JP2019511986A - 溶融アルミナ−ジルコニア粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
ZrO2:16〜30%、ただしHfO2<2%、
Al2O3:100%となる残部、
Cr2O3:≧0.2%、好ましくは>0.4%、
TiO2:≧0.5%、
Cr2O3+TiO2:<7%、
他の元素:<3%、ただしSiO2+CaO+MgO<1.5%
を示す溶融粒子によって達成される。
ZrO2:16〜30%、ただしHfO2<2%、
Al2O3:100%となる残部、
Cr2O3:0.2〜0.4%、
TiO2:0.5〜6%、
他の元素:<3%、ただしSiO2+CaO+MgO<1.5%
を示す。
・ZrO2含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは17%超、好ましくは18%超、好ましくは19%超、好ましくは20%超、好ましくは21%超、好ましくは22%超、及び/又は好ましくは29%未満、好ましくは28%未満、好ましくは27%未満である。
・Cr2O3含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは0.5%超、及び/又は6.5%未満、好ましくは6%未満、好ましくは5.5%未満、好ましくは5%未満、好ましくは4%未満、好ましくは3.8%未満、好ましくは3.6%未満、好ましくは3.4%未満、好ましくは3.2%未満、好ましくは3%未満、好ましくは2.8%未満、好ましくは2.6%未満、好ましくは2.4%未満、好ましくは2.2%未満、好ましくは2%未満、好ましくは1.9%未満、好ましくは1.8%未満、好ましくは1.7%未満、好ましくは1.6%未満、好ましくは1.5%未満である。
・好ましい実施形態では、TiO2含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは0.6%超、好ましくは0.7%超、好ましくは0.8%超、好ましくは0.9%超、好ましくは1%超、及び/又は6.5%未満、好ましくは6%未満、好ましくは5.8%未満、好ましくは5.6%未満、好ましくは5.4%未満、好ましくは5.2%未満、好ましくは5%未満、好ましくは4.8%未満、好ましくは4.6%未満、好ましくは4.4%未満、好ましくは4.2%未満、好ましくは4%未満、好ましくは3.8%未満、好ましくは3.6%未満、好ましくは3.4%未満、好ましくは3.2%未満、好ましくは3%未満、好ましくは2.9%未満、好ましくは2.8%未満、好ましくは2.7%未満、好ましくは2.6%未満、好ましくは2.5%未満である。
・好ましい実施形態では、Cr2O3+TiO2合計含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは0.9%超、好ましくは1%超、好ましくは1.2%超、好ましくは1.4%超、及び/又は6.8%未満、好ましくは6.6%未満、好ましくは6.4%未満、好ましくは6.2%未満、好ましくは6%未満、好ましくは5.8%未満、好ましくは5.6%未満、好ましくは5.4%未満、好ましくは5.2%未満、好ましくは5%未満、好ましくは4.8%未満、好ましくは4.6%未満、好ましくは4.4%未満、好ましくは4.2%未満、好ましくは4%未満、好ましくは3.8%未満、好ましくは3.6%未満、好ましくは3.4%未満、好ましくは3.3%未満、好ましくは3.2%未満、好ましくは3%未満である。
・一実施形態では、酸化物を基準とした重量百分率で、TiO2含有量は、好ましくは4%超、好ましくは4.5%超、好ましくは5%超、及び/又は6.5%未満、好ましくは6%未満であり、Cr2O3+TiO2合計含有量は、好ましくは4.4%超、好ましくは4.8%超、好ましくは5%超、好ましくは5.5%超、好ましくは5.8%超、及び/又は6.9%未満、好ましくは6.6%未満、好ましくは6.4%未満である。
・「他の元素」の含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは2.8%未満、好ましくは2.5%未満、好ましくは2.3%未満、好ましくは2%未満、好ましくは1.5%未満、好ましくは1%未満である。特に、
SiO2含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは1.4%未満、好ましくは1.3%未満、好ましくは1.2%未満、好ましくは1%未満、好ましくは0.8%未満、好ましくは0.6%未満であり、好適にはそれによって粒子の性能が向上し、及び/又は
MgO含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは0.5%未満、好ましくは0.4%未満、好ましくは0.3%未満、好ましくは0.2%未満であり、及び/又は
CaO含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは0.5%未満、好ましくは0.4%未満、好ましくは0.3%未満、好ましくは0.2%未満であり、及び/又は
Na2O含有量は、酸化物を基準とした重量百分率で、好ましくは0.1%未満、好ましくは0.05%未満、好ましくは0.03%未満、好ましくは0.01%未満であり、好適にはそれによって粒子の性能が向上し、及び/又は
SiO2+CaO+MgO合計含有量は、好ましくは1.3%未満、好ましくは1%未満、好ましくは0.8%未満、好ましくは0.6%未満、好ましくは0.5%未満である。
・他の元素は好ましくは不純物である。
・酸化物含有量は、粒子の重量を基準とした重量百分率で、好ましくは90%超、好ましくは95%超、好ましくは98%超、好ましくは99%超である。
・炭素C含有量は、溶融粒子の重量を基準とした重量百分率で、好ましくは0.01%超、好ましくは0.03%超、好ましくは0.05%超、及び/又は0.6%未満、好ましくは0.5%未満、好ましくは0.4%未満、好ましくは0.3%未満である。
a)出発材料を混合して原料を形成する段階、
b)融解材料が得られるまで上記原料を融解する段階、
c)上記融解材料を凝固させる段階、
d)任意には、特に段階c)で粒子が得られない場合に、固体塊を粉砕して粒子粉体を得る段階、
e)任意には、粒径選別段階
を含む方法にも関する。
・本発明に係る粒子の酸化物の含有量は、業界の慣例に従って、対応する化学成分の各々を最も安定な酸化物の形態で表したものの合計含有量をいい、亜酸化物及び任意には窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物、炭窒化物又はそれらの金属種も包含される。炭素は「他の元素」の一部をなし、その含有量はCO2含有量として表される。
・「不純物」という用語は、出発原料と共に必然的に導入される不可避成分を意味する。特に、ナトリウムその他のアルカリ金属、鉄及びバナジウムの酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物、炭窒化物並びにこれらの金属種からなる群の一部を形成する化合物は不純物である。例として、CaO、MgO又はNa2Oが挙げられる。酸化ハフニウムは不純物とはみなされない。
・酸化物の「前駆体」という用語は、本発明に係る粒子又は粒子混合物の製造時に酸化物をもたらすことのできる成分をいう。
・「溶融粒子」又はさらに広義に「溶融製品」という用語は、冷却による融解材料の凝固によって得られる固体粒子(又は製品)を意味する。
・「融解材料」は、原料の加熱によって液体となった物体であって、幾つかの固体粒子を含んでいてもよいが、その物体に構造を与えるには不十分な量でしか含まないものをいう。その形状を保持するため、融解材料は容器に収容しておく必要がある。本発明に係る酸化物系の溶融製品は通常1400℃超で融解させることによって得られる。
・粉体の10%粒径(D10)、50%粒径(D50)及び99.5%粒径(D99.5)は、粉体粒子の累積粒子径分布曲線において、粒子径を昇順に分類したときに、それぞれ10%、50%及び99.5%の重量百分率に相当する粒子径である。例えば、粉体粒子の10重量%はD10未満の粒径を有し、粒子の90重量%はD10より大きい粒径を有する。%粒径(パーセンタイル)は、レーザー粒子径分布測定装置を用いた粒子径分布を用いて求めることができる。
・「最大粒径」は、粉体の99.5%粒径(D99.5)をいう。
・「メジアン粒径」は50%粒径、すなわち、粒子集団を同重量の第1集団と第2集団とに分割する粒径であり、これらの第1集団及び第2集団は、それぞれ、メジアン粒径よりも大きい粒径又はメジアン粒径よりも小さい粒径を示す粒子のみを含む。
・本明細書では、別途記載しない限り、粒子の組成は、すべて、粒子の酸化物の全重量を基準とした重量百分率で示す。
以下の説明は示を目的としたものにすぎず、本発明を限定するものではない。
・Alteo社からAR75という商品名で市販されている、アルミナ含有量99.4%超及び酸化ナトリウム含有量2500ppm未満のアルミナ粉体、
・平均ジルコニア含有量85%超、平均5%のシリカを含み、アルミナ含有量10%未満、酸化ハフニウム含有量2%未満、その他の酸化物含有量1%未満、最大粒径13mmのジルコニア粉体、
・Traxys FrancePraから「Rutile Sand Premium Grade」として市販されている、TiO2含有量>95%、粒子の80重量%が106μm未満の粒径を有する酸化チタン粉体、
・Lanxess社からBayoxide(登録商標)C GN−Rという商品名で市販されている、Cr2O3含有量98.5重量%超の顔料用酸化クロム粉体、
・Altichem社から市販されている、1〜4mm径のピッチコークス。
a)出発材料を混合して原料を形成し、
b)容積80リットル及び直径0.8mの容器と黒鉛電極を備えるエルー型の単相アーク炉において、145〜150Vの電圧、1700Aの電流及び1.7kWh/kg仕込材料の特定の電気エネルギーで、融解し、
c)米国特許第3993119号に記載されているような、金属薄板間に注湯するための装置によって、融解材料を急冷して、固体塊をなす完全に固化した板を得て、
d)段階c)で固体塊を粉砕して、粒子粉体を得て、
e)500〜600μmの粒子を分級によって選別する。
100×(実施例の製品のS比−対照例の製品のS比)/(対照例の製品のS比)
式中、対照例は、実施例1については比較例1又は比較例2であり、実施例2については比較例3又は比較例4であり、実施例3については比較例5又は比較例6である。
100×(対照例の製品のPmax−実施例の製品のPmax)/(対照例の製品のPmax)
式中、対照例は、S比の向上率の決定の場合と同様に、比較例1、比較例2、比較例3、比較例4、比較例5又は比較例6である。試験中に研削ホイールによって発生する最大力Pmaxの減少率(%)が正で大きい値であるのが望ましい。
100×(実施例の製品のtmax−対照例の製品のtmax)/(対照例の製品のtmax)
式中、対照例は、S比の向上率の決定の場合と同様に、比較例1、比較例2、比較例3、比較例4、比較例5又は比較例6である。研削ホイールの寿命tmaxの向上率(%)が正で大きい値であるのが望ましい。
・S比が対照例の製品と同一又は大きく、
・発生する最大力Pmaxが対照例の製品に比して5%以上減少し、
・研削ホイールの寿命tmaxが対照例の製品に比して6%以上向上しているときに、
S比と、機械加工試験中に研削ホイールによって発生する最大力Pmaxと、研削ホイールの寿命tmaxとの良好な妥協点が存在すると考える。
Claims (17)
- 酸化物を基準とした重量百分率で以下の化学分析値:
ZrO2:16〜30%、ただしHfO2<2%、
Al2O3:100%となる残部、
Cr2O3:≧0.2%、
TiO2:≧0.5%、
Cr2O3+TiO2:<7%、
他の元素:<3%、ただしSiO2+CaO+MgO<1.5%
を示す溶融粒子。 - Cr2O3>0.4%である、請求項1に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、Cr2O3含有量が4%以下であり、かつTiO2含有量が6%以下である、請求項1又は請求項2に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、ZrO2含有量が18%超、及び/又はCr2O3含有量が0.5%超、及び/又はTiO2含有量が0.8%超である、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、ZrO2含有量が20%超、及び/又はTiO2含有量が1%超である、請求項4に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、ZrO2含有量が29%未満、及び/又はCr2O3含有量が3.2%未満、及び/又はTiO2含有量が4.4%未満である、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、ZrO2含有量が27%未満、及び/又はCr2O3含有量が2.2%未満、及び/又はTiO2含有量が2.8%未満である、請求項6に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、Cr2O3+TiO2合計含有量が1.5%超及び3.3%未満である、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、TiO2含有量が4%超及び6.5%未満であり、Cr2O3+TiO2合計含有量が4.4%超及び好ましくは6.9%未満である、請求項1に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、他の元素の含有量が2%未満、好ましくは1%未満である、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の粒子。
- SiO2+CaO+MgO含有量が1%未満、好ましくは0.8%未満である、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、SiO2含有量が1%未満、及び/又はMgO含有量が0.5%未満、及び/又はCaO含有量が0.5%未満、及び/又はNa2O含有量が0.1%未満である、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の粒子。
- 酸化物を基準とした重量百分率で、SiO2含有量が0.8%未満、及び/又はMgO含有量が0.3%未満、及び/又はCaO含有量が0.3%未満、及び/又はNa2O含有量が0.05%未満である、請求項12に記載の粒子。
- 重量百分率で、請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の粒子を80%超含む粒子混合物。
- 結合剤によって互いに結合され、かつ支持体上に結合又は堆積された粒子を含む研磨工具であって、上記粒子の少なくとも一部が請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の粒子である、研磨工具。
- 請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の粒子を80%超含む、請求項15に記載の研磨工具。
- 研削ホイールの形態である、請求項15又は請求項16に記載の研磨工具。
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