JPH0216792B2 - - Google Patents

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JPH0216792B2
JPH0216792B2 JP57088165A JP8816582A JPH0216792B2 JP H0216792 B2 JPH0216792 B2 JP H0216792B2 JP 57088165 A JP57088165 A JP 57088165A JP 8816582 A JP8816582 A JP 8816582A JP H0216792 B2 JPH0216792 B2 JP H0216792B2
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JP
Japan
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dispersion
weight
temperature
calcium
sintering
Prior art date
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Application number
JP57088165A
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Japanese (ja)
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JPS57207672A (en
Inventor
Pii Jaaku Arubin
Jei Seidaa Robaato
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3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Minnesota Mining and Manufacturing Co filed Critical Minnesota Mining and Manufacturing Co
Publication of JPS57207672A publication Critical patent/JPS57207672A/en
Publication of JPH0216792B2 publication Critical patent/JPH0216792B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は砥粒(abrasine grains)、更に特定的
には焼結されたタイプの砥粒に関する。 この出願は1981年12月14日出願された発明の名
称が優れた高ナトリウム及びカルシウムゲル研摩
剤及びその製造方法である米国特許出願第330123
号の一部継続出願であり、上記出願は1981年5月
27日に出願された発明の名称が優れた高カルシウ
ムゾルゲル研摩剤及びその製造方法である同時継
続米国特許出願第267495号の一部継続出願であ
る。 先行技術においては、砥粒特にアルミナの如き
金属酸化物を含有して成る砥粒は従来は該酸化物
を溶融し、続いて冷却した溶融酸化物を破砕して
砥粒を形成することによつて製造された。 もつと最近では、砥粒はアルミナの如き金属酸
化物を焼結することによつて製造された。かかる
砥粒は十分合理的に使用に耐えるが望ましい程長
くは使用に耐えず、更に望ましい程速くは切削し
ない。 研摩剤製品の形態にあり得るセラミツク材料は
無機コロイドゲル(米国特許第2455358号参照)
を使用することによつてセラミツク酸化物粒子を
相互に結合することによつて製造することができ
ることは知られている。コロイド状分散液をゲル
化し、乾燥し、そしてか焼して多孔性セラミツク
材料(たとえば米国特許第4181532号参照)を形
成することも知られている。 純枠な又は混合酸化物の自由に流動する球体は
酸化物水和物を分散させ、続いてゲルを球の形状
とし、続いて焼結することにより製造することも
知られている〔工業的酸化物へのゾル−ゲルプロ
セスの適用、1968年1月13日化学と工業
(“Application of Sol−Gel Processes to
Industrial oxides”、January 13、1968、
Chemistry and Industry)参照〕。 球状又は角状(Angular shapes)のかかる粒
子が研摩剤として使用され得ることは少なくとも
1971年の早い時期に米国において他の人々によつ
ても知られている。米国における他の人々による
かかる従来の知見は英国ハーウエル(Harwell、
England)の英国原子力機関(United Kingdom
Atomic Energy Autority)からカーボランダム
社(Carborundim Company、Ltd)への、次い
で米国のカーボンランダム社の幾人かの人々への
報告書によつて証明される。 最近、非溶融酸化アルミニウムをベースとする
研摩性鉱物その製造方法及び該研摩性鉱物を含有
して成る研磨製品に対して米国特許第4314827号
が発行された。 米国特許第4314827号は、3000オングストロー
ム又はそれより小さい程度の直径を有するランダ
ムに配向した微結晶(crystallites)を有する研
摩性鉱物がアルミナのコロイド状分散液又はヒド
ロゾル及び変性成分をゲル化し、続いてそのゲル
を焼成することによつて製造され得ることが米国
特許第4314827号に一般に開示されている。この
開示は上記鉱物がカルシウム及びアルカリ金属を
含有すべきではないこと(約0.05全重量%より少
なくする)を明らかにしている。この要件によ
り、カルシウム及びアルカリ金属がしばしばそう
であるがアルミナ又は変性成分中に存在する場合
には、複雑な精製方法を使用しなければならな
い。カルシウムは、カルシウムを除去するために
コストのかかる複雑な精製方法が使用されない限
りたとえば、通常の給水源中及びマグネシウム含
有変性成分中に存在している。同様に、ナトリウ
ムは追加の精製工程により除去されない限り多く
のアルミナ中に普通存在している。カルシウム又
はアルカリ金属の存在を許容する方法は上記米国
特許には示唆されておらず、そして高いカルシウ
ム又はアルカリ金属の存在を固有に許可した何ら
の方法も高カルシウム又はアルカリ金属に関して
実際には使用されなかつた。 本発明に従えば、ゲル化された分散液(ゾルゲ
ル)からそのゲルを乾燥し焼結することによつて
セラミツク粒子を形成する方法が提供される。本
本発明の粒子は適当な目的に使用することができ
る。かかる粒子は温度抵抗、強度、硬度、耐摩耗
性及び不活性が望ましい用途に使用され得る。か
かる粒子は、たとえば、骨材(aggregate)、蒸
留カラムにおける充填剤として使用することがで
き、又はかかる粒子の一部の表面多孔性により触
媒支持体として使用することができる。かかる粒
子に対する最も普通の使用は研摩剤としてであ
る。故にかかる粒子は本明細書においては研磨剤
と称されるが、研磨粒子(abrasive particles)
又は砥粒(abrasive grain)なる用語はそれらの
意図する最終用途にかかわりなくかかる粒子を包
含することを意図する。 本発明の方法により得られる砥粒製品は約0.05
重量%より多くのナトリウム+カルシウムを通常
含有するとしても、従来の溶融式アルミルナ研摩
剤よりはるかにすぐれている。砥粒中の高いナト
リウム及びカルシウムは約800℃より低い温度乃
至約1200℃より高い温度の臨界的温度範囲にわた
り乾燥されたゾルゲルの迅速な加熱により許容さ
れる。次いで砥粒は約1200℃より高い温度で焼結
される。 好ましい方法は約2重量%乃至約60重量%酸化
アルミニウム1水和物、金属対アルミニウムの原
子比が1:2乃至1:35、好ましくは1:7乃至
1:25である溶融又は分散した金属含有焼結助
剤、及び分散液中の分散及び溶解した金属含有固
形分の約0.05重量%より高い重量%乃至約1.8重
量%のナトリウム+カルシウムを含有して成る分
散液を調製することを含む。 カルシウム重量%+ナトリウム重量%は好まし
くは0.6より小さく、更に好ましくは0.15より小
さい。カルシウム重量百分率は0乃至約1.8の範
囲であることができ、そしてナトリウム重量百分
率は約0乃至約0.4の範囲であることができる。
カルシウム重量百分率は好ましくは0乃至約0.6
であり、更に好ましくは0乃至約0.15であり、そ
してナトリウム重量百分率は好ましくは0乃至約
0.25であり、更に好ましくは0乃至約0.1である。 分散液を調製した後、それをゲル化しそしてゲ
ルの泡立ち温度(frothing temperature)より低
い温度で乾燥して遊離水を除去する。当業者に知
られた適当な乾燥方法を使用することができる。
本明細書中使用される“乾燥”とは溶媒抽出を包
含する任意の方法により脱水することを意味す
る。次いで乾燥した固形分を破砕して粒
(grains)を形成する。次いで粒を通常約500℃乃
至800℃に加熱する。次いで粒を10分より短い時
間、好ましくは5分より短い時間約1200℃より高
い温度に迅速に加熱する。次いで該粒を3.3g/
cm3以上の(α−アルミナの理論的密度3.96g/cm3
の約85%より高い)密度に焼結するのに十分な時
間約1200℃乃至約1650℃の焼結温度で加熱を続
け、少なくとも焼結温度における加熱の部分は
1300℃より高い温度で行なうのが好ましい。 得られる粒は、先行技術の溶融式アルミナ粒よ
り実質的に良好であり、そして米国特許第
4134827号に記載されている低ナトリウム及び低
カルシウム(約0.05重量%より少ない)を要求す
る先行技術の焼結したゾルゲル砥粒に匹敵し得る
炭素鋼に対する持続した切削速度(sustained
cutting rate)及び耐摩耗性の組合せを有する焼
結されたゾルゲル研摩剤である。“実質的により
良好である”ととは少なくとも1.5倍良好であり、
通常は少なくとも2倍良好な相対的切削性能を意
味する。 本発明は、上記新規な粒を含有して成る結合さ
れ被覆され、不織の(non woven)研摩性物品
も包含する。たとえば、本発明の好ましい砥粒か
ら製造された被覆された研摩剤は該粒が基材から
つり切れるまで高い切削速度を持ち続けるが研摩
性物品により切削される材料の全量は大抵の先行
技術の粒より優れている。 本発明の方法に従えば、上記粒は、約2重量%
乃至約60重量%、通常約10重量%乃至約40重量%
の酸化アルミニウム1水和物(AlOOH)、焼結
助剤中の金属対アルミニウムの原子比が1:2乃
至1:35である溶解した金属含有焼結助剤及びア
ルカリ金属(特にナトリウム)及びカルシウムを
合わせて分散液中の分散及び溶解した固形分の約
1.8重量%まで、そして通常は約0.05重量%より
高い乃至約1.8重量%のアルカリ金属(特にナト
リウム)及びカルシウムを含有して成る液体(好
ましくは水)分散液から製造される。 カルシウム重量百分率+ナトリウム重量百分率
は好ましくは0.6より小さく、更に好ましくは
0.15より小さい。カルシウム重量百分率は0乃至
約1.8の範囲であることができ、ナトリウム百分
率は0乃至約0.4の範囲であることができる。カ
ルシウム重量百分率は好ましくは0乃至約0.6、
更に好ましくは0乃至約0.15であり、ナトリウム
重量百分率は好ましくは0乃至0.25、更に好まし
くは0乃至約0.1である。 分散液中の酸化アルミニウム1水和物の量は通
常分散液の約10乃至約40重量%、好ましくは約15
乃至約35重量%である。本明細書で使用される酸
化アルミニウム1水和物は化学量論的式1/2
(Al2O3x H2O)、式中xは0.5乃至3である、を有
する酸化アルミニウム1水和物を包含することを
意図する。酸化アルミニウム1水和物はベーム石
(boehmite)としても知られている。本明細書に
おいて使用される酸化アルミニウム1水和物はこ
れに限定するものではないが擬ベーム石
(pseudo boehmite)を包含することも意図する。 一般に、分散液中のすべての固形分は好ましく
は溶解した形態又はコロイド状形態にある。分散
液は酸化アルミニウム1水和物と水とを単に混合
することであつてもよい適当な手段によつて形成
される。この液体は殆んど常に水であるが低分子
量アルコールの如き他の液体であつてもよい。高
剪断及び低剪断ミキサを包含する適当な混合装置
を使用することができる。酸の如き分散助剤がし
ばしば使用される。たとえば、酸化アルミニウム
1水和物1モル当り約0.02モル乃至0.25モル、好
ましくは0.05モル乃至約0.15モルのHNO3又は他
の揮発性鉱酸は大巾に分散を助ける。“揮発性鉱
酸”とは、焼結温度より低い温度で分散液、ゲル
又は乾燥したゲルから蒸発するか仕上げられた粒
(finished grain)内においてその残基の
(residues)すべてがそのように蒸発するか又は
酸化物の1部を形成するところの酸を意味する。
かかる酸の例は硝酸、塩酸、酢酸及びギ酸であ
る。 最終分散液中の固形分は50重量%までの酸化ア
ルミニウム1水和物以外の追加の成分、好ましく
はたとえばコロイド状又は溶解した形態にあるシ
リカ、マグネシア、クロミア及び二酸化チタンの
如き化合物、又はコロイド状又は溶解した形態に
あるかかる化合物の先駆体を含有して成ることが
できる。 溶解した又は分散した金属含有焼結助剤は金属
対アルミニウムの原子比が1:2乃至1:35好ま
しくは1:7乃至1:25の割合で分散液に加えら
れる。焼結助剤は分散可能な又は溶解可能な金属
酸化物又は金属酸化物先駆体、即ち乾燥、か焼又
は焼結の間金属酸化物を形成する化合物である。
一般に、焼結助剤は通常酸化マグネシウム、酸化
亜鉛、酸化コバルト又は酸化ニツケルの先駆体で
あり、従つて液体が水である場合には、マグネシ
ウム、亜鉛、ニツケル又はコバルトの水に可溶性
又は分散可能な化合物である。かかる先駆体の特
定の例はこれらの金属の硝酸塩及び塩化物であ
る。これらの金属、特にマグネシウムの硝酸塩は
特に好ましい。焼結助剤はたとえば、塩酸又は硝
酸の如き無機酸の水性溶液に酸化マグネシウム又
は水酸化マグネシウムを加えてマグネシウムの水
溶性塩を形成することによつてその場で製造する
ことができる。焼成助剤は通常は水溶性塩である
が水溶性塩基であつてもよい。 分散液中のナトリウム及びカルシウムは通常分
散液中の他の成分中のカルシウム不純物から自然
に生じる。通常のナトリウム源はアルミナからで
ある。通常のカルシウム源はマグネシウム含有焼
結助剤又は水中の不純物からである。本明細書中
使用される“カルシウム”及び“ナトリウム”は
カルシウム及びナトリウムの電気陽性の性質によ
り殆んど常にカルシウム又はナトリウムイオン、
即ち遊離カルシウム又はナトリウムイオン或いは
イオン的に結合したナトリウム又はカルシウムで
あるところの化学的に結合したカルシウム及びナ
トリウムを意味する。 本発明の方法に従えば相対的に高い量のカルシ
ウム及びナトリウムが分散液中で許容されること
ができ、かくして複雑で高価な精製工程は回避さ
れる。本発明に従えば、ナトリウム及びカルシウ
ムを合わせて約1.8%まで分散液中に存在するこ
とができ、そして従来の溶融式アルミナ粒より優
れた最終砥粒が依然として得られるであろう。ナ
トリウム及びカルシウムを合わせて0.6%より多
くない量で存在することが好ましい。上記した如
き百分率ナトリウム及び、カルシウムは分散液中
の分散及び溶解した金属含有固形分の重量に基づ
く。該百分率は最終研摩剤中の百分率と本質的に
同じである。 分散液を調製した後、それはゲル化される。溶
解又は分散した金属含有焼結助剤、好ましくは硝
酸マグネシウムの上記分散液への添加は通常分散
液をゲル化するのに役立つ。分散液の固形分含有
率が極めて低いならば、液体は分散液がゲル化す
るためには蒸発されなければならないか又は他の
ゲル化方法が、即ちゲル化剤の添加が用いられな
ければならないこともある。 分散液がゲル化した後、これはゲルの泡立ち温
度より低い温度で乾燥されて遊離水を蒸発させ
る。本明細書中に使用される“乾燥した”又は
“乾燥”とは少なくとも90%の遊離(結合してな
い)水が除去されて固形分を形成することを意味
する。“泡立ち温度”とはゲルがゲルにかけられ
た圧力で発泡する又は泡立つ温度である。乾燥は
当業者には公知の手段によつて達成されることが
できる。熱が使用される場合には、乾燥温度は通
常約80℃乃至約120℃である。乾燥時間は存在す
る水又は他の液体の量、乾燥圧力及び乾燥温度に
依存する。乾燥時間は大気圧で通常約1時間乃至
72時間である。得られる乾燥したゲルは通常は、
しかし必らずしもそうではないが半透明な固体、
即ち光線が拡散した形態で通過する固体である。 固体が乾燥した後、それはハンマ又はボールミ
ルの如き適当な手段によつて破砕又は破断されて
粒子(particles)又は粒(grains)を形成する。
固形分を細砕するための適当な手段を使用するこ
とができ、そして“破砕”(crushing)はすべて
のかかる方法を包含することを意図する。 破砕の後、粒は通常、紛質的にすべての水が除
去され、そして粒のすべての成分がセラミツク
(通常金属酸化物)の形態にあるか又はさもなけ
れば蒸発されるまで約500℃乃至約800℃の温度に
通常は加熱される。粒が約250℃乃至約300℃の温
度に達すると、酸残基は追出される(driven
off)。約250℃乃至約800℃、通常約300℃乃至600
℃で本質的にすべての水は通常除去される。これ
に関連して使用された“本質的にすべての”とは
すべての遊離水及び90%を越える給合水が除去さ
れることを意味する。本質的にすべての水を除去
するためのか焼時間は通常約5分乃至約20分であ
る。 乾燥の後及びか焼の後、粒は約1200℃より高い
温度に迅速に加熱される。“迅速に加熱される”
とは良好な切削速度(cutting rate)及び良好な
耐摩耗性を有する研摩剤の形成を可能とするのに
十分速くということを意味する。迅速な加熱は10
分より短い時間に、好ましくは5分より短い時間
に、最も好ましくは1分より短い時間に通常行な
われる。この迅速な加熱工程は相対的に高い量の
カルシウム及びナトリウムを含有するゲル化され
た分散液(ゾルゲル)から優れた砥粒の形成を可
能とする。たとえばバルク以外の形態で、即ちば
らばらに、約1200℃より高く、好ましくは1300℃
より高く予熱された炉への噴射(injection)の
如き粒を迅速に加熱するための適当な手段又は方
法を使用することができる。 か焼工程を省き、その代わりに乾燥後約1200℃
より高い温度に粒を迅速に加熱することは可能で
ある。この特定の処置は或る種の研摩剤を製造す
るのに特に望ましい。 粒を1200℃より高い温度に迅速に加熱して後、
それらは約1200℃乃至約1650℃、好ましくは1250
℃乃至1500℃の焼結温度で理論的密度の約85%よ
り高い密度に粒を焼結するのに十分な焼結時間に
わたつて加熱し続ける。研摩剤が酸化アルミニウ
ムの重量の約6%の酸化マグネシウムを含む主に
酸化アルミニウムである場合には、所望の密度は
立方センチメートル当り約3.3gより大きい。少
なくとも加熱の部分は通常は1300℃より高い温度
で起こる。粒を焼結するのに十分な時間は焼結温
度に依存し、そして通常は約5分乃至約30分であ
るが約5分より短かくてもよく、たとえば約1分
乃至約5分であつてもよい。 直交偏光子(crossed polarizers)によつて約
500X又は700Xで透過光学顕微鏡(transmission
optical microscope)において本発明の方法に従
つて製造された焼結された粒の磨いた薄片を見る
と、アルミナ−6%マグネシアの公称組成を有す
る材料の微細構造は、試料を回転すると単位とし
て消失する公称直径約5000オングストロームから
約200000オングストロームまでの区域(areas)
から成ることが観測される。この例においては消
光は主要な複屈折性α−アルミナ相から生じると
考えられる。これらの区域が単位として消えるた
めには、それらは連続的α−アルミナ粒
(continuous alpha alumina grains)又はより
小さい非ランダムに配向した(n+n−
randomly oriented)アルミナ粒の区域の何れか
でなければならないと考えられる。α−アルミナ
粒が約5000オングストローム乃至約200000オング
ストロームの範囲にある直径を有するか又ははる
かに小さな直径を有するが非ランダムに配向され
ているならば、粒中のカルシウム+ナトリウムを
合わせた重量百分率は0.05より小さくてもよい。 本発明のアルミナ粒の微細構造は、金属酸化物
焼結助剤の分布の均一度において同様な組成の普
通に焼結され又は溶融されたアルミナ粒の微細構
造とは顕著に異なる。先にか焼した材料を焼成す
ると、γ−アルミナ中のマグネシアの原子論的に
均一な分布からの相転移(trans formation)は
アルミナとスピネル(spinel)の顕微鏡的に均一
な緊密な混合物に転移させると考えられる。 砥粒の普通の焼結は、予め存在するα−アルミ
ナ結晶の拡散機構又は液相緻密化機構(liquid
phase densification mechanism)のいずれかに
よる強固化(consolidation)を包含する。ゾル
ゲル研摩剤の焼結は最小拡散を伴なうα−アルミ
ナ及びスピネルへのγ−アルミナの置換性多形相
転移(displasiul polymorphic trans−
formation)を包含することができる。この独特
の相転移は通常焼結温度の顕著な減少をもたら
す。 本発明は本発明の砥粒を具備して成る結合し、
被覆しそして不織の研摩性物品を更に包含する。
一般に、本発明の砥粒は、アルミナと焼結を助け
る金属酸化物と、カルシウムとナトリウムとを合
わせて約1.8重量%まで、通常は約0.05重量%よ
り高い重量%から約1.8重量%まで、好ましくは
約0.6重量%まで、最も好ましくは約0.15重量%
までのカルシウム+ナトリウムとを含有して成る
焼結された砥粒であると言つてもよい。 先に述べた通り、本発明の方法に従つて製造さ
れた好ましい焼結された粒は優れた使用に耐える
特性を有し、更に、高い切削速度を保持し、そし
て大抵の先行技術の粒より大量の炭素鋼ストツク
を除去する。高ナトリウム及びカルシウム含有先
行技術粒は本発明に従つて製造された最善の砥粒
程高い組合わさつた切削速度及び耐摩耗性を持つ
ていない。 前記した如く、本発明の焼結されたゾルゲル研
摩剤は溶融アルミナ研摩剤より良好である炭素鋼
に対する被覆されたデイスクによる相対的切削性
能を有する。本発明の好ましいゾルゲル研摩剤は
従来の溶融アルミナ研摩剤より少なくとも2倍、
通常は少なくとも3倍乃至4倍良好であるかかる
切削速度を有する。相対的切削性能は下記実施例
に定義されそして記載された如くして決定され
る。 下記実施例により本発明を説明するが本発明を
限定するものではない。 実施例 1 先行技術 乾燥した高カルシウムゾルゲルを周囲の温度か
ら1370℃までゆつくりと且つ本質的に均一に加熱
することより成る本質的に先行技術と同様な方法
に従つて高カルシウムゾルゲル砥粒を製造した。
特に、コンデア ヘミー デイスピユラル
(Condea Chemie Dispural )ベーム石
(boemite)10199グラムを水20.5ガロン中に分散
させ、次いで573mlの濃硝酸を加えてゾル(コロ
イド状溶液)を形成した。次いでイソプロピルア
ルコール4150ml中に分散したチタンイソプロポ
キシド73.9g及びナルコ−ケミカル ナルコアー
ジユ 1034A(Nalco−Chemical Nalcoage
1034A)コロイド状シリカ分散液36.5gを上記ゾ
ルに混合した。 硝酸マグヌシウム3162gを水2ガロン中に溶解
し、そして得られる溶液を撹拌しながらゾルに加
えた。ゲル化は殆んど瞬間的に起こつた。撹拌を
約5分間続けた。 次いでゲルを約10cmの深さのプラスチツクトレ
ーに移した。トレーをスチーム加熱式乾燥機に入
れて約60時間かけてゲルを乾燥した。 乾燥したゲルをロールクラツシヤを通過させて
それを−28メツシユ粒状物に減じる。寸法フラク
シヨン−28乃至+48メツシユが篩分けにより分離
された。 乾燥した粒状物を酸化アルミニウム被覆したサ
ガー(saggers)に入れそしてキルンに入れた。
キルンを6時間にわたり1370℃に加熱しそして30
分間1370℃に保持した。キルンをスイツチを切
り、冷却した。得られる焼成された粒は多孔性で
あり、分析したところ0.14重量%のカルシウム含
有率を有していた。密度は理論の85%より少なか
つた。 焼結した粒状物を50粒度(grit)に対する
ANSI 74.18−1977仕様を満足する常用の篩で粒
径分級した。 1つの被覆された研摩材料を加硫した繊維基質
に50粒度の粒を静電被覆することによつて製造し
た。 選ばれた繊維は連(ream)当り公称重量67ポ
ンドを有する研摩銘柄0.030インチ加硫繊維(480
−9×11シート)であつた。 約1:1のホルムアルデヒド対フエノール比を
有する市販の1段階液体フエノール樹脂と17ミク
ロン乃至25ミクロンの平均粒径を有する粉砕石灰
石とから成るメーカー接着剤混合物(maker
adhesive mix)を1:1ネツト重量混合比を使
用して製造した。 次いで上記メーカー混合物を90〓に加熱し、そ
して繊維基質にロール被覆した。連当り約14ポン
ドの接着剤を塗布した。 常用のサンドペーパー製造装置を使用して、50
粒度研摩剤を連当り施される粒約38ポンドで上記
メーカー混合物を支持する繊維に電静気的に投射
した(projected)。 次に研摩性接着剤被覆基質を175〓に1時間そ
して200〓に2時間メーカー棚(maker rack)
において加熱した。乾燥後、次いでサイズ剤被覆
を連当り塗布量約21ポンドで標準ロール被覆法に
より施こした。サイズ剤混合物は同じ1:1フエ
ノール樹脂−充填剤から成つていた。しかしなが
ら、25ミクロンの平均粒径を有する緩衝剤処理し
ない(non−buffered)合成氷晶石を充填剤とし
て使用した。次いで乾燥及び硬化を150〓で1時
間、175〓で4時間及び22〓で16時間被覆された
材料を加熱することにより達成した。 硬化後、常法において8重量%より少ない水分
含有率に上記材料を調湿した。次いでその材料を
均一に曲げそしてダイにより切断して7インチの
円板とした。次いでこれらを工作片
(workpiece)として1018冷間圧延鋼材を使用し
て常用の空気式デイスクグラインダにより評価し
そして砥粒が溶融したアルミナであることを除い
て正確に同じ方法でつくられそして取扱われる対
照デイスクと比較した。この試験においては、研
摩デイスクを標準方法でデイスクグラインダの上
に置き、そして1×2×11インチの工作片をそれ
が10−15゜の角度で1インチの平坦な側でデイス
クに係合するように位置づけた。デイスクを工作
ピースに沿つて前後に通過させた。 この試験における研摩性デイスクを直径7″の硬
質ゴムタイプ バツクアツプ パツド上で公称
5400RPH′で回転させた。試験を30秒であり、そ
の後バーから除去されたストツクを測定し(研削
前の重量−研削後の重量)そして記録した。この
シーケンスは測定した除去されたストツクが研削
間隔当り5グラム又はそれより少なくなるまで続
けられた。試験デイスクに対してこの方法で除去
された全ストツクを対照デイスクに対して除去さ
れた全ストツクと比較した(相対的切削性能)。 高カルシウム(0.14重量%)のゆつくりと加熱
したゾルゲル研摩剤(実質的に先行技術に従う)
は標準の且つ安価な溶融したアルミナ砥粒の切削
性能の97%しか持つていなかつた。 実施例 2 実施例1における如く乾燥した粒状物をゆつく
りと加熱する代わりに、粒状物を約30分間550℃
でか焼し、次いで1390℃のロータリーチユーブ炉
に導入して本発明に従い1200℃より高くそれらを
加熱した。粒状物(粒)を約10分間で1390℃に加
熱しそして約30分間1390℃に保持して粒を焼結し
た。他の点は実施例1と余り変わらなかつた。得
られる焼結した粒を分析したところ0.11重量%の
カルシウム含有率及び3.3を越える比重(理論の
85%より大きい)を有していた。実施例1に記載
の如く試験すると、デイスクは溶融アルミナ砥粒
の切細性能の395%である相対的切削性能を有す
ることが見出された。換言すれば、本発明の粒は
溶融アルミナ砥粒のの切削性能の3.95倍の切削性
能を有していた。 実施例 3 乾燥した粒を550℃の代わりに600℃でか焼した
ことを除いて実質的に実施例2を繰返した。仕上
げられた粒は0.12重量%のカルシウム含有率及び
理論の85%過剰の密度を有することが見出され
た。相対的切削性能は溶融砥粒の性能の4.39倍で
あつた。 実施例 4 濃硝酸1660mlを含有する水1.66ガロン中に720
グラムの水酸化マグネシウムを溶解することによ
つて使用される硝酸マグネシウムを製造すること
を除いて実質的に実施例2を繰返した。得られる
溶液を撹拌しながらゾルに加えた。実施例2にお
ける如く、ゲル化がただちに起こり、そして5分
間撹拌を続けた。 得られる粒は0.08重量%付近のカルシウム含有
率、理論の85%の過剰の密度及び溶融アルミナの
切削性能の約4.5倍の切削性能を有していた。更
に、得られる粒は市販の急冷溶融アルミナ−ジル
コニア粒の切削性能の約24倍の切削性能及び市販
のデイスクにプレコートされた米国特許第
4314827号に記載の低カルシウム及びナトリウム
粒に類似した市販の低カルシウム焼結ゾルゲルア
ルミナ含有粒に匹敵する切削性能を有していた。 実施例 5 高カルシウム及びナトリウムゾルゲル砥粒を本
質的に実施例2に従つて製造した。特に、コンデ
ンヘミ−デイスピユラルベーム石20559gを33.5
ガロンの水に分散させ、次いで2ガロンの水で希
釈した濃工業用銘柄硝酸1250mlをこの分散液に加
えてゾルを形成する(コロイド状溶液)。 硝酸マグネシウム6341gを4ガロンの水に溶解
し、そして得られる溶液を撹拌しながらゾルに加
えた。ゲル化は殆んど瞬間的に起こつた。撹拌を
約5分間続けた。 次いでゲルを2.5cm乃至3.75cmの深さのプラス
チツクトレーに移した。トレーを電気加熱式乾燥
機に入れてゲルを乾燥し、これに約48時間を要し
た。 乾燥したゲルをロールクラツシヤを通してそれ
を−20メツシユ粒状物に減じた。粒径フラクシヨ
ン−20乃至+48メツシユを篩分けにより分離し
た。 粒状物を550℃で約30分間か焼し、次いで
1.2rpmで回転チユーブ炉で約1395℃にて急速に
焼成して本発明に従い1200℃より高い温度にそれ
らを迅速に加熱した。粒状物(粒)を更に10分間
1390℃に加熱した。得られる粒は約0.07重量%の
カルシウム含有率及び0.015重量%のナトリウム
含有率を有していた。密度は理論の85%過剰であ
つた。 焼結した粒状物は36粒度に対するANSI74.18−
1977仕様を満足するように常用の篩で粒径分級さ
れた。 加硫した繊維基質に36粒度粒を静電被覆するこ
とによつて1つの被覆された研摩材料を製造し
た。 選ばれた繊維は連当り公称重量67ポンドを有す
る研摩銘柄0.030インチ加硫繊維(480−9×11シ
ート)であつた。 約1:1のホルムアルデヒド対フエノール比を
有する市販の1段階液体フエノール樹脂と、17ミ
クロン乃至25ミクロンの平均粒径を有する粉砕石
灰石から成るメーカー接着剤混合物を1:1ネツ
ト重量混合比を使用して製造した。 次いで上記メーカー混合物を90〓に加熱し、繊
維基質上にロール被覆した。連当り約23ポンドの
接着剤を塗布した。 常用のサンドペーパー製造装置を使用して、36
粒度研摩剤を連当り施される粒約62ポンドを有す
る上記メーカー混合物を支持する繊維に静電気的
に投射した。 次いで研摩性接着剤被覆基質を前記メーカー棚
において1時間175〓にそして2時間200〓に加熱
した。乾燥後、次に連当りの塗布量約23ポンドで
標準ロール被覆方法によりサイズ剤被覆を施し
た。サイズ剤混合物は同じ1:1フエノール樹脂
−充填剤比から成つていた。次いで被覆した材料
を150〓で1時間、175〓で4時間そして225〓で
16時間加熱することにより乾燥及び硬化を達成し
た。 上記材料を硬化した後、常法により8重量%よ
り少ない水分含有率に調湿した。次いでこの材料
を均一に曲げそしてダイで切断して7インチデイ
スクとした。次にこれらのデイスクの5つを急冷
し焼戻した4140鋼(硬度285−320BHN)を工作
片として使用して常用の空気式デイスクグライン
ダで評価しそして砥粒が溶融アルミナであること
を除いて正確に同じ方法でつくられそして取扱わ
れた対照デイスクと比較した。この試験において
は、研摩デイスクを標準方法によりデイスクグラ
インダ上に置きそして1×2×11インチ工作片を
それが10−15゜の角度で1インチの平坦な側でデ
イスクに係合するように位置づけた。デイスクを
工作片に沿つて前後に通過させた。 この試験において研摩デイスクを直径7″の硬質
ゴムタイプバツクアツプパツド上で公称
5400RPMで回転させた。8ポンドの死重供給力
(dead weight in−feed force)を工作片に作用
させた。試験は30秒行なわれ、その後、バーから
除去されたストツクを測定し(研削前の重量−研
削後の重量)そして記録した。このシーケンスを
測定した除去されたストツクが研削間隔
(grinding interval)当り5g又はそれより少な
くなるまで続けた。試験デイスクに対してこの方
法で除去された全ストツクを対照デイスクに対し
て除去された全ストツクと比較した(相対的切削
性能)。 高カルシウム及びナトリウム(0.07併合重量
%)迅速加速ゾルゲル研摩剤は612gの平均切削
(標準溶融アルミナの切削の殆んど7倍)を有し
ていた。結果を表1に示す。 実施例 6−19 種々の知られた量のカルシウム及びナトリウム
を硝酸マグネシウムの添加の前に分散液に加える
ことを除いて実施例5の方法に従つた。ナトリウ
ム及びカルシウムを硝酸ナトリウム及びカルシウ
ム溶液として加えた。硝酸ナトリウム溶液は
Na2Oとして計算して0.2g/mlと当量の1ml当り
NaNO30.54gを含有しており、硝酸カルシウム
溶液はCaOとして計算して0.2g/mlと当量の1
ml当りCa(NO320.58gを含有していた。結果を
表1に記載する。粒中のカルシウム及びナトリウ
ムは発光分光分析により分析される。粒中の添加
されたカルシウムと実際のカルシウム間の僅かな
変動は硝酸マグネシウム及び水中に存在する追加
のカルシウムによるものと考えられ、そして粒中
の加えられたナトリウム及び実際のナトリウム間
の僅かな変動は粒の成分、特に水中の不純物、及
びか焼及び焼結期間中のナトリウムのいくらかの
蒸発によるものと考えられる。 比較のため、従来の溶融アルミナ粒の平均切削
を表1に示す。
The present invention relates to abrasine grains, and more particularly to abrasine grains of the sintered type. This application is filed on December 14, 1981 and is entitled U.S. Patent Application No. 330123 entitled Superior High Sodium and Calcium Gel Abrasive and Method for Making the Same.
The above application was filed in May 1981.
This is a continuation-in-part of co-pending U.S. Patent Application No. 267,495, filed on the 27th, entitled Superior High Calcium Sol-Gel Abrasive and Method for Making the Same. In the prior art, abrasive grains, particularly abrasive grains containing metal oxides such as alumina, have traditionally been prepared by melting the oxide and subsequently crushing the cooled molten oxide to form abrasive grains. Manufactured with More recently, abrasive grains have been produced by sintering metal oxides such as alumina. Such abrasive grains are reasonably usable, but do not last as long as desired, and furthermore do not cut as fast as desired. Ceramic materials that may be in the form of abrasive products include inorganic colloidal gels (see U.S. Pat. No. 2,455,358).
It is known that ceramic oxide particles can be produced by bonding them to each other by using . It is also known to gel, dry, and calcinate colloidal dispersions to form porous ceramic materials (see, eg, US Pat. No. 4,181,532). Free-flowing spheres of pure or mixed oxides are also known to be produced by dispersing oxide hydrates, followed by shaping the gel into spheres, followed by sintering [industrial Application of Sol-Gel Processes to Oxides, January 13, 1968
“Industrial oxides”, January 13, 1968,
(See Chemistry and Industry). It is at least possible that such particles of spherical or angular shapes can be used as abrasives.
Also known by others in the United States as early as 1971. Such previous findings by others in the United States were confirmed by Harwell, UK.
United Kingdom Atomic Energy Agency (England)
This is evidenced by a report from Atomic Energy Autority to Carborundim Company, Ltd, and then to several people at Carbonundim Company, Ltd. in the United States. Recently, U.S. Pat. No. 4,314,827 was issued for a process for making an abrasive mineral based on non-fused aluminum oxide and an abrasive product containing the abrasive mineral. U.S. Pat. No. 4,314,827 discloses that an abrasive mineral having randomly oriented crystallites having diameters on the order of 3000 angstroms or less gels a colloidal dispersion or hydrosol of alumina and a modified component, and then It is generally disclosed in US Pat. No. 4,314,827 that the gel can be made by firing the gel. This disclosure makes clear that the mineral should not contain calcium and alkali metals (less than about 0.05% total weight). This requirement requires the use of complex purification methods when calcium and alkali metals are present in the alumina or modified components, as they often are. Calcium is present, for example, in common water supplies and in magnesium-containing modified components unless costly and complex purification methods are used to remove the calcium. Similarly, sodium is commonly present in many aluminas unless removed by additional purification steps. No methods that allow for the presence of calcium or alkali metals are suggested in the above US patents, and any methods that inherently allow for the presence of high calcium or alkali metals have not been used in practice with high calcium or alkali metals. Nakatsuta. In accordance with the present invention, a method is provided for forming ceramic particles from a gelled dispersion (sol-gel) by drying and sintering the gel. The particles of the present invention can be used for any suitable purpose. Such particles can be used in applications where temperature resistance, strength, hardness, abrasion resistance, and inertness are desired. Such particles can be used, for example, as aggregates, fillers in distillation columns, or as catalyst supports due to the superficial porosity of some of such particles. The most common use for such particles is as an abrasive. Such particles are therefore referred to herein as abrasives, but are also referred to as abrasive particles.
The term abrasive grains is intended to encompass such particles regardless of their intended end use. The abrasive product obtained by the method of the present invention is approximately 0.05
They are far superior to conventional fused alumina abrasives, even though they typically contain more sodium + calcium by weight. High sodium and calcium in the abrasive grains are tolerated by rapid heating of the dried sol-gel over a critical temperature range of less than about 800°C to greater than about 1200°C. The abrasive grains are then sintered at a temperature greater than about 1200°C. A preferred method is from about 2% to about 60% by weight aluminum oxide monohydrate, with a molten or dispersed metal having an atomic ratio of metal to aluminum of 1:2 to 1:35, preferably 1:7 to 1:25. preparing a dispersion comprising a sintering aid containing sintering aid, and greater than about 0.05% to about 1.8% sodium plus calcium by weight of the dispersed and dissolved metal-containing solids in the dispersion. . Calcium weight %+sodium weight % is preferably less than 0.6, more preferably less than 0.15. Calcium weight percentage can range from 0 to about 1.8, and sodium weight percentage can range from about 0 to about 0.4.
Calcium weight percentage is preferably from 0 to about 0.6
and more preferably from 0 to about 0.15, and the sodium weight percentage is preferably from 0 to about
0.25, more preferably 0 to about 0.1. After the dispersion is prepared, it is gelled and dried below the gel's freezing temperature to remove free water. Any suitable drying method known to those skilled in the art can be used.
As used herein, "drying" means dehydrating by any method including solvent extraction. The dried solids are then crushed to form grains. The grains are then heated, usually to about 500°C to 800°C. The grains are then rapidly heated to a temperature above about 1200° C. for less than 10 minutes, preferably less than 5 minutes. Then, 3.3g/
cm3 or more (theoretical density of α-alumina 3.96g/ cm3
Continue heating at a sintering temperature of about 1200°C to about 1650°C for a period sufficient to sinter to a density (greater than about 85% of
Preferably it is carried out at a temperature higher than 1300°C. The resulting grains are substantially better than prior art fused alumina grains and are
4,134,827, which requires low sodium and calcium (less than about 0.05 wt%)
It is a sintered sol-gel abrasive with a combination of cutting rate) and wear resistance. “Substantially better” means at least 1.5 times better;
Usually means at least twice as good relative cutting performance. The present invention also encompasses bonded, coated, non-woven abrasive articles comprising the novel particles described above. For example, coated abrasives made from the preferred abrasive grains of the present invention continue to have high cutting speeds until the grains are suspended from the substrate, whereas the total amount of material cut by the abrasive article is lower than that of most prior art materials. Better than grains. According to the method of the invention, the particles are about 2% by weight.
From about 60% by weight, usually from about 10% to about 40% by weight
aluminum oxide monohydrate (AlOOH), a dissolved metal-containing sintering aid with an atomic ratio of metal to aluminum in the sintering aid of 1:2 to 1:35, and alkali metals (especially sodium) and calcium. The total amount of dispersed and dissolved solids in the dispersion is approximately
It is prepared from a liquid (preferably aqueous) dispersion comprising up to 1.8% by weight, and usually greater than about 0.05% to about 1.8% by weight, of alkali metals (particularly sodium) and calcium. Calcium weight percentage + sodium weight percentage is preferably less than 0.6, more preferably
Less than 0.15. Calcium weight percentage can range from 0 to about 1.8 and sodium percentage can range from 0 to about 0.4. The calcium weight percentage is preferably from 0 to about 0.6;
More preferably, it is from 0 to about 0.15, and the sodium weight percentage is preferably from 0 to 0.25, and even more preferably from 0 to about 0.1. The amount of aluminum oxide monohydrate in the dispersion is usually about 10 to about 40% by weight of the dispersion, preferably about 15% by weight of the dispersion.
to about 35% by weight. As used herein, aluminum oxide monohydrate has the stoichiometric formula 1/2
( Al2O3.xH2O ), where x is from 0.5 to 3 , is intended to be included. Aluminum oxide monohydrate is also known as boehmite. As used herein, aluminum oxide monohydrate is also intended to include, but is not limited to, pseudo boehmite. Generally, all solids in the dispersion are preferably in dissolved or colloidal form. The dispersion is formed by any suitable means, which may be simply by mixing aluminum oxide monohydrate and water. This liquid is almost always water, but may also be other liquids such as low molecular weight alcohols. Any suitable mixing equipment can be used, including high shear and low shear mixers. Dispersing aids such as acids are often used. For example, about 0.02 mole to 0.25 mole, preferably 0.05 mole to about 0.15 mole of HNO 3 or other volatile mineral acid per mole of aluminum oxide monohydrate greatly aids in dispersion. "Volatile mineral acid" means a mineral acid that evaporates from a dispersion, gel, or dried gel at a temperature below the sintering temperature, or that all of its residues are dissolved as such in the finished grain. means an acid that evaporates or forms part of an oxide.
Examples of such acids are nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid and formic acid. The solids content in the final dispersion is up to 50% by weight of additional components other than aluminum oxide monohydrate, preferably compounds such as silica, magnesia, chromia and titanium dioxide in colloidal or dissolved form, or colloids. may contain precursors of such compounds in solid or dissolved form. The dissolved or dispersed metal-containing sintering aid is added to the dispersion in a metal to aluminum atomic ratio of 1:2 to 1:35, preferably 1:7 to 1:25. Sintering aids are dispersible or soluble metal oxides or metal oxide precursors, ie compounds that form metal oxides during drying, calcination or sintering.
In general, the sintering aid is usually a precursor of magnesium oxide, zinc oxide, cobalt oxide or nickel oxide, so that when the liquid is water, the magnesium, zinc, nickel or cobalt is soluble or dispersible in water. It is a chemical compound. Particular examples of such precursors are nitrates and chlorides of these metals. Nitrates of these metals, especially magnesium, are particularly preferred. Sintering aids can be prepared in situ, for example, by adding magnesium oxide or hydroxide to an aqueous solution of an inorganic acid such as hydrochloric acid or nitric acid to form a water-soluble salt of magnesium. The firing aid is usually a water-soluble salt, but may also be a water-soluble base. Sodium and calcium in the dispersion usually arise naturally from calcium impurities in other components in the dispersion. A common source of sodium is from alumina. Common sources of calcium are from magnesium-containing sintering aids or impurities in the water. As used herein, "calcium" and "sodium" almost always refer to calcium or sodium ions, due to the electropositive nature of calcium and sodium.
That is, it means chemically bound calcium and sodium, which is free calcium or sodium ions or ionically bound sodium or calcium. According to the method of the invention relatively high amounts of calcium and sodium can be tolerated in the dispersion, thus avoiding complex and expensive purification steps. According to the present invention, sodium and calcium together can be present in the dispersion up to about 1.8% and will still yield a final abrasive grain superior to conventional fused alumina grains. Preferably, sodium and calcium are present in a combined amount of no more than 0.6%. The percentages of sodium and calcium as noted above are based on the weight of dispersed and dissolved metal-containing solids in the dispersion. The percentage is essentially the same as the percentage in the final abrasive. After preparing the dispersion, it is gelled. Addition of a dissolved or dispersed metal-containing sintering aid, preferably magnesium nitrate, to the dispersion usually serves to gel the dispersion. If the solids content of the dispersion is very low, either the liquid must be evaporated or other gelling methods must be used in order for the dispersion to gel, i.e. the addition of a gelling agent. Sometimes. After the dispersion gels, it is dried at a temperature below the foaming temperature of the gel to evaporate free water. As used herein, "dry" or "dried" means that at least 90% of the free (unbound) water has been removed to form a solid. "Foaming temperature" is the temperature at which the gel foams or bubbles under the pressure applied to the gel. Drying can be accomplished by means known to those skilled in the art. If heat is used, the drying temperature is usually about 80°C to about 120°C. Drying time depends on the amount of water or other liquid present, drying pressure and drying temperature. Drying time is usually about 1 hour at atmospheric pressure.
It is 72 hours. The resulting dry gel is usually
But not necessarily a translucent solid,
That is, it is a solid body through which light rays pass in a diffused form. After the solid has dried, it is crushed or fractured to form particles or grains by suitable means such as a hammer or ball mill.
Any suitable means for comminuting the solids may be used, and "crushing" is intended to encompass all such methods. After crushing, the grains are typically heated at about 500°C until all water has been removed and all components of the grains are in the form of ceramics (usually metal oxides) or otherwise evaporated. It is usually heated to a temperature of about 800°C. When the grain reaches a temperature of about 250°C to about 300°C, acid residues are driven
off). About 250℃ to about 800℃, usually about 300℃ to 600℃
C. essentially all the water is usually removed. "Essentially all" as used in this context means that all free water and more than 90% of the feed water are removed. Calcination times to remove essentially all water are typically about 5 minutes to about 20 minutes. After drying and after calcination, the grains are rapidly heated to a temperature above about 1200°C. “Heats quickly”
By this we mean fast enough to allow the formation of an abrasive with good cutting rates and good wear resistance. 10 for quick heating
It is usually carried out for less than a minute, preferably for less than 5 minutes, and most preferably for less than 1 minute. This rapid heating step allows the formation of superior abrasive grains from gelled dispersions (sol-gels) containing relatively high amounts of calcium and sodium. For example, in a form other than in bulk, i.e. in pieces, above about 1200°C, preferably at 1300°C.
Any suitable means or method for rapidly heating the grains can be used, such as injection into a higher preheated furnace. Skip the calcination process and instead dry at approximately 1200℃
It is possible to quickly heat the grains to higher temperatures. This particular procedure is particularly desirable for producing certain abrasives. After rapidly heating the grains to a temperature higher than 1200℃,
They range from about 1200°C to about 1650°C, preferably 1250°C.
Continue heating for a sufficient sintering time to sinter the grains to a density greater than about 85% of the theoretical density at a sintering temperature of 1500°C to 1500°C. When the abrasive is primarily aluminum oxide with about 6% magnesium oxide by weight of aluminum oxide, the desired density is greater than about 3.3 grams per cubic centimeter. At least the heating portion typically occurs at temperatures above 1300°C. The sufficient time to sinter the grains depends on the sintering temperature and is typically from about 5 minutes to about 30 minutes, but may be less than about 5 minutes, such as from about 1 minute to about 5 minutes. It may be hot. With crossed polarizers, approx.
Transmission light microscope at 500X or 700X
When looking at polished thin sections of sintered grains produced according to the method of the invention under an optical microscope, the microstructure of the material with a nominal composition of alumina-6% magnesia disappears as a unit when the sample is rotated. Areas with a nominal diameter of approximately 5,000 angstroms to approximately 200,000 angstroms
It is observed that it consists of In this example, extinction is believed to result from the predominant birefringent α-alumina phase. For these areas to disappear as a unit, they must be either continuous alpha alumina grains or smaller non-randomly oriented (n+n-
It is thought that the area must be somewhere in the area of alumina grains (randomly oriented). If the alpha-alumina grains have a diameter in the range of about 5,000 angstroms to about 200,000 angstroms, or have a much smaller diameter but are non-randomly oriented, the combined weight percentage of calcium + sodium in the grains is May be smaller than 0.05. The microstructure of the alumina grains of the present invention differs significantly from that of conventionally sintered or fused alumina grains of similar composition in the uniformity of the distribution of metal oxide sintering aids. Upon firing of the previously calcined material, a phase transition from an atomically homogeneous distribution of magnesia in γ-alumina to a microscopically homogeneous intimate mixture of alumina and spinel occurs. It is thought that the Ordinary sintering of abrasive grains is achieved by a diffusion mechanism or a liquid phase densification mechanism of pre-existing α-alumina crystals.
phase densification mechanism). Sintering of sol-gel abrasives is a displasiul polymorphic trans-
formation). This unique phase transition usually results in a significant reduction in sintering temperature. The present invention provides a combination comprising the abrasive grains of the present invention,
Coated and nonwoven abrasive articles are further included.
Generally, the abrasive grains of the present invention contain up to about 1.8 weight percent, typically greater than about 0.05 weight percent, to about 1.8 weight percent of alumina, metal oxides that aid in sintering, and calcium and sodium. Preferably up to about 0.6% by weight, most preferably about 0.15% by weight
It can be said that the abrasive grains are sintered abrasive grains containing calcium and sodium. As previously stated, the preferred sintered grains produced according to the method of the present invention have excellent serviceability properties, furthermore, retain high cutting speeds and are superior to most prior art grains. Eliminate large amounts of carbon steel stock. High sodium and calcium containing prior art grains do not have as high a combined cutting speed and wear resistance as the best abrasive grains made in accordance with the present invention. As mentioned above, the sintered sol-gel abrasives of the present invention have better relative cutting performance with coated discs on carbon steel than fused alumina abrasives. Preferred sol-gel abrasives of the present invention are at least twice as effective as conventional fused alumina abrasives.
Typically, such cutting speeds are at least three to four times better. Relative cutting performance is determined as defined and described in the Examples below. The following examples illustrate the present invention, but are not intended to limit the invention. Example 1 Prior Art High calcium sol gel abrasive grains were prepared according to essentially the same method as the prior art, consisting of slowly and essentially uniformly heating a dry high calcium sol gel from ambient temperature to 1370°C. Manufactured.
In particular, the Condair Hemy Dispiral
(Condea Chemie Dispural) 10,199 grams of boemite were dispersed in 20.5 gallons of water and then 573 ml of concentrated nitric acid was added to form a sol (colloidal solution). Then 73.9 g of titanium isopropoxide dispersed in 4150 ml of isopropyl alcohol and Nalco-Chemical Nalcoage 1034A were added.
1034A) 36.5 g of colloidal silica dispersion were mixed into the above sol. 3162 grams of magnesium nitrate was dissolved in 2 gallons of water and the resulting solution was added to the sol with stirring. Gelation occurred almost instantaneously. Stirring was continued for approximately 5 minutes. The gel was then transferred to a plastic tray approximately 10 cm deep. The tray was placed in a steam heated dryer and the gel was dried for about 60 hours. Pass the dried gel through a roll crusher to reduce it to -28 mesh granules. Size fractions -28 to +48 mesh were separated by sieving. The dried granules were placed in aluminum oxide coated saggers and placed in the kiln.
Heat the kiln to 1370°C for 6 hours and
It was held at 1370°C for minutes. The kiln was switched off and allowed to cool. The resulting calcined grains were porous and analyzed to have a calcium content of 0.14% by weight. The density was 85% less than theory. Sintered granules to 50 grit
Particle size classification was performed using a conventional sieve meeting ANSI 74.18-1977 specifications. One coated abrasive material was prepared by electrostatic coating of 50 grain size particles onto a vulcanized fibrous matrix. The fibers chosen were abrasive grade 0.030 inch vulcanized fibers (480
-9 x 11 sheets). A manufacturer adhesive mixture consisting of a commercially available one-stage liquid phenolic resin having a formaldehyde to phenol ratio of approximately 1:1 and ground limestone having an average particle size of 17 microns to 25 microns.
Adhesive mix) was prepared using a 1:1 net weight mix ratio. The above manufacturer's mixture was then heated to 90°C and roll coated onto the fiber substrate. Approximately 14 pounds of adhesive was applied per ream. Using regular sandpaper making equipment, 50
A grain size abrasive was electrostatically projected onto the fibers supporting the above manufacturer's mixture at approximately 38 pounds of grain applied in a barrage. Then apply the abrasive adhesive coated substrate to 175〓 for 1 hour and 200〓 for 2 hours on maker rack.
It was heated at After drying, a size coating was then applied using standard roll coating techniques at approximately 21 pounds per coat. The sizing mixture consisted of the same 1:1 phenolic resin-filler. However, non-buffered synthetic cryolite with an average particle size of 25 microns was used as the filler. Drying and curing was then accomplished by heating the coated material for 1 hour at 150 degrees, 4 hours at 175 degrees, and 16 hours at 22 degrees. After curing, the material was conditioned in conventional manner to a moisture content of less than 8% by weight. The material was then uniformly bent and die cut into 7 inch discs. These were then evaluated in a conventional pneumatic disc grinder using 1018 cold rolled steel as the workpiece and made and handled in exactly the same manner except that the abrasive grain was molten alumina. compared to a control disc. In this test, an abrasive disc is placed on a disc grinder in a standard manner and a 1 x 2 x 11 inch workpiece is engaged to the disc with the 1 inch flat side at a 10-15 degree angle. It was positioned as such. The disk was passed back and forth along the work piece. The abrasive disc in this test was a hard rubber type with a diameter of 7". Nominal on the back-up pad.
Rotated at 5400 RPH′. The test was 30 seconds after which the stock removed from the bar was measured (weight before grinding - weight after grinding) and recorded. This sequence was continued until the measured stock removed was 5 grams per grinding interval or less. The total stock removed in this manner for the test disc was compared to the total stock removed for the control disc (relative cutting performance). High calcium (0.14% by weight) loose and heated sol-gel abrasive (substantially in accordance with the prior art)
had only 97% of the cutting performance of standard and inexpensive fused alumina abrasives. Example 2 Instead of slowly heating the dried granules as in Example 1, the granules were heated to 550° C. for approximately 30 minutes.
After calcining, they were heated in accordance with the invention above 1200°C by introduction into a rotary tube furnace at 1390°C. The granules were heated to 1390°C for about 10 minutes and held at 1390°C for about 30 minutes to sinter the grains. Other points were not much different from Example 1. Analysis of the resulting sintered grains revealed a calcium content of 0.11% by weight and a specific gravity exceeding 3.3 (theoretical).
>85%). When tested as described in Example 1, the disc was found to have a relative cutting performance that was 395% of the cutting performance of fused alumina abrasive. In other words, the grains of the present invention had a cutting performance 3.95 times that of the fused alumina abrasive grains. Example 3 Example 2 was substantially repeated except that the dried grains were calcined at 600°C instead of 550°C. The finished grain was found to have a calcium content of 0.12% by weight and a density of 85% over theory. The relative cutting performance was 4.39 times that of fused abrasive. Example 4 720 in 1.66 gallons of water containing 1660 ml of concentrated nitric acid
Example 2 was substantially repeated except that the magnesium nitrate used was prepared by dissolving grams of magnesium hydroxide. The resulting solution was added to the sol with stirring. As in Example 2, gelation occurred immediately and stirring was continued for 5 minutes. The resulting grains had a calcium content around 0.08% by weight, a density 85% over theoretical, and a cutting performance about 4.5 times that of fused alumina. Furthermore, the resulting grains have a cutting performance approximately 24 times that of commercially available quenched fused alumina-zirconia grains, and have a cutting performance that is approximately 24 times that of commercially available quenched fused alumina-zirconia grains.
It had comparable cutting performance to commercially available low calcium sintered sol-gel alumina-containing grains similar to the low calcium and sodium grains described in No. 4,314,827. Example 5 High calcium and sodium sol-gel abrasive grains were prepared essentially according to Example 2. In particular, 33.5 grams of condensed hemi-dispiral Boehmite (20,559 g)
Disperse in 1 gallon of water and then add 1250 ml of concentrated technical grade nitric acid diluted in 2 gallons of water to the dispersion to form a sol (colloidal solution). 6341 grams of magnesium nitrate was dissolved in 4 gallons of water and the resulting solution was added to the sol with stirring. Gelation occurred almost instantaneously. Stirring was continued for approximately 5 minutes. The gel was then transferred to a 2.5 cm to 3.75 cm deep plastic tray. The tray was placed in an electrically heated dryer to dry the gel, which took approximately 48 hours. The dried gel was passed through a roll crusher to reduce it to -20 mesh granules. The particle size fraction -20 to +48 mesh was separated by sieving. The granules were calcined at 550℃ for about 30 minutes and then
They were rapidly heated in accordance with the present invention to temperatures above 1200°C by rapid firing at about 1395°C in a rotary tube furnace at 1.2 rpm. Granules (granules) for another 10 minutes
Heated to 1390°C. The resulting granules had a calcium content of approximately 0.07% by weight and a sodium content of 0.015% by weight. The density was 85% over theory. Sintered granules meet ANSI74.18− for 36 grain size
The grain size was classified using conventional sieves to meet the 1977 specifications. One coated abrasive material was produced by electrostatically coating 36 grain size particles onto a vulcanized fibrous matrix. The fiber chosen was an abrasive grade 0.030 inch vulcanized fiber (480-9 x 11 sheets) having a nominal weight of 67 pounds per ream. Using a 1:1 net weight mix ratio, a manufacturer's adhesive mixture consisting of a commercially available one-stage liquid phenolic resin having a formaldehyde to phenol ratio of approximately 1:1 and ground limestone having an average particle size of 17 microns to 25 microns was used. Manufactured by The above manufacturer's mixture was then heated to 90°C and roll coated onto the fiber substrate. Approximately 23 pounds of adhesive was applied per ream. Using regular sandpaper making equipment, 36
A particle size abrasive was electrostatically projected onto the fibers supporting the above manufacturer's mixture having approximately 62 pounds of grain applied in a barrage. The abrasive adhesive coated substrate was then heated on the manufacturer's shelf to 175° for 1 hour and 200° for 2 hours. After drying, a size coating was then applied using standard roll coating techniques at approximately 23 pounds per ream. The sizing mixture consisted of the same 1:1 phenolic resin-filler ratio. The coated material was then heated at 150° for 1 hour, 175° for 4 hours, and 225° for 1 hour.
Drying and curing was achieved by heating for 16 hours. After the material had been cured, it was conditioned to a moisture content of less than 8% by weight in a conventional manner. The material was then uniformly bent and die cut into 7 inch disks. Five of these discs were then evaluated in a conventional pneumatic disc grinder using rapidly cooled and tempered 4140 steel (hardness 285-320 BHN) as workpieces and were accurate except that the abrasive grains were fused alumina. compared to a control disk made and treated in the same manner. In this test, an abrasive disk is placed on a disk grinder in a standard manner and a 1 x 2 x 11 inch workpiece is positioned so that it engages the disk with the 1 inch flat side at a 10-15 degree angle. Ta. The disk was passed back and forth along the work piece. In this test, the abrasive disc was nominally mounted on a 7" diameter hard rubber type backup pad.
Rotated at 5400RPM. A dead weight in-feed force of 8 pounds was applied to the workpiece. The test was run for 30 seconds, after which the stock removed from the bar was measured (weight before grinding - weight after grinding) and recorded. This sequence was continued until the measured stock removed was 5 g per grinding interval or less. The total stock removed in this manner for the test disc was compared to the total stock removed for the control disc (relative cutting performance). The high calcium and sodium (0.07 combined weight percent) rapidly accelerated sol-gel abrasive had an average cut of 612 g (almost 7 times that of standard fused alumina). The results are shown in Table 1. Examples 6-19 The method of Example 5 was followed except that various known amounts of calcium and sodium were added to the dispersion prior to the addition of magnesium nitrate. Sodium and calcium were added as sodium and calcium nitrate solutions. Sodium nitrate solution is
Calculated as Na 2 O, equivalent to 0.2 g/ml per ml
Contains 0.54g of NaNO 3 , and the calcium nitrate solution has an equivalent of 0.2g/ml as CaO.
It contained 0.58 g of Ca(NO 3 ) 2 per ml. The results are listed in Table 1. Calcium and sodium in the grains are analyzed by optical emission spectroscopy. The slight variation between added and actual calcium in the granules is believed to be due to the magnesium nitrate and additional calcium present in the water, and the slight variation between added and actual sodium in the granules. is believed to be due to impurities in the grain components, especially water, and some evaporation of sodium during the calcination and sintering period. For comparison, the average cutting of conventional fused alumina grains is shown in Table 1.

【表】 実施例 20 粒を先行技術実施例1と同様な方法でゆつくり
と焼成したことを除いて実施例7、11及び15を繰
返した。特に、粒を定置キルン中で周囲の温度か
ら1500℃へ16時間にわたり続いて1500℃で30分間
ゆつくりと加熱した。得られる研摩剤は非常に品
質が劣つているので切削データを得ることはでき
なかつた。 前記実施例は本発明の方法に従つて製造された
高カルシウム及びナトリウムゾルゲル砥粒の切削
性能の優れていることを明らかに示し、そして乾
燥した高カルシウム及びナトリウムゾルゲルを焼
結温度に迅速に加熱する工程が先行技術における
如く省かれる場合には得られる粒は劣つた粒であ
ることを示す。
Table: Example 20 Examples 7, 11 and 15 were repeated except that the grains were slowly calcined in a manner similar to Prior Art Example 1. Specifically, the grains were slowly heated in a stationary kiln from ambient temperature to 1500°C for 16 hours followed by 30 minutes at 1500°C. The quality of the resulting abrasive was so poor that no cutting data could be obtained. The above examples clearly demonstrate the superior cutting performance of high calcium and sodium sol-gel abrasive grains produced according to the method of the present invention, and the dry high calcium and sodium sol-gel is rapidly heated to sintering temperature. If this step is omitted as in the prior art, the grains obtained represent inferior grains.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) 約2重量%乃至約60重量%の酸化アルミ
ニウム1水和物、焼結助剤中の金属対該酸化ア
ルミニウム1水和物中のアルミニウムの原子比
が1:2乃至1:35である溶解した金属含有焼
結助剤及び分散液中に分散及び溶解した金属含
有固形分の約0.05重量%より高い乃至約1.8重
量%のナトリウム+カルシウムを含有して成る
分散液を調製し、ただしカルシウム重量百分率
は0乃至約1.8であり、ナトリウム重量百分率
は0乃至約0.4であるものとし、 (b) 該分散液をゲル化し、 (c) ゲル化した分散液をそのゲルの泡立ち温度よ
り低い温度で乾燥して遊離水を蒸発させ、 (d) 乾燥した固形分を破砕して粒を形成し、 (e) 該粒をか焼し、 (f) 該粒を10分より短い時間約1200℃より高い温
度に迅速に加熱し、そして (g) 約1200℃乃至約1650℃の焼結温度で3.3g/
cm3以上の密度に焼結するのに十分な焼結時間該
粒を加熱し続けることより成る研摩剤粒子を形
成する方法。 2 (a) 約2重量%乃至約60重量%の酸化アルミ
ニウム1水和物;焼結助剤中の金属対該酸化ア
ルミニウム1水和物中のアルミニウムの原子比
が1:2乃至1:35である溶解した金属含有焼
結助剤及び分散液中の分散及び溶解した金属含
有固形分の約0.05重量%より高い乃至約1.8重
量%のナトリウム+カルシウムを含有して成る
分散液を調製し、ただしカルシウム重量百分率
は0乃至約1.8であり、ナトリウム重量百分率
は0乃至約0.4であるものとし、 (b) 該分散液をゲル化し、 (c) ゲル化した分散液をそのゲルの泡立ち温度よ
り低い温度で乾燥して遊離水を蒸発させ、 (d) 乾燥した固形分を破砕して粒を形成し、 (e) 該粒を10分間より短い時間約1200℃より高い
温度に迅速に加熱し、そして (f) 約1200℃乃至約1650℃の焼結温度で3.3g/
cm3以上の密度に焼結するのに十分な焼結時間に
わたり該粒を加熱し続けることより成る研摩剤
粒子を形成する方法。 3 (a) 約2重量%乃至約60重量%の酸化アルミ
ニウム1水和物;焼結助剤中の金属対該酸化ア
ルミニウム1水和物中のアルミニウムの原子比
が1:2乃至1:35である溶解した金属含有焼
結助剤及び分散液中の分散及び溶解した金属含
有固形分の約1.8重量%までのナトリウム+カ
ルシウムを含有して成る分散液を調整し、ただ
しカルシウム重量百分率は0乃至約1.8であり、
ナトリウム重量百分率は0乃至約0.4であるも
のとし、 (b) 該分散液をゲル化し、 (c) ゲル化した分散液をそのゲルの泡立ち温度よ
り低い温度で乾燥して遊離水を蒸発させ、 (d) 乾燥した固形分を破砕して粒を形成し、 (e) 該粒を10分間より短い時間約1200℃より高い
温度に迅速に加熱し、 (f) 約1200℃乃至約1650℃の焼結温度で3.3g/
cm3以上の密度に焼結するのに十分な焼結時間に
わたり該粒を加熱し続けることより成る、約
5000オングストローム乃至約200000オングスト
ロームの直径を有するα−アルミナ粒を有する
研摩剤を形成する方法。 4 上記の迅速に加熱する工程の前に該粒をか焼
する工程を更に含む特許請求の範囲第3項記載の
方法。 5 (a) 約2重量%乃至約60重量%の酸化アルミ
ニウム1水和物;焼結助剤中の金属対該酸化ア
ルミニウム1水和物中のアルミニウムの原子比
が1:2乃至1:35である溶解した金属含有焼
結助剤及び分散液中の分散及び溶解した金属含
有固形分の約1.8重量%までのナトリウム+カ
ルシウムとを含有して成る分散液を調製し、た
だしカルシウム重量百分率は0乃至約1.8であ
り、ナトリウム重量百分率は0乃至約0.4であ
るものとし、 (b) 該分散液をゲル化し、 (c) ゲル化した分散液をそのゲルの泡立ち温度よ
り低い温度で乾燥して遊離水を蒸発させ、 (d) 乾燥した固形分を破砕して粒を形成し、 (e) 該粒を10分間より短い時間約1200℃より高い
温度に迅速に加熱し、 (f) 約1200℃乃至約1650℃の焼結温度で3.3g/
cm3以上の密度に焼結するのに十分な焼結時間に
わたり該粒を加熱し続けることより成る非ラン
ダムに配向したα−アルミナ粒を有する研摩剤
を形成する方法。 6 上記の迅速に加熱する工程の前に、該粒をか
焼する工程を更に含む特許請求の範囲第5項記載
の方法。 7 該焼結助剤がマグネシウム、亜鉛、ニツケル
又はコバルトの水溶性化合物である特許請求の範
囲第1〜6項の何れかに記載の方法。 8 (a) 約2重量%乃至約60重量%の酸化アルミ
ニウム1水和物;焼結助剤中の金属対該酸化ア
ルミニウム1水和物中のアルミニウムの原子比
が1:2乃至1:35である溶解した金属含有焼
結助剤及び分散液中の分散及び溶解した金属含
有固形分の約0.05重量%より高い乃至約1.8重
量%のナトリウム+カルシウムを含有して成る
分散液を調製し、ただしカルシウム重量百分率
は0乃至約1.8であり、ナトリウム重量百分率
は0乃至約0.4であるものとし、 (b) 該分散液をゲル化し、 (c) ゲル化した分散液をそのゲルの泡立ち温度よ
り低い温度で乾燥して遊離水を蒸発させ、 (d) 乾燥した固形分を破砕して粒を形成し、 (e) 該粒をか焼し、 (f) 該粒を10分間より短い時間約1200℃より高い
温度に迅速に加熱し、 (g) 約1200℃乃至約1650℃の焼結温度で3.3g/
cm3以上の密度に焼結するのに十分な焼結時間に
わたり該粒を加熱し続けることより成る方法に
従つて製造された焼結された研摩剤粒子組成
物。 9 (a) 約2重量%乃至約60重量%の酸化アルミ
ニウム1水和物;焼結助剤中の金属対該酸化ア
ルミニウム1水和物中のアルミニウムの原子比
が1:2乃至1:35である溶解した金属含有焼
結助剤及び分散液中の分散及び溶解した金属含
有固形分の約0.05重量%より高い乃至約1.8重
量%のナトリウム+カルシウムを含有して成る
分散液を調製し、ただしカルシウム重量百分率
は0乃至約1.8であり、ナトリウム重量百分率
は0乃至約0.4であるものとし、 (b) 該分散液をゲル化し、 (c) ゲル化した分散液をそのゲルの泡立ち温度よ
り低い温度で乾燥して遊離水を蒸発させ、 (d) 乾燥した固形分を破砕して粒を形成し、 (e) 該粒を10分間より短かい時間約1200℃より高
い温度に迅速に加熱し、そして (f) 約1200℃乃至約1650℃の焼結温度で3.3g/
cm3以上の密度に焼結するのに十分な焼結時間に
わたり該粒を加熱し続けることより成る方法に
従つて製造された焼結された研摩剤粒子組成
物。 10 アルミナ、金属酸化物及び約1.8重量%ま
でのナトリウム+カルシウムを含有して成り、た
だしカルシウム重量百分率は0乃至約1.8であり、
そしてナトリウム重量百分率は0乃至約0.4であ
るものとする研摩剤粒子。
[Scope of Claims] 1 (a) from about 2% to about 60% by weight of aluminum oxide monohydrate, wherein the atomic ratio of metal in the sintering aid to aluminum in the aluminum oxide monohydrate is 1; 0.05% to about 1.8% by weight of the metal-containing solids dispersed and dissolved in the dispersion. preparing a dispersion having a calcium weight percent of 0 to about 1.8 and a sodium weight percent of 0 to about 0.4; (b) gelling the dispersion; drying at a temperature below the foaming temperature of the gel to evaporate free water; (d) crushing the dried solids to form granules; (e) calcining the granules; rapidly heated to a temperature above about 1200°C for less than 10 minutes, and (g) 3.3 g/g at a sintering temperature of about 1200°C to about 1650°C.
A method of forming abrasive particles comprising continuing to heat the particles for a sintering time sufficient to sinter the particles to a density greater than or equal to cm 3 . 2 (a) from about 2% to about 60% by weight of aluminum oxide monohydrate; the atomic ratio of metal in the sintering aid to aluminum in the aluminum oxide monohydrate is from 1:2 to 1:35; preparing a dispersion comprising a dissolved metal-containing sintering aid and from greater than about 0.05% to about 1.8% by weight of the dissolved metal-containing solids dispersed in the dispersion; provided that the calcium weight percentage is from 0 to about 1.8 and the sodium weight percentage is from 0 to about 0.4; (b) the dispersion is gelled; and (c) the gelled dispersion is heated above the foaming temperature of the gel. (d) crushing the dried solids to form granules; (e) rapidly heating the granules to a temperature greater than about 1200° C. for less than 10 minutes; , and (f) 3.3g/at a sintering temperature of about 1200°C to about 1650°C.
A method of forming abrasive particles comprising continuing to heat the particles for a sufficient sintering time to sinter the particles to a density of cm 3 or higher. 3 (a) from about 2% to about 60% by weight of aluminum oxide monohydrate; the atomic ratio of metal in the sintering aid to aluminum in the aluminum oxide monohydrate from 1:2 to 1:35; A dispersion was prepared comprising a dissolved metal-containing sintering aid and a dispersion of sodium plus calcium up to about 1.8% by weight of the dissolved metal-containing solids, with the exception that the calcium weight percentage was 0. to about 1.8,
(b) gelling the dispersion; (c) drying the gelled dispersion at a temperature below the foaming temperature of the gel to evaporate free water; (d) crushing the dry solids to form granules; (e) rapidly heating the granules to a temperature greater than about 1200°C for less than 10 minutes; 3.3g/at sintering temperature
continuing to heat the grains for a sufficient sintering time to sinter to a density of at least 3 cm3.
A method of forming an abrasive having alpha-alumina grains having a diameter of 5,000 angstroms to about 200,000 angstroms. 4. The method of claim 3, further comprising the step of calcining the grains before said rapid heating step. 5 (a) from about 2% to about 60% by weight of aluminum oxide monohydrate; the atomic ratio of metal in the sintering aid to aluminum in the aluminum oxide monohydrate from 1:2 to 1:35; A dispersion was prepared comprising a dissolved metal-containing sintering aid and up to about 1.8% by weight of the dispersion and dissolved metal-containing solids of sodium+calcium in the dispersion, where the calcium weight percentage was (b) gelling the dispersion; (c) drying the gelled dispersion at a temperature below the foaming temperature of the gel; (d) crushing the dried solids to form granules; (e) rapidly heating the granules to a temperature greater than about 1200°C for less than 10 minutes; (f) 3.3g/at sintering temperature of 1200℃ to approx. 1650℃
A method of forming an abrasive having non-randomly oriented alpha-alumina grains comprising continuing to heat the grains for a sufficient sintering time to sinter the grains to a density greater than or equal to cm3 . 6. The method of claim 5, further comprising the step of calcining the grains before said rapid heating step. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the sintering aid is a water-soluble compound of magnesium, zinc, nickel, or cobalt. 8 (a) from about 2% to about 60% by weight of aluminum oxide monohydrate; the atomic ratio of metal in the sintering aid to aluminum in the aluminum oxide monohydrate is from 1:2 to 1:35. preparing a dispersion comprising a dissolved metal-containing sintering aid and from greater than about 0.05% to about 1.8% by weight of the dissolved metal-containing solids dispersed in the dispersion; provided that the calcium weight percentage is from 0 to about 1.8 and the sodium weight percentage is from 0 to about 0.4; (b) the dispersion is gelled; and (c) the gelled dispersion is heated above the foaming temperature of the gel. (d) crushing the dried solids to form granules; (e) calcining the granules; (f) drying the granules for a period of less than 10 minutes; (g) 3.3g/g at a sintering temperature of about 1200°C to about 1650°C;
A sintered abrasive particle composition made according to a method comprising continuing to heat the particles for a sufficient sintering time to sinter to a density of cm 3 or higher. 9 (a) from about 2% to about 60% by weight of aluminum oxide monohydrate; the atomic ratio of metal in the sintering aid to aluminum in the aluminum oxide monohydrate is from 1:2 to 1:35; preparing a dispersion comprising a dissolved metal-containing sintering aid and from greater than about 0.05% to about 1.8% by weight of the dissolved metal-containing solids dispersed in the dispersion; provided that the calcium weight percentage is from 0 to about 1.8 and the sodium weight percentage is from 0 to about 0.4; (b) the dispersion is gelled; and (c) the gelled dispersion is heated above the foaming temperature of the gel. drying at a low temperature to evaporate free water; (d) crushing the dried solids to form granules; and (e) rapidly heating the granules to a temperature above about 1200°C for a period of less than 10 minutes. and (f) 3.3g/at a sintering temperature of about 1200°C to about 1650°C.
A sintered abrasive particle composition made according to a method comprising continuing to heat the particles for a sufficient sintering time to sinter to a density of cm 3 or higher. 10 comprising alumina, metal oxides and up to about 1.8% by weight of sodium plus calcium, with the weight percentage of calcium being from 0 to about 1.8;
and an abrasive particle having a sodium weight percentage of 0 to about 0.4.
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