wheels, sticks, etc.).
  • the abrasive grains are pressed with an organic or vitreous binder (in this case, a binder consisting of oxides, essentially silicate).
  • organic or vitreous binder in this case, a binder consisting of oxides, essentially silicate.
  • These grains must themselves have good mechanical properties to abrasion (toughness in particular), and give rise to good mechanical cohesion with the binder (strength of the interface).
  • the oxide grains synthesized by fusion offer an excellent compromise quality / cost of manufacture.
  • compositions of a grain are given in percentages by weight, on the basis of the total mass of the grain.
  • the materials based on alumina and zirconia have been known since US-A-3,181,939. These grains are generally composed of 10 to 60% of zirconia, 0 to 10% of an additive, the balance being alumina.
  • the zirconia content of the commercial products is around 25%, or around the value of the alumina-zirconia eutectic located at about 42% of zirconia, generally from 35 to 50%, as described in FIG. U.S. Patent No. 3,891,408.
  • yttrium oxide is known, added up to 2% according to US-A-4,457,767 or titanium oxide added up to 10% according to DE-C 1-4306966. These additives improve the abrasive power of alumina-zirconia grains. Magnesium oxide is also a possible additive, but beyond a content of a few points, its presence leads to the formation of spinel with alumina until disappearance of the corundum, resulting in a lower mechanical performance.
  • These grains typically contain 39% by weight of zirconia and 0.8% of Y 2 O 3 , less than 0.5% of impurities, the balance being alumina. Mixtures of these grains are widely used for coated abrasives or abrasive wheels with organic binder in operations with high material removal rates (roughing, cutting, etc.) on stainless steel in particular.
  • Grades having a ZrO 2 + HfO 2 content of between 10 and 60% and an Al 2 O 3 content of between 38 and 90% are also known from FR 2,787,106.
  • These fused alumina-zirconia grains are made by melting raw materials (of variable purity) in a reducing medium (with in particular adding a source of carbon-petroleumcoke, pitch or coal-in the furnace). The melt is then cooled, preferably rapidly to promote the production of thin and oriented structures, for example by means of a casting device between thin metal plates such as that presented in US-A-3,993,119.
  • the cooled material is finally ground, for example by means of roller mills, then sieved and classified into series of granulometric distributions ("grits") meeting specific standards (eg FEPA).
  • grits granulometric distributions
  • FEPA specific standards
  • the grains thus manufactured are compact and little reduced. They have good mechanical properties and can advantageously be used in vitreous bonded grinding wheels.
  • the grains of the state of the art have reduced abrasive performance, including premature wear by attrition on carbon steels.
  • the object of the invention is to meet this need.
  • this object is achieved by means of a mixture of melted alumina-zirconia grains having the following chemical analysis, in percentages by weight,
  • Impurities ⁇ 1, 2%.
  • This mixture of grains is remarkable in that it has a grain content containing inclusions of less than 2% and that the concentration of nodules measured on a section of any grain of said mixture is greater than 500 nodules per mm 2 in at least 50%, preferably 80%, more preferably 90% of the grains observed.
  • the properties of the grain mixtures have mainly been improved by modifying the chemical composition of these grains, for example by choosing it close to the zirconia-alumina eutectic (US Pat. No. 3,891,408), by adding stabilizers of zirconia or other compounds, as described in US 4,035,162, EP 595,081 or US 4,126,429, by modifying the content of impurities in the raw materials (US Pat. No. 5,567,214) or the residual carbon content in the grains, which is representative of the state redox.
  • the composition of the grain according to the invention is also known, for example from FR 2 787 106.
  • the inventors have observed that the abrasive properties of fused alumina-zirconia grains are related to the grain content of the grain. mixture containing inclusions and the amount of nodules in the grains.
  • a concentration of nodules between 600 and 3500 nodules per mm 2 has proved advantageous for improving the abrasive properties of the grains, provided that the grain content of the mixture containing inclusions remains less than 2%.
  • the mixture of grains according to the invention still has the following characteristics.
  • Said concentration of nodules is greater than 600 nodules per mm 2 , preferably 900 nodules per mm 2 .
  • Said concentration of nodules is less than 2500 nodules / mm 2 , preferably 2000 nodules / mm 2 , more preferably 1500 nodules / mm 2 .
  • Said additive is chosen from the group formed by yttrium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, neodymium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, dysprosium oxide, erbium oxide and any other compound of the rare earth family, or a mixture of these.
  • TiO 2 0.1 - 3%, and / or
  • SiO 2 ⁇ 0.4%, and / or
  • the rate of grains containing primary corundum is between 0 and 20%.
  • the subset formed by the grains of said mixture having a size between 500 and 600 microns has a grain content containing inclusions of less than 2%, preferably 1.5%, and / or a grain level containing primary zirconia comprised between 20 and 45% and / or a grain content containing primary corundum of between 0 and 20%.
  • the grains of the mixture according to the invention have a size between Grit 12 and Grit 220, more preferably between Grit 16 and Grit 80.
  • the abrasive performance is improved.
  • the invention also relates to an abrasive tool comprising a mixture of abrasive grains bonded by a binder or deposited in a layer on a flexible support and retained by a binder, remarkable in that said mixture is in accordance with the invention.
  • the invention finally relates to a method for manufacturing a mixture of grains according to the invention, comprising the following successive stages: a) mixture of raw materials, b) melting said mixed raw materials until a molten liquid is obtained; c) quenching said molten liquid, preferably such that the molten liquid is fully solidified in less than 3 minutes, until a solid mass, d) grinding said solid mass so as to obtain a mixture of grains, and, optionally, granulometric classification of said mixture, said raw materials being chosen so that the grains of said mixture have a chemical composition in accordance with that of grains of a mixture according to the invention.
  • This process is remarkable in that it comprises a final selection step so as to obtain a mixture of grains according to the invention.
  • the grains having, according to the FEPA standard, a size between Grit 12 and Grit 220, preferably still between Grit 16 and Grit 80, are selected.
  • FIGS. 1, 2, 3 and 4 represent photographs of the surface of a grain of d a mixture according to the invention on which the nodules have been surrounded, an inclusion, a primary corundum crystal, and a primary zirconia dendrite, respectively.
  • the oxide contents of the grains of the mixture according to the invention relate to the overall contents for each of the corresponding chemical elements, expressed in the form of the most stable oxide, according to the usual convention of the industry; therefore include suboxides and optionally nitrides, oxynitrides, carbides, oxycarbides, carbonitrides, or even the metallic species of the above-mentioned elements.
  • All the other compounds are considered as "impurities", in particular the compounds forming part of the group of oxides, nitrides, oxynitrides, carbides, oxycarbides, carbonitrides and metallic species of sodium and other alkalis, iron, silicon, vanadium and chromium.
  • Hafnium oxide naturally present in zirconia sources at levels below 2%, is not considered an impurity.
  • the residual carbon expressed as C, is part of the impurities of the composition of the grains of the mixture according to the invention.
  • additive covers the additives conventionally used for the production of fused alumina zirconia grains, in particular stabilizers of zirconia, and in particular yttrium oxide and titanium oxide.
  • oxides of magnesium, calcium and other rare earth oxides, in particular neodymium, but also lanthanum, cerium, dysprosium and erbium are included.
  • the term “additive” also includes mixtures of said species.
  • the melted alumina-zirconia grains of the mixture according to the invention have a ZrO 2 + HfO 2 content of between 40 and 45.5% so as to promote the formation of eutectic structures.
  • the zirconia of the grains of the mixture according to the invention is present predominantly in its quadratic allotropic form to the detriment of the monoclinic form.
  • a “nodule” is a metallic type defect (mainly Al, Zr,
  • the nodules are mainly in the form of substantially spherical and discrete particles (isolated from each other).
  • the concentration of nodules is the number of nodules per mm 2 of area of a section of a grain.
  • inclusion is a defect of a carbonated nature, consisting mainly of ZrC and whose size is greater than 10 ⁇ m.
  • the inclusions are mainly in an elongated form, consisting of a sequence or a cluster of carburized particles in contact with each other.
  • the rate of grains containing inclusions is the percentage in number of grains having at least one inclusion.
  • the "size" of a nodule or inclusion is defined by its largest dimension measured in the plane of observation of a polished section.
  • primary zirconia is commonly referred to as any dendritic form defect whose origin is zirconia.
  • the content of grains containing primary zirconia is given by the ratio, expressed in percent, of the number of grains having primary zirconia on the total number of grains considered on a polishing.
  • primary corundum is commonly referred to as any dendritic or pre-dendritic defect of aluminous origin. As shown in Figure 3, the primary corundum appears dark gray under a microscope.
  • the percentage of grains containing primary corundum is given by the ratio, expressed as a percentage, the number of grains having primary corundum on the total number of grains considered on polishing.
  • the primary zirconia appears light gray under the microscope, as shown in Figure 4.
  • the primary zirconia-containing grain content, the primary corundum-containing grain content, the inclusions-containing grain content, and the nodule concentration are preferably on a polished section, called "polishing", 25 mm in diameter, a cylindrical assembly consisting of abrasive grains of the mixture having a size of between 500 and 600 ⁇ m (main slice of the Grit 36) and embedded in a transparent organic resin.
  • the grains of the mixture according to the invention can be manufactured according to any conventional method of manufacturing melted alumina-zirconia grains to which is added a final selection step.
  • a conventional process conventionally comprises the following steps: mixing of the raw materials, melting in an electric arc furnace, quenching of the molten liquid, grinding and, optionally, classification according to the particle size.
  • the properties of melted alumina-zirconia grain mixtures are related to the thermal of the molten liquid, which itself depends on the process parameters, but also strongly on the geometry of the furnace as well as its environment (flue gas collection, materials, etc.).
  • the values of the process parameters are therefore determined according to the furnace used, the raw materials used, etc. so as to obtain a mixture of grains according to the invention at the end of these steps.
  • the parameters can for example take the values of the method used for the examples below.
  • the nodule concentration of the grains and the grain content containing inclusions of the obtained grain set must therefore be measured by sampling.
  • the mixtures of grains which have the characteristics of the mixture according to the invention are then selected.
  • this proportion is, in percentage by number, at least 50%, preferably 80%, more preferably 90%. More preferably, substantially all the grains of the mixture (at least 99%) have such a concentration of nodules. For economic reasons or to obtain other advantages, it may therefore be preferable to mix several mixtures until obtaining a mixture of grains according to the invention.
  • the following nonlimiting examples are given for the purpose of illustrating the invention.
  • the reference grain mixture is based on melted alumina-zirconia grains, produced under reducing conditions, sold under the name NZPIus® and described above.
  • the products given in examples were elaborated starting from the following raw materials:
  • Yttrium oxide used as an additive, is supplied by pure materials with more than 98% of yttrium oxide.
  • the products were prepared according to the conventional method well known to those skilled in the art: mixing raw materials, melting in a single-phase electric arc furnace Héroult type with graphite electrodes with a furnace tank of 0.8 m in diameter, a voltage of 105-150V, an intensity of 2200 to 2500 A and a specific electrical energy supplied of 2.2 to 2.8 kWh / kg loaded.
  • At least 0.5% (up to 3%) of petroleum coke is introduced into the charged composition according to the state of the oven and about 0.5 to 5.5% of aluminum chips.
  • the molten liquid is then quenched by means of a metal thin-film casting device such as that disclosed in US-A-3,993,119.
  • the grains are then crushed and classified according to their grain size; we retain granulometries between the Grit 12 and the Grit 220 (FEPA standard) that is to say grains whose size is between 45 microns and 2.8 mm.
  • the grains obtained are chemically characterized by X-ray fluorescence.
  • the set of chemical analysis data is collated in Table 1.
  • the level of impurities (excluding residual carbon) varies between 0.3 and 0.8%.
  • the complement corresponds to the level of alumina.
  • the concentration of nodules, the content of grains containing inclusions, the content of grains containing primary zirconia, and the content of grains containing primary corundum are also measured by visual analysis of photos.
  • the photos (figures 1 to 4) are obtained using a Reichert® microscope connected to an image analysis station equipped with Visilog® software. The measurements are made on polishing 25 mm in diameter consisting of abrasive grains embedded in a transparent organic resin, the grains incorporated in the polishing having a size of between 500 and 600 microns. In the microscopic photos, the nodules appear in very bright light gray (see Figure 1).
  • the microscope is adjusted to a magnification of 20Ox.
  • the number of nodules per mm 2 of surface of the polished section of a grain is then counted.
  • the calculation is repeated on two other zones of the polished section of the grain. The average of the three measurements gives the concentration of nodules for a given sample.
  • the microscope is adjusted to a magnification of 50x.
  • the number of grains having at least one visible inclusion is then counted on the visualized image. Counting is performed on the entire surface of the 25 mm diameter polishing. It is considered that a grain has an inclusion when one observes at least one bright spot of carbolic origin greater than 10 ⁇ m inside thereof.
  • the value of the grain level containing inclusions is given by the ratio of the number of grains having at least one inclusion on the number of grains counted.
  • the microscope is adjusted to a magnification of 10Ox.
  • the number of grains with primary corundum dendrites and the number of primary corundum-free grains are then counted up to 100 grains in either category.
  • a grain is considered to have primary corundum when at least one primary corundum dendrite is observed within it.
  • the value of grain content containing primary corundum is given by the ratio, expressed as a percentage, of the number of grains having primary corundum on the total number of grains counted.
  • the microscope is set to a magnification of 100x. The number of grains with primary zirconia dendrites and the number of primary zirconia-free grains are then counted until 100 grains of either category are counted.
  • a grain is considered to have primary zirconia when at least one primary zirconia dendrite is observed therein.
  • the value of the grain content containing primary zirconia is given by the ratio, expressed as a percentage, of the number of grains having primary zirconia on the total number of grains counted.
  • Test A Determination of abrasiveness
  • Test A is designed to determine the ability of the test kernels to pull material into a steel grinding bowl. Prior to the test, the grain mixture is first screened on an industry standard ROTAP® vibratory sieve so as to separate the fractions and isolate the 710/850 ⁇ m fraction to represent the F24 number grain. (Grit 24) according to the FEPA standard useful for this test.
  • the granulometric fraction is then stripped by magnetic separation so as to extract the metallic iron symptomatic of a pollution due to grinding.
  • AUREC® type T100 rotary grinder commonly used for grinding powders for chemical analysis. This grinder is mounted on suspension (6 springs) and sets in motion a hollow cylindrical bowl containing grains to be tested, a puck and a sliding free ring.
  • the cylindrical grinding bowl made of steel (grade Z160 C 12) has the following dimensions: height 50 mm, internal diameter 139 mm.
  • the puck is a full cylinder (diameter 75 mm, height 45 mm) steel grade Z200C12 and weighs 1546 grams.
  • the cylindrical ring (inner / outer diameter 95 / 120mm, height 45mm) is steel of the same grade Z200C12 and weighs 1464 grams.
  • the test A of a sample comprises the following steps.
  • test A the abrasive power
  • Test B aims to determine the fraction of surviving grains of a given particle size range: 710-850 ⁇ m after a solicitation in a steel grinding bowl: it constitutes a dynamic evaluation of the mechanical strength of the grains.
  • test B as for test A.
  • the test B of a sample then comprises the following steps. 1- Clean the bowl with compressed air.
  • T1 + T2 is the sum of the refusals, by weight, of the first two sieves
  • test B the value of the impact resistance (test B), given in percent, corresponds to the T1 + T2 value of the tested sample relative to the value T1 + T2 of the reference sample. A high value indicates good grain strength at impact.
  • the concentration of nodules is greater than 500, preferably 600, more preferably 900, and is less than 2500 nodules / mm 2 , preferably 1500 nodules / mm 2 .
  • the grain content of the mixture containing inclusions is preferably less than 1.5%.
  • the concentration of nodules is greater than 950 nodules / mm 2 , preferably greater than 1000 nodules / mm 2 .
  • each abrasive grain consists of eutectic cells oriented along the growth front of the AI 2 O 3 -ZrO 2 eutectic ("colony” morphology) and separated by grain boundaries more specifically called "cell joints". ".
  • the presence of micro ⁇ defects such as nodules inside the eutectic cells means that the fracturing is no longer preferentially done at the level of the cell joints but in a privileged manner inside the eutectic cells themselves.
  • the present invention is not limited to the embodiments described and shown as illustrative and non-limiting examples.

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Abstract

Mélange de grains d'alumine-zircone fondus présentant l'analyse chimique suivante, en pourcentages en poids et pour un total de 100 %, ZrO + HfO<SUB>2 </SUB>: 40 - 45,5 %; Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3 </SUB>: 46 - 58%; Additif: 0 - 10 %, SiO<SUB>2</SUB>: < 0,8%; Impuretés : < 1,2 %. Ce mélange est remarquable en ce qu'il présente un taux de grains contenant des inclusions inférieur à 2 % et en ce que la concentration de nodules mesurée sur une section d'un grain quelconque du mélange est, dans au moins 50 % des cas, supérieure à 500 nodules par mm<SUP>2</SUP>.

Description

Mélange de grains d'alumine-zircorte fondus
La présente invention concerne un mélange de grains céramiques fondus constitués essentiellement d'alumine et de zircone dans des proportions proches de l'eutectique binaire (42 % en masse de zircone) et présentant des performances abrasives améliorées. L'invention concerne également un outil abrasif comportant un mélange de grains conforme à l'invention, et un procédé de fabrication d'un mélange de grains selon l'invention.
On classe généralement les outils abrasifs selon le mode de mise en forme des grains céramiques qui les constituent : abrasifs libres (utilisation en projection ou en suspension, sans support), abrasifs appliqués (support de type toiles ou papiers, où les grains sont disposés sur quelques couches) et abrasifs agglomérés (sous forme de meules circulaires, de bâtons, etc.). Dans ces derniers, les grains abrasifs sont pressés avec un liant organique ou vitreux (en ce cas, un liant constitué d'oxydes, essentiellement silicate). Ces grains doivent présenter eux-mêmes de bonnes propriétés mécaniques à l'abrasion (ténacité notamment), et donner lieu à une bonne cohésion mécanique avec le liant (solidité de l'interface). On trouve aujourd'hui différentes familles de grains abrasifs permettant de couvrir une large gamme d'applications et de performance : les grains d'oxydes synthétisés par fusion en particulier offrent un excellent compromis qualité / coût de fabrication.
Dans la présente description, sauf mention contraire, toutes les compositions d'un grain sont données en pourcentages massiques, sur la base de la masse totale du grain.
Dans la gamme des grains fondus, les matériaux à base d'alumine et de zircone sont connus depuis US-A-3,181 ,939. Ces grains sont généralement composés de 10 à 60% de zircone, de 0 à 10% d'un additif, le complément étant l'alumine. En pratique, le taux de zircone des produits du commerce se situe soit autour de 25%, soit autour de la valeur de l'eutectique alumine-zircone située à environ 42% de zircone, généralement de 35 à 50%, comme décrit dans le brevet US-A-3,891 ,408. Ce brevet indique que les produits autour de l'eutectique offrent de meilleures performances à l'application que les grains alumineux surtout s'ils sont solidifiés très rapidement de manière à ce que, dans les colonies eutectiques, les espaces interlamellaires ou interfibres soient inférieurs à 4000 A (avec des colonies eutectiques orientées perpendiculairement au front de solidification). Ce type de structure unique réalise un excellent compromis entre la résistance mécanique requise pour une durée d'utilisation maximale du grain et la microfracturation nécessaire à une bonne régénération des surfaces de coupe.
Comme additifs, on connaît l'oxyde d'yttrium, ajouté jusqu'à 2% selon US-A-4,457,767 ou l'oxyde de titane ajouté jusqu'à 10% selon le brevet DE-C 1-4306966. Ces additifs améliorent le pouvoir abrasif des grains alumine-zircone. L'oxyde de magnésium est également un additif possible, mais au-delà d'une teneur de quelques points, sa présence conduit à la formation de spinelle avec l'alumine jusqu'à disparition du corindon, d'où une moindre performance mécanique. A titre d'exemple des grains décrits dans US-A-4,457,767, on peut citer les grains commercialisés par la société Saint-Gobain (France) sous l'appellation NZPIus®. Ces grains contiennent typiquement 39 % en masse de zircone et 0,8 % de Y2O3, moins de 0,5 % d'impuretés, le complément étant de l'alumine. Des mélanges de ces grains sont largement utilisés pour les abrasifs appliqués ou les meules abrasives à liant organique dans des opérations à taux d'enlèvement de matière importants (dégrossissage, tronçonnage...) sur acier inox notamment.
On connaît encore de FR 2 787 106 des grains comportant une teneur en ZrO2 + HfO2 comprise entre 10 et 60 % et une teneur en AI2O3 comprise entre 38 à 90 %. Ces grains d'alumine-zircone fondus sont fabriqués par fusion de matières premières (de puretés variables) en milieu réducteur (avec notamment ajout d'une source de carbone -coke de pétrole, brai ou charbon- dans le four). La matière fondue est ensuite refroidie, de préférence rapidement pour favoriser l'obtention de structures fines et orientées, par exemple au moyen d'un dispositif de coulée entre plaques minces métalliques tel que celui présenté dans le brevet US-A-3,993,119. Le matériau refroidi est enfin broyé, par exemple au moyen de broyeurs à rouleaux, puis tamisé et classifié en séries de distributions granulométriques (« grits ») répondant à des normes précises (par exemple FEPA). Les grains ainsi fabriqués sont compacts et peu réduits. Ils présentent de bonnes propriétés mécaniques et peuvent avantageusement être utilisés en meules à liant vitreux. Cependant, dans certaines conditions de meulage à faible pression sur un acier inox ou plus généralement sur un acier à forte teneur en carbone et de haute dureté, les grains de l'état de la technique présentent des performances abrasives amoindries, et notamment une usure prématurée par attrition sur les aciers au carbone. II existe donc un besoin pour un mélange de grains abrasifs fondus alumine - zircone présentant des propriétés abrasives améliorées. Le but de l'invention est de répondre à ce besoin.
Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un mélange de grains d'alumine-zircone fondus présentant l'analyse chimique suivante, en pourcentages en poids,
ZrO2 + HfO2 : 40 - 45,5 %
AI2O3 : 46 - 58%
Additif : O - 10 %,
SiO2 : < 0 ,8%
Impuretés : < 1 ,2 %.
Ce mélange de grains est remarquable en ce qu'il présente un taux de grains contenant des inclusions inférieur à 2 % et en ce que la concentration de nodules mesurée sur une section d'un grain quelconque dudit mélange est supérieure à 500 nodules par mm2 dans au moins 50 %, de préférence 80%, de préférence encore 90% des grains observés.
Jusqu'à présent, les propriétés des mélanges de grains ont surtout été améliorées par modification de la composition chimique de ces grains, par exemple en la choisissant proche de l'eutectique zircone-alumine (US 3,891 ,408), en ajoutant des stabilisants de la zircone ou d'autres composés, comme décrit dans US 4,035,162, EP 595 081 ou US 4,126,429, en modifiant les teneurs en impuretés dans les matières premières (US 5,567,214) ou le taux de carbone résiduel dans les grains, représentatif de l'état d'oxydo-réduction. La composition du grain selon l'invention est d'ailleurs connue, par exemple de FR 2 787 106. Pour la première fois, les inventeurs ont observé que les propriétés abrasives des grains d'alumine-zircone fondus sont liées au taux de grains du mélange contenant des inclusions et à la quantité de nodules dans les grains. En particulier, une concentration de nodules compris entre 600 et 3500 nodules par mm2 s'est révélée avantageuse pour améliorer les propriétés abrasives des grains, pourvu que le taux de grains du mélange contenant des inclusions reste inférieur à 2 %.
De préférence, le mélange de grains selon l'invention présente encore les caractéristiques suivantes. - Ladite concentration de nodules est supérieure à 600 nodules par mm2, de préférence à 900 nodules par mm2.
- Ladite concentration de nodules est inférieure à 2500 nodules/mm2, de préférence à 2000 nodules/mm2, de préférence encore à 1500 nodules/mm2.
- Ledit mélange présente un taux de grains contenant des inclusions d'au plus 1 ,5 %.
- Ledit additif est choisi dans le groupe formé par l'oxyde d'yttrium, l'oxyde de titane, les oxydes de magnésium, de calcium, les oxydes de néodyme, de lanthane, de cérium, de dysprosium, d'erbium et de tout autre composé de la famille des terres rares, ou un mélange de ceux-ci.
- En pourcentage en poids,
Y2O3 : 0,1 -1,2 %, et/ou
TiO2 : 0,1 - 3 %, et/ou
SiO2 : < 0,4 %, et/ou
ZrO2 + HfO2 : 42 - 44 %. - Le taux de grains contenant de la zircone primaire est compris entre 20 et 45 %.
- Le taux de grains contenant du corindon primaire est compris entre 0 et 20 %.
- Le sous-ensemble formé par les grains dudit mélange ayant une taille comprise entre 500 et 600 μm présente un taux de grains contenant des inclusions inférieur à 2%, de préférence 1 ,5 %, et/ou un taux de grains contenant de la zircone primaire compris entre 20 et 45 % et/ou un taux de grains contenant du corindon primaire compris entre 0 et 20 %.
- De préférence, les grains du mélange selon l'invention ont une taille comprise entre le Grit 12 et le Grit 220, de préférence encore, comprise entre le Grit 16 et le Grit 80. Les performances abrasives en sont améliorées. L'invention concerne encore un outil abrasif comportant un mélange de grains abrasifs liés par un liant ou déposés en couche sur un support souple et retenus par un liant, remarquable en ce que ledit mélange est conforme à l'invention.
L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un mélange de grains selon l'invention, comprenant les étapes successives suivantes : a) mélange de matières premières, b) fusion desdites matières premières mélangées jusqu'à obtention d'un liquide en fusion, c) refroidissement par trempe dudit liquide en fusion, de préférence de manière que le liquide fondu soit entièrement solidifié en moins de 3 minutes, jusqu'à obtention d'une masse solide, d) broyage de ladite masse solide de manière à obtenir un mélange de grains, et, optionnellement, classification granulométrique dudit mélange, lesdites matières premières étant choisies de manière que les grains dudit mélange aient une composition chimique conforme à celle des grains d'un mélange selon l'invention.
Ce procédé est remarquable en ce qu'il comporte une étape finale de sélection de manière à obtenir un mélange de grains conforme à l'invention.
De préférence, après l'étape de broyage, on sélectionne les grains ayant, suivant la norme FEPA, une taille comprise entre le Grit 12 et le Grit 220, de préférence encore comprise entre le Grit 16 et le Grit 80.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel les figures 1 , 2, 3 et 4 représentent des photographies de la surface d'un grain d'un mélange selon l'invention sur lesquelles ont été entourés les nodules, une inclusion, un cristal de corindon primaire, et une dendrite de zircone primaire, respectivement.
Les teneurs en oxydes des grains du mélange selon l'invention se rapportent aux teneurs globales pour chacun des éléments chimiques correspondants, exprimées sous la forme de l'oxyde le plus stable, selon la convention habituelle de l'industrie ; sont donc inclus les sous-oxydes et éventuellement nitrures, oxynitrures, carbures, oxycarbures, carbonitrures, ou même les espèces métalliques des éléments sus¬ mentionnés.
Tous les autres composés sont considérés comme des « impuretés », en particulier les composés faisant partie du groupe des oxydes, nitrures, oxynitrures, carbures, oxycarbures, carbonitrures et espèces métalliques de sodium et autres alcalins, fer, silicium, vanadium et chrome. L'oxyde d'hafnium, naturellement présent dans les sources de zircone à des teneurs inférieures à 2%, n'est pas considéré comme une impureté. Le carbone résiduel, exprimé comme C, fait partie des impuretés de la composition des grains du mélange selon l'invention. Le terme « additif » recouvre les additifs utilisés usuellement pour la fabrication de grains alumine zircone fondus, notamment les stabilisants de la zircone, et en particulier l'oxyde d'yttrium et l'oxyde de titane. En outre, sont inclus les oxydes de magnésium, de calcium et d'autres oxydes de terres rares, en particulier celui de néodyme, mais aussi ceux de lanthane, de cérium, de dysprosium et d'erbium. Le terme « additif » comprend également les mélanges desdites espèces.
Les grains fondus alumine-zircone du mélange selon l'invention présentent une teneur en ZrO2 + HfO2 comprise entre 40 et 45,5 % de façon à favoriser la formation de structures eutectiques. De préférence, la zircone des grains du mélange selon l'invention est présente majoritairement sous sa forme allotropique quadratique au détriment de la forme monoclinique.
On appelle « nodule » un défaut de type métallique (principalement Al, Zr,
ZrSi) ou de type carburé (ZrC, AIC) et dont la taille est inférieure ou égale à 10 μm. Les nodules se présentent principalement sous forme de particules sensiblement sphériques et discrètes (isolées les unes des autres). La concentration de nodules est le nombre de nodules par mm2 de surface d'une section d'un grain.
On appelle « inclusion » un défaut de nature carburée, constitué principalement par ZrC et dont la taille est supérieure à 10 μm. Les inclusions se présentent principalement sous une forme allongée, constituée d'une suite ou d'un amas de particules carburées en contact les unes avec les autres. Le taux de grains contenant des inclusions est le pourcentage en nombre de grains comportant au moins une inclusion.
La « taille » d'un nodule ou d'une inclusion est définie par sa plus grande dimension mesurée dans le plan d'observation d'une section polie.
On appelle couramment « zircone primaire » tout défaut de forme dendritique dont l'origine est la zircone. Le taux de grains contenant de la zircone primaire est donné par le rapport, exprimé en pourcent, du nombre de grains présentant de la zircone primaire sur le nombre total de grains considérés sur un polissage. On appelle couramment « corindon primaire » tout défaut de forme dendritique ou pré-dendritique d'origine alumineuse. Comme représenté sur la figure 3, le corindon primaire apparaît de couleur gris foncé au microscope. Le taux de grains contenant du corindon primaire est donné par le rapport, exprimé en pourcent, du nombre de grains présentant du corindon primaire sur le nombre total de grains considérés sur un polissage.
La zircone primaire apparaît de couleur gris clair au microscope, comme représenté sur la figure 4. Le taux de grains contenant de la zircone primaire, le taux de grains contenant du corindon primaire, le taux de grains contenant des inclusions et la concentration de nodules sont de préférence déterminés sur une section polie, appelée « polissage », de 25 mm de diamètre, d'un ensemble cylindrique constitué par des grains abrasifs du mélange ayant une taille comprise entre 500 et 600 μm (tranche principale du Grit 36) et noyés dans une résine organique transparente. Les grains du mélange selon l'invention peuvent être fabriqués selon tout procédé conventionnel de fabrication de grains d'alumine-zircone fondus auquel est ajoutée une étape finale de sélection.
Un procédé conventionnel comprend classiquement les étapes suivantes : mélange des matières premières, fusion dans un four à arc électrique, refroidissement par trempe du liquide en fusion, broyage et, optionnellement, classification selon la granulométrie.
Les propriétés des mélanges de grains d'alumine-zircone fondus sont liées à la thermique du liquide en fusion, qui elle-même dépend des paramètres de procédé, mais aussi fortement de la géométrie du four ainsi que de son environnement (collecte des fumées, matériaux, etc.). Les valeurs des paramètres du procédé sont donc déterminées en fonction du four mis en oeuvre, des matières premières utilisées, etc. de manière à obtenir un mélange de grains conforme à l'invention à la fin de ces étapes. Les paramètres peuvent par exemple prendre les valeurs du procédé utilisé pour les exemples ci-dessous. Après la dernière étape des procédés conventionnels, la concentration de nodules des grains et le taux de grains contenant des inclusions de l'ensemble de grains obtenu doivent donc être mesurés par échantillonnage. On sélectionne alors les mélanges de grains qui présentent les caractéristiques du mélange selon l'invention.
Il est également possible de fabriquer un mélange selon l'invention par mélange de différents mélanges obtenus au moyen de procédés conventionnels paramétrés différemment. L'effet sur les performances abrasives est d'autant plus élevé que la proportion de grains présentant une concentration de nodules supérieure à 500 nodules par mm2 est élevée.
De préférence, cette proportion est, en pourcentage en nombre, d'au moins 50 %, de préférence 80 %, de préférence encore 90 %. De préférence encore, sensiblement tous les grains du mélange (au moins 99 %) présentent une telle concentration de nodules. Pour des raisons économiques ou pour obtenir d'autres avantages, il peut donc être préférable de mélanger plusieurs mélanges jusqu'à obtention d'un mélange de grains selon l'invention. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés dans le but d'illustrer l'invention.
Le mélange de grains de référence est à base de grains alumine-zircone fondus, élaborés dans des conditions réductrices, commercialisés sous l'appellation NZPIus® et décrit ci-dessus. Les produits donnés en exemples ont été élaborés à partir des matières premières suivantes :
- Alumine Bayer® sous-calcinée à teneur en soude inférieure à 0,3 %
- Poudre de zircone à teneur en zircone+hafnium supérieure à 98%
- Coke de pétrole - Copeaux d'aluminium métallique.
L'oxyde d'yttrium, utilisé comme additif, est apporté par des matières pures à plus de 98% d'oxyde d'yttrium.
Les produits ont été préparés suivant le procédé classique bien connu de l'homme de l'art : mélange des matières premières, fusion dans un four à arc électrique monophasé de type Héroult à électrodes en graphite- avec une cuve de four de 0,8 m de diamètre, une tension de 105-150V, une intensité de 2200 à 2500 A et une énergie électrique spécifique fournie de 2,2 à 2,8 kWh/kg chargé. On introduit dans la composition chargée au minimum 0,5 % (jusqu'à 3%) de coke de pétrole selon l'état du four et environ 0,5 à 5,5% de copeaux d'aluminium. Le liquide en fusion est ensuite brusquement refroidi au moyen d'un dispositif de coulée entre plaques minces métalliques tel que celui présenté dans le brevet US-A-3,993,119. Les grains sont ensuite broyés et classés selon leur granulométrie ; on retient des granulométries comprises entre le Grit 12 et le Grit 220 (norme FEPA) c'est-à-dire des grains dont la taille est comprise entre 45 μm et 2,8 mm.
Les grains obtenus sont caractérisés chimiquement par fluorescence des rayons X. L'ensemble des données d'analyse chimique est rassemblé dans le Tableau 1. Le taux d'impuretés (hors carbone résiduel) varie entre 0,3 et 0,8%. Le complément correspond au taux d'alumine.
On mesure également par analyse visuelle de photos la concentration de nodules, le taux de grains contenant des inclusions, le taux de grains contenant de la zircone primaire, et le taux de grains contenant du corindon primaire. Les photos (figures 1 à 4) sont obtenues grâce à un microscope Reichert® relié à une station d'analyse d'image équipée du logiciel Visilog®. Les mesures sont réalisées sur polissage de 25 mm de diamètre constitué de grains abrasifs noyés dans une résine organique transparente, les grains incorporés dans le polissage présentant une taille comprise entre 500 et 600 μm. Sur les photos prises au microscope, les nodules apparaissent en gris clair très brillant (voir figure 1).
Pour évaluer la concentration de nodules, on règle le microscope sur un grandissement de 20Ox. On compte ensuite le nombre de points blancs brillants de dimensions inférieures ou égal à 10 μm, symptomatiques de la présence de nodules. En divisant le nombre de nodules par la surface de la zone observée, on obtient un nombre de nodules par mm2 de surface de la section polie d'un grain. On répète le calcul sur deux autres zones de la section polie du grain. La moyenne des trois mesures donne la concentration de nodules pour un échantillon donné.
Les inclusions apparaissent en gris clair très brillant au microscope (voir photo de la figure 2).
Pour évaluer le taux de grains contenant des inclusions, on règle le microscope sur un grandissement de 5Ox. On compte ensuite sur l'image visualisée le nombre de grains possédant au moins une inclusion visible. Le comptage est effectué sur toute la surface du polissage de diamètre 25 mm. On considère qu'un grain possède une inclusion lorsque l'on observe au moins une tache brillante d'origine carburée supérieure à 10 μm à l'intérieur de celui-ci. La valeur du taux de grains contenant des inclusions est donnée par le rapport du nombre de grains possédant au moins une inclusion sur le nombre de grains comptés. Pour évaluer le taux de grains contenant du corindon primaire, on règle le microscope sur un grandissement de 10Ox. On compte ensuite le nombre de grains possédant des dendrites de corindon primaire et le nombre de grains exempts de corindon primaire jusqu'à avoir compté 100 grains de l'une ou l'autre des catégories. On considère qu'un grain possède du corindon primaire lorsque l'on observe au moins une dendrite de corindon primaire à l'intérieur de celui-ci. La valeur du taux de grains contenant du corindon primaire est donnée par le rapport, exprimé en pourcent, du nombre de grains possédant du corindon primaire sur le nombre total de grains comptés. Pour évaluer le taux de grains contenant de la zircone primaire, on règle le microscope sur un grandissement de 100x. On compte ensuite le nombre de grains possédant des dendrites de zircone primaire et le nombre de grains exempts de zircone primaire jusqu'à avoir compté 100 grains de l'une ou l'autre des catégories. On considère qu'un grain possède de la zircone primaire lorsque l'on observe au moins une dendrite de zircone primaire à l'intérieur de celui-ci. La valeur du taux de grains contenant de la zircone primaire est donnée par le rapport, exprimé en pourcent, du nombre de grains possédant de la zircone primaire sur le nombre total de grains comptés.
Afin de mettre en évidence les propriétés mécaniques des grains, les tests décrits ci-après ont été mis en œuvre.
Test A : Détermination du pouvoir abrasif
Le test A vise à déterminer la capacité des grains testés à arracher de la matière dans un bol de broyage en acier. Préalablement au test, le mélange de grains est d'abord tamisé sur une tamiseuse vibratoire de type ROTAP®, standard dans l'industrie, de manière à séparer les fractions et à isoler la fraction 710 / 850 μm pour représenter le grain de numéro F24 (Grit 24) selon la norme FEPA utile pour ce test.
La fraction granulométrique subit ensuite un déferrage par séparation magnétique de manière à extraire le fer métallique symptomatique d'une pollution due au broyage.
Puis elle subit un étuvage à 15O0C durant 15 minutes et un refroidissement dans un dessiccateur. Pour le test, on utilise un broyeur tournant AUREC® type T100 couramment utilisé pour le broyage de poudres pour analyses chimiques. Ce broyeur est monté sur suspension (6 ressorts) et met en mouvement un bol cylindrique creux contenant des grains à tester, un palet et un anneau libre glissant. Le bol cylindrique de broyage en acier (nuance Z160 C 12) a les dimensions suivantes : hauteur de 50 mm, diamètre intérieur de 139 mm. Le palet est un cylindre plein (diamètre 75 mm, hauteur 45 mm) en acier de la nuance Z200C12 et pèse 1546 grammes. L'anneau cylindrique (diamètre intérieur/extérieur 95/120mm, hauteur 45mm) est en acier de la même nuance Z200C12 et pèse 1464 grammes.
Le test A d'un échantillon comporte les étapes suivantes.
1- Nettoyage du bol à l'air comprimé. 2- Un lot de 25 grammes de produit à tester dans la tranche granulométrique concernée est introduit entre l'anneau et le palet du bol de broyage. Le broyeur AUREC® est mis en route à sa vitesse nominale (1400 tours/mn) pendant une durée de 150 secondes. Les grains ne sont sollicités que par les impacts du palet et de l'anneau. La poudre et les grains sont ensuite extraits du bol de broyage à l'aide d'un pinceau (n° 50) pour analyse du taux de fer.
3- Après broyage, on mesure le pourcentage de fer dans l'échantillon testé. Ce fer provient de l'arrachement d'acier par les grains du mélange lors du broyage. La valeur du pouvoir abrasif (test A), donnée en pourcent, correspond au rapport entre ce pourcentage de fer et le pourcentage de fer arraché par le mélange de grains de référence. Une valeur élevée au test A indique que les grains ont un pouvoir abrasif fort.
Test B : Détermination de la résistance à l'impact
Le test B vise à déterminer la fraction de grains survivants d'une tranche granulométrique donnée : 710-850 μm après une sollicitation dans un bol de broyage en acier : il constitue une évaluation en dynamique de la résistance mécanique des grains.
On prépare les échantillons pour le test B comme pour le test A. Le test B d'un échantillon comporte alors les étapes suivantes. 1- Nettoyage du bol à l'air comprimé.
2- Un lot de 25 grammes de produit à tester dans la tranche granulométrique concernée est introduit entre la paroi et le palet du bol de broyage. Le broyeur AUREC® est mis en route à sa vitesse nominale (1400 tours/min) pour une durée de 5 secondes. La poudre et les grains sont ensuite extraits du bol de broyage à l'aide d'un pinceau (n° 50) pour analyse de la répartition granulométrique. Le produit est ainsi tamisé dans une série de tamis de 200 mm de diamètre d'une tamiseuse ROTAP® pendant 12 minutes, avec les tamis T, suivants :
On appelle T1+T2 la somme des refus, en poids, des deux premiers tamis
(par exemple 710 μm + 425 μm dans le cas de la tranche 710/850 μm). La valeur de la résistance à l'impact (test B), donnée en pourcent, correspond à la valeur T1+T2 de l'échantillon testé relativement à la valeur T1+T2 de l'échantillon de référence. Une valeur élevée traduit une bonne résistance du grain à l'impact.
Il est connu de l'homme de l'art, que les résultats des tests A et B n'évoluent pas toujours dans le même sens. En effet, au cours du test A, on évalue le pouvoir abrasif qui est lié à la capacité du grain à se régénérer. Le grain doit donc avoir une certaine « fragilité ». Par contre, au test B, on mesure la résistance du grain à la macrofracturation. On comprend bien que ces deux mesures peuvent être contradictoires. Un bon grain sera donc un grain qui offre un bon compromis entre les tests A et B. Pour cette raison, la moyenne C entre les résultats A et B des tests A et B a été indiquée dans le tableau 1. On considère que les grains sont particulièrement améliorés par rapport aux grains de l'art antérieur quand le facteur C est supérieur à 110% de la référence. Tableau 1
Dans le tableau 1 , « nd » signifie « non déterminé »
Si les données du tableau 1 sont classées en fonction du pouvoir abrasif (test A), il apparaît qu'une concentration de nodules entre 690 et 2240 nodules/mm2 est particulièrement avantageuse pour favoriser ce critère. De préférence, la concentration de nodules est supérieure à 500, de préférence à 600, de préférence encore à 900, et est inférieure à 2500 nodules/mm2, de préférence à 1500 nodules/mm2. Le taux de grains du mélange contenant des inclusions est de préférence inférieur à 1,5 %.
Si les données du tableau 1 sont classées en fonction de la résistance à l'impact (test B), il apparaît qu'une concentration élevée de nodules est particulièrement avantageuse pour favoriser ce critère, pourvu que le taux de grains contenant des inclusions reste inférieur à 2%. De préférence, pour favoriser la résistance à l'impact, la concentration de nodules est supérieure à 950 nodules/mm2, de préférence supérieure à 1000 nodules/mm2.
Les essais décrits ci-dessus permettent de constater que la performance du grain peut être reliée à sa structure. On observe qu'un faible taux de grains contenant des inclusions associé à une concentration de nodules définie (de manière préférée entre 600 et 3500 par mm2) permet d'obtenir des mélanges de grains aux caractéristiques améliorées.
On préfère tout particulièrement les grains ayant un pourcentage de zircone compris entre 42 et 44% car cela favorise l'obtention d'une structure proche de l'eutectique pure. On préfère également que le taux de grains contenant du corindon primaire du mélange soit compris entre 0 et 20% et que le taux de grains contenant de la zircone primaire du mélange soit supérieur à 20% et de préférence compris entre 30 et 80% et de préférence encore, compris entre 30 et 50%.
Sans vouloir être tenus par aucun argument théorique, il est probable que la présence de nodules permet de réduire l'échelle de fracturation. En effet, chaque grain abrasif est constitué de cellules eutectiques orientées selon le front de croissance de l'eutectique AI2O3-ZrO2 (morphologie dite « de colonie ») et séparées par des joints de grains appelés plus spécifiquement « joints de cellules ». La présence de micro¬ défauts tels que les nodules à l'intérieur des cellules eutectiques fait que la fracturation ne se fait plus de manière préférentielle au niveau des joints de cellules mais de façon privilégiée à l'intérieur même des cellules eutectiques. Les irrégularités de surface du grain sont ainsi plus fines, les grains se microfracturent régulièrement à des échelles de forces plus faibles, ce qui permet d'améliorer leur pouvoir abrasif par régénération continue de leurs arêtes de coupe tout en limitant leur usure par attrition. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Mélange de grains d'alumine-zircone fondus présentant l'analyse chimique suivante, en pourcentages en poids et pour un total de 100 %, ZrO2 + HfO2 : 40 - 45,5 %
AI2O3 : 46 - 58%
Additif : 0 - 10 %,
SiO2 : < 0,8%
Impuretés : < 1 ,2 % caractérisé en ce qu'il présente un taux de grains contenant des inclusions inférieur à 2 % et en ce que la concentration de nodules mesurée sur une section d'un grain quelconque dudit mélange est, dans au moins 50 % des cas, supérieure à 500 nodules par mm2.
2. Mélange selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la concentration de nodules mesurée sur une section d'un grain quelconque dudit mélange est, dans au moins 90 % des cas, supérieure à 500 nodules par mm2.
3. Mélange selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite concentration de nodules est supérieure à 900 nodules par mm2
4. Mélange selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite concentration de nodules est inférieure à 2000 nodules/mm2.
5. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente un taux de grains contenant des inclusions d'au plus 1 ,5 %.
6. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit additif est choisi dans le groupe formé par l'oxyde d'yttrium, l'oxyde de titane, les oxydes de magnésium, de calcium, les oxydes de néodyme, de lanthane, de cérium, de dysprosium, d'erbium, et de tout autre composé de la famille des terres rares, ou un mélange de ceux-ci.
7. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en pourcentage en poids,
Y2O3 : 0,1 -1 ,2 %, et/ou
TiO2 : 0,1 - 3 %, et/ou SiO2 : < 0,4 %, et/ou
ZrO2 + HfO2 : 42 - 44 %.
8. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux de grains contenant de la zircone primaire est compris entre 20 et 45 %.
9. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux de grains contenant du corindon primaire est compris entre 0 et 20 %.
10. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sous-ensemble formé par les grains dudit mélange ayant une taille comprise entre 500 et 600 μm présente un taux de grains contenant des inclusions inférieur à 2 % et/ou un taux de grains contenant de la zircone primaire compris entre 20 et 45 % et/ou un taux de grains contenant du corindon primaire compris entre 0 et 20 %.
11. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits grains ont une taille, selon la norme FEPA, comprise entre le
Grit 12 et le Grit 220, c'est-à-dire comprise entre 45 μm et 2,8 mm.
12. Outils abrasifs comportant un mélange de grains abrasifs liés par un liant ou déposés en couche sur un support souple et retenus par un liant, caractérisés en ce que ledit mélange est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
13. Procédé de fabrication d'un mélange de grains, comprenant les étapes successives suivantes : a) mélange de matières premières, b) fusion desdites matières premières mélangées jusqu'à obtention d'un liquide en fusion, c) refroidissement par trempe dudit liquide en fusion jusqu'à obtention d'une masse solide, d) broyage de ladite masse solide de manière à obtenir un mélange de grains, et, optionnellement, classification granulométrique dudit mélange, lesdites matières premières étant choisies de manière que les grains dudit mélange aient une composition chimique, en pourcentages en poids, telle que
ZrO2 + HfO2 : 40 - 45,5 %
AI2O3 : 46 - 58% Additif : 0 - 10 %,
SiO2 : < 0,8%,
Impuretés : < 1 ,2 %, caractérisé en ce qu'il comporte une étape finale de sélection de manière à obtenir un mélange de grains conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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