HU193927B - Polishing compositions of corundum content - Google Patents

Description

A találmány tárgya keménymágnesek (pl. ticonal, ’alnico, ritkafém-kobalt és keményfém lapkák csiszolására alkalmazható könnyen regenerálható, korund tartalmú csiszoló kompozíció és eljárás ennek előállítására.

Keményfém lapkák és mágnesek csiszolásához csiszolóanyagként általában szilícium-, titán-, bór-karbidokat használnak egyenként vagy egymással keverve és megfelelő finomságra Őrölve. A karbidokon kívül javasoltak még timföldet is keményfémek megmunkálására (47 976. számú NDK-beli szabadalmi leírás). Ez azonban nem csiszolásra, hanem polírozásra alkalmas, mivel a timföld nem elég kemény.

Egyéb, nem keményfémek csiszolására, hanem főleg polírozására, használnak még különböző keményfém-oxid keverékeket. A 33 278. számú NDK-beli szabadalmi leírás szerint CaCO₃ és MgCO₃ keverékéhez 3-4 tömeg% fluoridot adagolnak, és így viszonylag kemény, üvpges oxid szemcséket állítanak elő polírozáshoz. A 2 001 612. számú NSZK-beli szabadalmi leírás mészkő és korund szemcsék keverékét javasolja polírozásra. A 90 830. számú NDK-beli szabadalmi leírás ón(II)-oxid, A1₂O₃, vas-oxid, króm(III)-oxid, titán(IV)-oxid keverékét ajánlja ugyancsak közepes keménységű anyagok polírozására. A 64 764. számú NDK-beli szabadalmi leírás szerint vas(III)- és vas(II) -oxidokhoz cérium (IV)-oxidot adagolnak keménységnövelés céljából, ugyancsak a polírpasztába. Az 50 717. számú NDKbeli szabadalmi leírás alumínium-szilikátok (közepesen kemény) alkalmazását ismerteti csiszolásra. A 47 985. számú NDK-beli szabadalmi leírás szerint kvarchomokot használnak csiszolóanyagként, amely ugyancsak közepesen kemény anyagok megmunkálására alkalmas. A 147 261 és a 170 264. számú magyar szabadalmi leírások polírtimföldek előállítását és alkalmazását ismertetik. Ezek az anyagok igen drágák, amellett még az a hátrányuk, hogy hulladékuk a környezetre ártalmas, és ezért igen költséges eljárással kell a továbbiakban még felhasználható alkotórészeket az elhasználódott csiszolókompozíció hulladékából visszanyerni. A csiszoláshoz azonban még szükséges egy olyan viszkozitású hordozó oldat is, amelynek a viszkozitása elegendő ahhoz, hogy a csiszoló anyag szemcséit ne engedje kiválni, és ezért a csiszoló hatást fokozza. Az oldatnak ugyan akkor jól kell nedvesítenie a csiszolt anyag és csiszoló szemcsék felületét egyaránt, mert ezáltal biztosítja, hogy a már lecsiszolt finomszemcsék nem tapadnak a munkapadra, illetve nem csökken a szuszpenzió csiszoló hatása. A gyűjtőtartáiyba visszakerülő kompozícióban a szilárd anyag pedig, mivel a szemcsék elektrokinetikus potenciálja azonos előjelű, nem koagulálódik. Ugyancsak az azonos felületi töltés, ill. elektrokinetikus po2 tenciál biztosítja, hogy a kész munkadarabok tiszta vízzel lemoshatok.

A szilárd szemcsék határfelületén az oldószerből és az oldott anyagokból (ionokból) molekuláris kettősréteg alakul ki, amelynek egyik része stabilan kötődik a szilárd anyag felületéhez, a másik része diffúz határréteget alkot. Áramláskor a két réteg egymáshoz képest elmozdul, és közöttük potenciálkülönbség lép fel, melyet elektrokinetikus — vagy zeta — potenciálnak nevezünk. Ennek a feszültségkülönbségnek a nagysága és előjele az oldott ionok vagy felületaktív anyagok koncentrációjától erősen függ.

Az oldatnak ezenkívül biztosítania kell azt is, hogy sem a csiszoló berendezés, sem a munkadarabok ne korrodeálódjanak.

Végül az elhasznált kompozíciót tartalmazó szennyvízből egyszerűen kell tudni koaguláltatni a kompozíció komponenseit. Az előbbi szabadalmi leírásokban ismertetett csiszolóanyagok a munkadarab felületéről vízzel nem moshatók le, továbbá az előzőekben felsorolt követelményeknek nem tesznek eleget. Jelenleg a viszkozitás növelésére olyan vízoldható amino- és fenoplasztokat használnak, melyeknek igen kicsi a felületi töltésük. Ezeknek a gyantáknak az alapanyaga karbamid, formaldehid és melamin. Kedvezőtlen tulajdonsága ezeknek a gyantáknak, hogy vizes oldatban nem stabilak, sav, lúg, kloridion, illetve hő hatására nagyon gyorsan tovább polimerizálódnak, s ezzel komoly üzemzavart idézhetnek elő.

Viszkozitásnövelő alkidgyanták használatát javasolja a 2001612. számú NSZK-beli szabadalmi leírás, amelynél a gyantát klór-paraffinnal elegyítik, így egy igen erősen savas, maró és környezetszennyező hatású keverék jön létre, amely a klór-paraffinok vízoldhatatlansága következtében még lemoshatatlan filmet is képez a munkadarabok felületén, amely később például a galvanizálást zavarja.

A viszkozitásnövelő adalékok másik nagy csoportját képezik az aminok, amelyeket általánosán használnak különböző ipari emulziók előállításánál. Ezek közül megemlíthető a 99 599. számú NDK-beli szabadalmi leírásban ismertetett elegy, amelynél dietanol-amin, etilén-diamin, hexametilén-diamin keverékből képezik az emulziót. Az aminok hátránya, hogy igen erősen bázikusak, és ez környezetszennyeződést okozhat, emellett nagy reakcióképességük következtében a környezetben még mérgező hatású termékek is keletkezhetnek belőlük. Kedvezőtlen még az a tulajdonságuk is, hogy a magasabb rendű és nagyobb szénatomszámú aminok vízoldhatatlanok (pl. hexametilén-diamin), s ezek káros, lemoshatatlan filmképződést eredményezhetnek a munkadarabon. Egyéb anyagokhoz képest viszonylag drágák is. Az aminokat tartalmazó emulziók stabilitását nagy mértékben befolyásolhatják a kompozíciókba be-23 kerülő idegen fémionok, ami az alkalmazásuk szempontjából hátrányt . jelent. Ismertek még az olajokból, zsírokból és viaszokból álló hordozó közegek csiszoló kompozíciókhoz, pl. pasztákhoz. Ezek alapvető hátránya, hogy bár sok esetben emulgeálőszerekkel is keverik őket, mégis vízzel lemoshatatlan olajfilmet hagynak vissza· a munkadarabon, amelyek nem távolíthatók el olyan mértékig, hogy a későbbi galvanizálást ne zavarják. További hátrányuk, hogy a felhasznált olaj később mint környezetszennyező hatású hulladék jelentkezik.

Egyes leírások vazelint, orsóolajat, sztearinsavat és palmitinsavat amilalkoholos és etilalkoholos oldatban, a 147 261. számú magyar szabadalmi leírás birkafaggyút és paraffint, az 1 250 579. számú NSZK-beli szabadalmi leírás zsír és gyanta keveréket, a 170 364 számú magyar szabadalmi leírás paraffin, orsóolaj és szintetikus mosószerek keverékét ajánlja csiszoló pasztákhoz hordozó közegként.

Az említett szabadalmi leírásokban ismertetett kompozíciók elektrokémiai tulajdonságai nem megfelelőek, s ezért instabilak. Az elektrokémiailag kedvező felületi töltések kialakítására és korróziógátlásra jelenleg különböző növényi kivonatokat kevernek a kompozíciókba.

Ezek igen bonyolult összetételű, nehezen hozzáférhető és költséges anyagok. Például az ipekakuánagvökérben található sav, emetin (cefelin-metil-éter) és egyéb alkaloidák, melyek mérgező, illetve toxikus hatásúak is.

Az ismert keverékek hátránya költséges voltukon és a nehéz beszerezhetőségen kívül, hogy eddig még nem volt ismert olyan gyártmány, melyhez a kész darabok lemosása céljából ne kellett volna különböző mosószereket adagolni. Másrészt külön korróziógátló inhibitorokat is tartalmazniuk kell. Az ismert gyártmányok vizsgálatakor azt is megállapítottuk, hogy a csiszolásnál a részecskék felületi töltése, ill. az elektrokinetikus potenciálja többször is előjelet vált, és emiatt a csiszolás körülményeinek igen pontos betartása szükséges az üzemzavarok elkerülése végett. Azt a célt tűztük ki, hogy olyan csiszoló kompozíciót állítsunk elő, különösen keménymágnesek és keményfémek csiszolására, amely az előbbiekben ismertetett kompozícióknál kedvezőbb tulajdonságú, stabilabb, nem tartalmaz környezetet szennyező, egészségre ártalmas anyagokat, és a szennyvízből könnyen kicsapható és ismételten felhasználható.

Ezt úgy tudjuk elérni, hogy a viszkozitás növelésére erős felületi töltéssel rendelkező polimert éspedig közepes, móltömegű poliSkrilsavas-nátriumot alkalmazunk.

A felületi töltés stabilizálására pedig 10-18 szénatomszámú zsíralkohol-szulfonátokat és

6-10 szénatomszámú alifás alkoholokat, elő4 nyősen hexanolt vagy izooktil-alkoholt adagolunk a kompozícióba.

A fenti komponenseket tartalmazó csiszoló massza azonos előjelű és erős felületi töltéssel látja el a csiszolásnál szereplő összes anyagot, többek között a csiszolóanyagként alkalmazott elektrokorundot is, s ezáltal megakadályozza annak kiválását és a felületre tapadását.

Csiszolóanyagként 41-255 pm-es szemcseméretű elektrokorundot alkalmazunk.

Célszerű korrózióra hajlamos darabok csiszolása esetén korrózió inhibitorokat — így alkil-piridínium-halogenideket — is hozzákeverni a csiszoló kompozícióhoz.

A találmány tárgya korund tartalmú csiszoló kompozíció, előnyösen keménymágnesek és keményfémek csiszolására. A kompozíció 50-70 tömeg% csiszolóanyag — előnyösen 1-2 Pa.s viszkozitású, 10-15 tömeg% szilárdanyag-tartalmú — 100-500 ezer móltömegű poliakrilsavas-nátrium viszkozitásnövelő adalékot, 0,8-1,5 tömeg% 10-18 szénatomszámú zsíralkohol-szulfonát és 0,3-1,0 tömeg% 6-10 szénatomszámú alifás alkohol (különösen hexanol vagy izooktil-a 1 kohol) felületi töltés stabilizálót, adott esetben 2,5-3,5 tömeg%, előnyösen 3 tömeg%, korrózió inhibitort, így afkil-piridínium-halogenid 10 tömeg%-os alkoholos oldatát és desztillált vagy ioncserélt vizet tartalmaz.

Poliakrilsavas-nátríumként előnyösen hasz nálhatjuk a közepes polimerizáció fokú Solacról T márkanevű készítményt, amely 1-2 Pa.s viszkozitású, 10 tömeg% szilárdanyag-tartalmú vizes oldat. A készítmény molekulatömege akkor a legmegfelelőbb, ha 100-500 ezer között van, mert ekkor aránylag kis szilárdanyag-tartalommal elkészíthető a megfelelő viszkozitású oldat, amely nem koagulálja a csiszoló kompozíciót és csiszolás közben nem csökken le hirtelen a kompozíció viszkozitása sem a molekulák degradációja miatt. A móltömeg adott határok közötti változása nem jelent problémát, mert a nagyobb polimerizáció fokú, ill. nagyobb viszkozitású termék egyszerű hígítással a kellő viszkozitásúra beállítható.

A polimert a, csiszoló készítményünkben ennél kisebb szárazanyag-tartalmú alakban használjuk. Hígításra desztillált vagy ioncserélt vizet alkalmazunk. A hígítást gyors nyírókeverőben végezzük, mivel a polimer kocsonyás, igen sűrű anyag. Ilyen keverőként a DEZ-C, illetve ULTR A-TURR AX^R nevű berendezéseket alkalmazhatjuk.

A fenti típusú keverők és a komponensenként jól megválasztott keverési idők segítségével elérjük, hogy az egyes alkotók jól homogenizálódjanak, illetve egyenletesen abszorbeálódjanak a csiszoló szemcsék felületén.

A szemcsék felületi töltésének stabilizálására zsíralkohol-szulfonátok és alifás al3

-3193927 koholok, előnyösen hexanol vagy izooktil-alkohol elegyét alkalmazzuk.

Zsíralkohol-szulfonátként előnyösen az Evanát B-29 márkanevű terméket használjuk, amely 10-18 szénatomszámú zsíralkohol keverék szulfonátja. Alkalmazhatunk lauril-szulfonátot is, amely pl. IPATEX vagy TEKAPON márkanevű termék.

A csiszolószemcseként használt elektrokorund szemcseméret 41-255 pm közötti. Keménymágnesek csiszolására előnyösen olyan kompozíciót alkalmazunk, amelyben az elektrokorund szemcsenagysága 150-175 pm közötti, és a keményfémek csiszolására használt kompozíció előnyösen 125-150 pm közötti, míg a keményfémlapkák csiszolására használt kom pozíció előnyösen 41-59 pm közötti szemcseelektrokorundot tartalmaz.

A csiszoló kompozíció viszkozitását desztillált vagy ioncserélt vízzel állítjuk be.

A víz ugyanis nem tartalmazhat háromértékű fémionokat. A kész kompozíció viszkozitása 0,3-1,5 Pa.s határok közötti. Keménymágnesekhez előnyösen 0,3-1,0 Pa.s viszkozitású, keményfémekhez előnyösen 0,3-0,5 Pa.s viszkozitású csiszoló kompozíciót alkalmazunk.

Korrózió inhibitorként pedig célszerűen cetil-piridínium-bromid 10 tömeg%-os alkoholos oldatát használjuk.

A találmány szerinti csiszoló kompozíció előállítása során a 3-6,5 tömeg% — előnyösen 1-2 Pa.s viszkozitású, 10-15 tömeg% szilárdanyag-tartalmú — poliakrilsavas-nátrium viszkozításnövelő adalék és szükséges desztillált vagy ioncserélt víz mennyiségének 80 tömeg%-át gyors nyírókeverőben 5-20, előnyösen 10 percig, keverjük, hozzáadunk 0,8-1,5 tömeg% 10-18 szénatomszámú zsíralkohol-szulfonátot. és az elegyet 1-2 percig tovább keverjük, majd 0,3-1,0 tömeg% 6-10 szénatomszámú alifás alkoholt mérünk hozzá, és az elegyet ismét 2-5 percig keverjük, ezután 40-71 tömeg% 41-255 pm közötti szemcseméretű elektrokorundot adagolunk az elegyhez, és az anyagokat még 5-10 percig keverjük, majd a desztillált vagy az ioncserélt víz fennmaradó 20 tömeg%-át adagoljuk, és további 2-3 perces keverést alkalmazunk, ezután adott esetben 2,5-3,5 tömeg% korróziós inhibitort, így alkil-piridínium-halogenid 10%os alkoholos oldatát mérjük az elegyhez, és a keverést 5-7 percig folytatjuk. Kitűnő tulajdonságú, stabil csiszoló kompozíciót állítunk elő. Ezek a kedvező tulajdonságok egyrészt annak köszönhetők, hogy az általunk alkalmazott poliakrilsavas-nátrium igen stabil polimer, polimerizáció foka nem változik (nem történik továbbpolimerizálódás, illetve lebomlás). Másrészt a találmány szerinti kompozíció által előidézett elektrokinetikus potenciál nem vált előjelet a koncentráció változtatásakor. A csiszolás befejezése után az elhasznált kompozíció a szennyvízből könnyen kicsapható (flokulálható) kis 4 mennyiségű, 10-10 tömeg%-os citromsav és BaCl₂ vagy NaCl oldat elegyével.

A csapadék pelyhek a szerves anyag nagy részét is magukban tartják, így a környezetszennyezés minimális. Az anyag regenerálása is igen egyszerű. A kívánt méretű szitán vízzel átmosva a zagyot, a szitamaradék közvetlenül visszavihető a csiszolómaszszába, a szitán átfolyt finom szuszpenzióból pedig mágneses szűrőszeparátorokkal nyerhetők vissza a keményfémek, illetve mágnesek pora, melyek megszárítva ismét visszavihetők a porkohászati eljárásokba. A további maradék csak a jelen eljárás számára túlságosan finommá vált szemcsékből áll, amely azonban polírozó anyagként máshol még felhasználható.

A találmány szerinti csiszoló kompozíciót és annak előállítási eljárásait az alábbi példák kapcsán mutatjuk be.

1. példa g 1,5 Pa.s viszkozitású (100-500 ezer móltömegű) poliakrilsavas-nátriumot (szilárdanyag-tartalom 10 tömeg%) bemérünk egy ULTRA-TURRAX márkanevű gyorskeverőbe. Desztillált vizet öntünk hozzá, kb. 400 ml -t, s az elegyet 10 pereg keverjük. Hozzáadunk 15 g Evanát B 29-et (10-18 szénatomszámú zsíralkohol keverék szulfonátja). Az elegyet 2 percig keverjük, majd bemérünk 10 g hexanolt, és 3 percig folytatjuk a keverést. Hozzáadunk 900 g EKF 100 jelzésű 150-175 pm szemcsenagyságú elektrokorundot, és az anyagokat 8 percig tovább keverjük.

Desztillált vizet öntünk a keverőben levő elegyhez (kb. 100 ml mennyiséget), melylyel az elegy viszkozitását 0,9 Pa.s értékre állítjuk be, és a keverést még 3 percig folytatjuk. Az így előállított (kb. 1000 ml-nyi) csiszoló masszát TICONAL keménymágnes felületi megmunkálására használjuk.

Csiszoláskor a munkadarabra eső nyomás 0,1 MPa és 1 mm³ anyag lecsiszolásához szükséges idő 0,3 sec. A használt csiszolómasszába 10 tömeg% citromsav és 10 tömeg% BaCl₂ oldat elegyét keverjük. A kivált csapadékot szűrőszitára visszük, majd desztillált vízzel átmossuk. A szitán fennmaradt csapadékot újból felhasználjuk csiszoló massza előállításánál. A szűrlet szuszpenzióból pedig mágneses szűrőszeparátorral kinyerjük a mág nesport. Ezt szárítjuk és porkohászati eljárásnál felhasználjuk.

2. példa g 1,5 Pa.s viszkozitású (100-500 ezer móltömegű) poliakrilsavas-nátriumot (márkaneve: Sokarol T, szilárdanyag-tartalma: 10 tömeg%) bemérünk egy ULTRA-TURRAX márkanevű, gyors nyírókeverőbe. Desztillált vizet öntünk hozzá 450 ml-t, s az elegyet

-4193927 percig keverjük. Hozzáadunk 10 g (por· alakú vagy szilárd hatóanyagú) lauril-szulfonátot és az anyagokat 2 percig keverjük.

Ekkor bemérünk 5 g izooktil-alkoholt, és a keverést 4 percig folytatjuk. A keverőbe ezután bemérünk 900 g EKF 120 jelű (125150 pm-es) elektrokorundot, és az anyagokat 10 percig keverjük. Majd desztillált vizet öntve a keverőbe (kb. 100 ml mennyiséget) a massza viszkozitását 0,3 Pa.s viszkozitás értékre állítjuk be, és a keverést további 3 percig folytatjuk. Az elegyhez ezután hozzáöntünk 3 tömeg% cetil-piridínium-bromid 10 tömeg%-os alkoholos oldatából és az anyag keverését még 5 percig folytatjuk. Az így előállított (kb. 1000 ml-nyi) csiszoló kompozíciót keményfémek csiszolására használjuk.

A keményfémek csiszolásánál (leppelésénél) 0,15 MPa felületi nyomást alkalmazunk, és 1 mm³ anyag leválasztásához 0,5 sec idő szükséges.

A használt csiszoló kompozíciót az 1. példában leírtak szerint regeneráljuk.

3. példa

A csiszoló kompozíciót a 2. példában leírtak szerint készítettük, de a 125-150 pm-es szemcseméretű elektrokorund helyett 4159 pm-es elektrokorundot használtunk. Az így nyert csiszoló kompozíciót keményfémlapkák csiszolására használtuk. így a csiszolás sebessége csökkent, de elkerülhető volt a keményfémlapkák vágóélének ívesedése. A nagyobb méretű korund szemcsék a szükséges nagyobb felületi nyomás miatt gyorsan aprózódnak, emiatt a lapka felfutó élén az eredeti méretű szemcsék gyorsabban csiszolnak, mint egy két mm út után az összetöredezett szemcsék. A tökéletes síkra csiszolás úgy oldható meg, hogy valamivel kisebb szemcséket alkalmazunk, mert ezáltal erősen csökken az egyes szemcsékre ható nyomóerő, és így az aprózódás lelassul, de csökken a csiszoíási sebesség is.

Keményfémlapkák leppelésénél (csiszolásánál) 0,2 MPa felületi nyomást alkalmaz8 va, I mm³ anyag leválasztásához szükséges idő 0,8 sec volt.

A csiszoló kompozíció regenerálását az

1. példában leírtak szerint végeztük.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Korund tartalmú, regenerálható, csiszo10 ló kompozíció, előnyösen keménymágnesek és keményfémek csiszolására, azzal jellemezve, hogy a kompozíció összmennyiségére számítva csiszoló komponensként 50-70 tömeg% 41-255 pm szemcsenagyságú elektrokorun15 dót viszkozitásnövelő adalékként 3-6,5 tömeg% — 1-
2. 2 Pá s viszkozitású, 100-500 ezer móitömegű, 10-15 tömeg% szilárdanyagtartalmú — poliakrilsavas-nátriumot, felületi töltés stabilizálóként 0,8-1,5 tömeg% 10-18

   20 szénatomszámú zsíralkohol-szulfonátot és 0,3-1,0 tömeg% — előnyösen 1 tömeg% —

   6-10 szénatomszámú alifás alkohol elegyét, továbbá — adott esetben — korrózió inhibitorként 2,5-3,5 tömeg% — előnyösen 3 tö²^ meg% — cetil-piridínium-halogenid 10 tömeg%-os alkoholos oldatát és 0,3-1,5 Pa.s viszkozitás érték beállításához szükséges mennyiségű desztillált vagy ioncserélt vizet tartalmaz.

   30 2. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy 150-175 — pm szemcseméretű elektrokorundot tartalmaz.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy 125-150 pm szemcse35 méretű elektrokorundot tartalmaz.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy 41-59 — pm szemcseméretű elektrokorundot tartalmaz.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, 40 azzal jellemezve, hogy alifás alkoholként hexánok tartalmaz.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy alifás alkoholként izooktil-alkoholt tartalmaz.

   45 7. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy korrózió inhibitorként 3 tömeg% cetil-piridínium-bromid 10%-os alkoholos oldatát tartalmazza.