JPH02293372A - 焼結されたセラミック成形体、その使用法及びその製造法 - Google Patents

焼結されたセラミック成形体、その使用法及びその製造法

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JPH02293372A
JPH02293372A JP2097453A JP9745390A JPH02293372A JP H02293372 A JPH02293372 A JP H02293372A JP 2097453 A JP2097453 A JP 2097453A JP 9745390 A JP9745390 A JP 9745390A JP H02293372 A JPH02293372 A JP H02293372A
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Herwig Winkler
ヘルビヒ・ビンクラー
Peter Janz
ペーター・ヤンツ
Georg Gottschamel
ゲオルク・ゴットシャメル
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Treibacher Chemische Werke AG
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C04B35/1115—Minute sintered entities, e.g. sintered abrasive grains or shaped particles such as platelets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はα−Ａｌ２Ｏ３をベースとした焼結されたセ
ラミック成形体、特に砥粒、その使用法及びその製造法
に関する。
［従来の技術］ α−アルミナをベースとした成形体の、焼結による製造
は公知である。この場合、成形はドライ・プレッシング
、塑性物質の押出成形、濃縮された懸濁液のスリップ鋳
込従って乾燥等により行なわれる。成形された杯土を焼
結前又は焼結後に細粉化することによって、角張った粒
子が出来、該粒子は砥拉としても用いられる。
α−ＡＩ２０１をベースとした焼結された成形体用の原
料として、通常、酸化アルミニウムすなわちアルミナ又
は水酸化アルミニウムが用いられる。
例えば、米国特許公報第３３７７　１　７６号には、異
種の酸化物に僅かに添加されたＡ　Ｉ　２　０　Ｎから
成るセラミック成形体の製造が記載されており、この場
合、１μｍ以ドの粒度を有するアルミナが原料としてプ
レスされる。
米国特許公報第４７８６２９２号には、アルミナと高分
散可能なα一酸化アルミニウムの一水和物との混合物か
ら成る焼結された砥粒の製造が記載されており、この場
合、種々の金属の酸化物の１重量９６までの添加の例が
挙げられる。
欧州特許公開公報第０３０４６１６号はアルミナをベー
スとして表面処理が施された砥粒、特に高分散Ａｌ，Ｏ
．．で表面処理がなされた砥粒に関する。しかし、該処
理の唯一の目的は、吸湿性及び親水性層の塗布によって
高い表面伝導率を達成することである。上記公開公報に
は、硬さに及ぼす影響は記述されていない。
欧州特許公開公報第０２６３８１０号はαＡ　ｌ　２　
０　＊をベースとした微品質の砥粒の製造に関する。こ
の場合、原料として高分散可能なα一酸化アルミニウム
の一水和物が用いられる。
欧州特許公開公報第（Ｊ２９３１６３号はアルミナ・ゾ
ルから成る砥粒の製造に関する。該アルミナ・ゾルは、
性質改溌のための仮焼後に、塩溶液で含浸される。用い
られる塩は金属化合物であり、該金属化合物は次の加熱
の際に金属酸化物に変わって、マトリックスと反応する
。
米国特許公報第４００７０２０号は多孔質のセラミック
成形体に高い剛性を持たせる方法に関する。これが生じ
るのは、主として、加熱の際に酸化物に変わる無機クロ
ム化合物の溶液で多孔質の構造を含浸することによって
である。該含浸は数回繰り返され、この場合、最後の処
置として、リン酸による含浸を行なうことができる。
しかし、こうしたすべてのセラミック成形体は、研磨デ
ィスクで砥粒として用いられる場合に、ディスク製造の
際に用いられるガラス状のセラミックバインダーと非常
な反応性を小し、粒子の表向は焼成の際にバインダーと
反応して、「軟化」され、従って粒子表面の硬さが低下
するとともに、研磨効率も下がる。
［発明が解決しようとする目的］ この発明の課題は、セラミックバインダーを用いた結合
によっても研磨された表面の性質が著し《悪化しない砥
粒を提供することである。
他の３題は粒子表面の硬さの低下を防市するとともに、
研磨の性質を改善することである。
［課題を解決するための千段］ 上記の課題は、ガラス状のセラミックバインダーで結合
された成形体がその中心部から縁部にかけての硬さの低
下が１　８　０　０　Ｎ／＋ａｍ２以ド、好ましくはＩ
ＯＯＯＮ／ｎ＋ｎノ以下、特に５００Ｎ／１２以下であ
ることにより解決される。それは粒子の中心部から縁部
にかけての硬さの低下が、研磨の性質にとって特に不利
であると確認されたからである。従って、本発明のセラ
ミック成形体によって、極めて大きな研磨効率が達成さ
れ、粒度が０．０５乃至１．５ｍｍ，特に０，２乃至１
■であることが特に好ましいと明らかになった。
更に、この発明は研磨ディスク等を製造するための、焼
結されたセラミック成形体の使用法に関する。
この場合、本発明に基づき、成形体はガラス状のセラミ
ックバインダーによって結合されている。
こうして製造された研磨ディスクは最高の研磨効率を得
る。
この発明の他の観点は、α−Ａ１２Ｏ３．をべ一スとし
たセラミック成形体を焼結過程によって製造するｂ゜法
である。該ｈ゜法は、予め焼結した成形体を真空中で脱
気し、次いで該成形体を０．５μｍ以下、好ましくは０
．０５μｍ以下、特に０．０２μｍ以ドという固形物の
粒度を有する水性懸濁液で処理した後、余分な懸濁液を
除去し、こうして処置した成形体を乾燥して、新たに焼
結することを特徴とする。
驚くべきことに、既にほぼ密に焼結された成形体を高分
散可能なα一酸化アルミニウムの一水和物の懸濁液で処
理することによって、粒子表面における所望の硬さの低
下が焼成後に結合とともに著しくなることが確認された
。
公知の焼結されたセラミック成形体は多かれ少なかれ大
きな残存する多孔性を有している。セラミックの研磨デ
ィスクにこの様な成形体を用いる場合には、残ｆｊする
多孔性は研磨の性質に悪影響を及ぼす。ガラスバインダ
ーとして用いられる低融点の酸化物はディスクの焼成の
際に液相を形成し、砥粒の孔内に入り込む。これによっ
て、外層において及び粒界に沿ってアルミナが著しく化
学的に腐食される。この結果、研磨の際に作用する粒子
表面の硬さがひどく低下する。
乾燥及び焼結の際に気孔内で硬化する懸濁液で気孔を浸
潤することにより、セラミックバインダの液相が粒子の
組織に入り込んで、粒子を軟化することがもはやできな
い。
浸潤は、原則的には、まだ開気孔を有するどの焼結され
た成形体においても行なうことができる。
懸濁液としては、０．５乃至１μｍの大きさの気孔に入
り込むのに十分に低い粘性を有し、且つ固形物としてα
一酸化アルミニウムの一水和物及び／又はアルミナ及び
／又は水酸化アルミニウムを含白′する懸濁液であれば
どれも適当である。懸濁された粒子の粒度は、気孔をで
きる限り完全に充填するために、０．０５μｍ以下がよ
く、酸を懸濁液に添加することも好ましいことが判明し
た。
また懸濁液の固形物の含量は５乃至３０重一％、好まし
くは１０乃至２５重二９６であることも判明した。
上記浸潤は成形体を懸濁液中で液浸し粗いフィルタで濾
別することによって行なってもよい。又ミキサー内でも
粒子に懸濁液を噴霧することもてきる。いずれの場合に
も気孔を懸濁液で十分に充填できるように、粒子を脱気
することは好ましい。
仝分な懸濁液を除去した後、成形体を乾燥する。
この場合、成形体の重二の増加は、粘性と粒度に従って
例えば１５重量％近くなる。乾燥された生成物は場合に
よっては注意深く細粉化される。それは、懸濁液の残部
によってくっついてしまった粒了を離すためである。次
いで、濾別され乾燥された拉了を１１００乃至１４００
℃の温度で最終的に焼結する。
当該の表面処理は、砥粒の場合と同様に、例えばバイト
又は摩耗し易い部品のような焼結された成形品に対して
も、表面を改善するために適用される。
［実施例］ 以下この発明の実施例を説明するが、本発明は該実施例
によって限定されるものではない。
例１ 米国特許公報第４７Ｒ６２９２号に基づいて製造され、
（１．２５ｍｍの粒度を有し、１５００℃で９０９６の
理論密度に焼結されている砥粒は、気密のポット内で脱
気された。次いで、粒子は、真空下で、１０重量％のア
ルミナと１０重量％の高分散可能なα一酸化アルミニウ
ムの一水和物とから成る水溶性硝酸の懸濁液を用いて積
層され、空気が入れられた。約３０分後に、懸濁液は篩
で漉され、粒子は乾燥箱内で８０℃で乾燥された。乾燥
後の重量の増加は６％であった。次ぎに、乾燥された粒
子は１４００℃で１時間焼結された。
例２ 欧州出願第０２６３８１０号に基づいて製造された粒度
１■の砥粒は、１３００℃で９５％の理論密度に焼結さ
れた。粒子は気密容器中で脱気され、次いで、２０重二
％のα一酸化アルミニウムの一水和物と１重量？６の硝
酸（ａ縮）をｋ有する懸濁液で、真空下で積層された。
懸濁された粒子の粒度は０．０２μｍ以下であった。懸
濁液は３０分後に篩で漉され、粒子は乾燥箱内で８０℃
で乾燥された。ｆｆｉｆｆｉの増加は１．５％であった
。
粒子は乾燥後に１３００℃で２時間最終的に焼結された
。
例３ 欧州出願第（１２６３８１　（１号に基づいて製造され
た粒度０．４１の砥粒は、１２００℃で８８９６の理論
密度に焼結された。粒子は気密容器中で脱気され、次い
で、２０重量％のα一酸化アルミニウムの一水和物と１
重量％の硝酸（濃縮）を含有する懸濁液で、真空下で積
層された。懸濁された粒子の粒度は０．０２μｍ以下で
あった。懸濁液は３０分後に篩で漉され、粒子は乾燥箱
内で８０℃で乾燥された。重量の増加は５％であった。
乾燥された粒子は１３００℃で１．５時間最終的に焼結
された。
以下の表は結合した粒子の中心部から縁部にかけての硬
さの低下をＮ／ｍｍ’で示し、本発明に基づいて処理さ
れた砥粒の、セラミックで結合された研磨ディスクにお
ける研磨効率（研磨された物質量とディスクの摩耗との
比）を示している。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. １．α−Ａｌ＿２Ｏ＿３をベースとした焼結されたセラ
    ミック成形体、特に砥粒において、ガラス状のセラミッ
    クバインダーによって結合された成形体はその中心部か
    ら縁部にかけての硬さの低下が１８００Ｎ／ｍｍ＾２以
    下、好ましくは１０００Ｎ／ｍｍ＾２以下、特に５００
    Ｎ／ｍｍ＾２以下であること、を特徴とする焼結された
    セラミック成形体。
  2. ２．前記成形体が０．０５乃至１．５ｍｍ、特に０．２
    乃至１ｍｍの粒度を有する砥粒によって形成されること
    、を特徴とする請求項１に記載の焼結されたセラミック
    成形体。
  3. ３．研磨ディスク又はこれと類似のものを製造するため
    に、請求項１又は２に記載の焼結されたセラミック成形
    体を使用する方法に於て、前記成形体がラス状のセラミ
    ックバインダーによって結合されていること、を特徴と
    する焼結されたセラミック成形体の使用法。
  4. ４．予め焼結した成形体を真空中で脱気し、次いで該成
    形体を０．５μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以下、
    特に０．０２μｍ以下という固形物の粒度を有する水性
    懸濁液で処理し、次ぎに余分な懸濁液を除去し、こうし
    て処理した前記成形体を乾燥して、新たに焼結する過程
    を含むこと、を特徴とする、α−Ａｌ＿２Ｏ＿３をベー
    スとしたセラミック成形体の製造法。
  5. ５．前記懸濁液の固形物が微分散のα−酸化アルミニウ
    ムの一水和物及び／又はＡｌ＿２Ｏ＿３及び／又は水酸
    化アルミニウムから成ること、を特徴とする請求項４に
    記載の製造法。
  6. ６．前記懸濁液の固形物の含量が５乃至３０重量％、好
    ましくは１０乃至２５重量％ （Ａｌ＿２Ｏ＿３として算出して）であること、を特徴
    とする請求項４又は５に記載の製造法。
  7. ７．前記固形物の懸濁液に１０重量％までの酸を添加す
    ることを、を特徴とする請求項４乃至６のいずれか１に
    記載の製造法。
  8. ８．添加された酸として硝酸、塩酸又は酢酸を用いるこ
    と、を特徴とする請求項７に記載の製造法。
  9. ９．前記固形物の懸濁液を用いた処理により、前記成形
    体の重量が０．５乃至１０％、好ましくは１乃至６％増
    加すること、を特徴とする請求項４乃至８のいずれか１
    に記載の製造法。
  10. １０．前記固形物の懸濁液で処理された前記成形体を、
    １１００℃乃至１４００℃の温度で１５分乃至４時間焼
    結すること、を特徴とする請求項１乃至９のいずれか１
    に記載の製造法。
JP2097453A 1989-04-14 1990-04-12 焼結されたセラミック成形体、その使用法及びその製造法 Pending JPH02293372A (ja)

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