JPH0328120A - 焼結した微結晶体 - Google Patents

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】 本発明はα−Ａ　Ｉ　２　０　ｓに基づく焼結した微結
晶体の製造法及びその使用法に関する。

α一Ａ１■Ｏ，焼結体の好適な使用はその研摩剤として
の用途である。

溶融コランダム研摩剤のほかに、焼結材料のそれはすで
に約５０午にわたって知られている。微結晶構造が特別
な研摩材の利点を提供するというα−Ａｌ２０．に基づ
く焼結した研摩剤は最近知られるようになった。

米国特許第４，３１４．８２７号は、ゾルーゲル法によ
り、約ｌ４００゜Ｃの焼結温度で製造される微結晶性研
摩剤を記述している。改変助剤例えばＨｆＯ２、Ｚｒ０
２、ＭｇＯ，ＺｎＯ，Ｃｏｏ，ＮｉＯなどが焼結助剤と
して添加される。

同様に酸化アルミニウム水和ゲルを焼結することによっ
て製造される研摩剤物質はヨーロンパ特許第０．１５２
．７６８号に開示されている。γ−Ａｌ２０３のσ−Ａ
Ｉ．０３への転化温度を確立するために、非常に細かい
α−Ａｌ２０，粒子を種剤として添加した。他に結晶生
長禁止剤例えばＭｇＯ％Ｓｉ０２、Ｃｒ２０３、Ｆｅ２
０，又はＺｒＯ２の添加も同様に行いうる。

同様の方法及び物質は、ヨーロッパ特許０，０２４，０
９９号、独国特許願第３．２１９．６０７号、米国特許
第４，５１８．３９７号、第４，５７４，００３号及び
第４，６２３．３６４号、並びにヨーロッパ特許願第０
．１６８．６０６号、第０．２００，４８７号、第０．
２２８．８５６号、第０．２０９．０８４号及び第０．
２６３．８１０号に見出すことができる。

すべての上述した方法は、それがボヘマイト型の１種又
はそれ以上の非常に微分散された酸化アルミニウムｌ水
和物を用いてゾルーゲル法により行なわれるという共通
な特徴を有している。例えば有機アルミニウム化合物の
加水分解によって得られる比較的高価な原料、及び高価
な工程技術はこのゾルーゲルコランダムの価格を通常の
コランダムのそれの数倍まで増大させる。

独国特許願第３．６０４．８４８号は、アルミナ、珪酸
含有化合物及び更なる添加剤（金属、Ｃ　Ｏ　％　Ｎ　
＋　ｓ　Ｃ　ｒ　Ｎ　Ｚ　ｒ　％　Ｚ　ｎ　ｓ　Ｓ　ｉ
　ｓ　Ｔ　＋又はＮｉの化合物）を含有する原料の分散
液を焼結しうるスリップ（ｓｌｉｐ）に粉砕し、それか
ら段階的に乾燥し、そして１　７００℃までの温度で焼
結し、但し研摩剤のコランダム結晶に５ミクロンより小
さい直径を有しせしめることによって研摩剤を製造する
という方法を記述している。高価な原料をこのようにし
て回避することは可能であるけれど、所望の散結晶研摩
剤を得るためには高価な粉砕工程及び高焼結温度が依然
必要である。

このように製造される生成物は、研摩剤の能力に関して
有用でないシリケートを約２％も含有し、そして５ミク
ロン以下の結晶の場合には依然ゾルーゲル法で製造した
物質の細かい構造を有さない（結晶寸法０．４ミクロン
以下）。

しかしながらこれらの新規な研摩剤の特別な研摩性の利
点に対する理由は準ミクロン構造において見られる。

ヨーロッパ特許願第０．４０４．７２１号は、ゾルーゲ
ル法で用いるのに適当である微結晶ポヘマイトを、ＡＩ
（ＯＨ）．を含有する原料の水熱処理によって達戒する
方法を記述している。

ここに出発物質のいくらかを安価な原料で代替すること
は可能であるけれど、非常に細かい分散性ポヘマイトは
、所望の生成物の意図する用途に依存するが、ＡＩ２０
．の最終生成物に基づいて７．５〜６０％の量で種物質
として依然必要である。

ＡＩアルコキシドを経て得られる非常に高価な出発物質
が再び非常に細かい分散性ボヘマイトとして用いられる
。

上述したゾルーゲル法の他の欠点は、かなりの量の硝酸
を用いることである。これはゲル中に結合し、そして乾
燥及び焼戊申に窒素酸化物として再び遊離する。これは
主に腐食及び環境問題を伴なう。この被害を避けるため
に対応する保護手段に頼らねばならない。これは更に工
程費を高くする。

独国特許公報第３．３３４．０９８号は、アルミニウム
酸化物ｌ水和物を水性分散液から電気泳動的に付着させ
る方法を記述する。生成物を乾燥し、焼成し且つ十分公
知のゾルーゲル法と同様の方法により焼結し、そしてこ
れを中でも研摩剤として使用する。この方法によって得
られるエネルギーの節約はゾルーゲル法に優るこの方法
の主な利点と言われる。一方この方法の欠点はこの場合
にも比較的高価な微分散した酸化アルミニウムｌ水和物
を出発物質として用いる必要のあることである。ここに
記述される分散液は酸化アルミニウム１水和物を４０％
の最大値まで含有する。この低固体含量は、それに対応
する大容量の液体と一緒になって非常に厄介でエネルギ
ーのいる工程技術を必要とする。

水性媒体中での電気泳動は、水の電気分解がしばしば電
極で起こるという付加的な欠点を有する。

これは付着した固体中に制御するのが難しい孔性をもた
らし、結果としてこれから製造される研摩剤の硬度及び
研摩性能が損われる。

従って本発明の目的は従来法に対して記述された欠点を
有さない微結晶性α−ＡＩ２０，焼結体の製造法を提供
することである。

今回、これらの必要条件は対応する有機α一ＡＩ２０，
懸濁液からのａ　　ＡｌｚＯｓの電気泳動的除去に基づ
く方法によって満足されることが発見された。

即ち本発明は、ＡＩ２０，を、有機α−Ａｌ２０．含有
懸濁液から電気泳動的に電極上に付着させ、この電極を
取出し、乾燥し、焼結し、そして粉砕？るα−Ａ　Ｉ．
０　．に基づく焼結した微結晶体の製造法に関する。出
発物質の粒径を適当に選択することにより、最終生成物
の結晶の大きさは簡単な方法で制限できる。特に良好な
戊功裏の結果は、準ミクロンの結晶の寸法を有するα−
ＡＩ，Ｏ，を、σ一Ａ１■Ｏ，含有懸濁液に対する出発
原料として用いる場合に達或される。

経済的な考慮から、ａ　　Ａｌ２ｏｓの含量を高く保つ
ことは有利である。本発明の方法の特に好適な具体例に
おいて、σ一Ａ１２０，含有懸濁液は５０重量％以下の
Ａｌ．Ｏ，含量を有する。特に安定なａ−Ａｌ２０３含
有懸濁液を得るためには、これに適当な有機懸濁剤を添
加することが必要である。

メチルイソブチルケトン、アセトン、エーテル又はアル
コールのような溶媒は好ましくは有機懸濁剤として用い
られる。

特に適当な分散助剤は、ポリ電解質例えば３，６．９−
トリオキサウンデンジオン酸、ポリグリコールジオン酸
、ポリビニルピロリドン、ナフタレンスルホン酸縮合物
、マレイン酸共重合体、ボ？メタクリル酸、ポリアクリ
ル酸、部分的にエステル化されたポリアクリル酸、ニト
ロセルロース、ポリビニルブチラール、又は更にワック
ス及び樹脂、或いは有機塩基例えばトリエチルアミン、
テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、或いはカルポ
ン酸例えば酢酸又はｐ−ヒドロキシ安息香酸である。

特に良好な戊功裏の結果は、ポリアクリル酸の添加によ
って達戊される。本発明の方法の好適な具体例において
、α−Ａ　Ｉ　ｔｏ　３含有懸濁液はＡ１■Ｏ，含量に
基づいて０．５〜３．０重量％のポリアクリル酸を含有
する。

本発明による電気泳動法における好適な電位は１０〜３
００ポルトである。これらの条件下に、Ａ１■Ｏ，ンー
トを数ｍｍの厚さに付着させることができる。

完全な除去が問題を有して始めて達或できる場合、これ
らはグラファイトフィルムを電極に適用することによっ
て避けることができる。フィルム物質としてのグラファ
イトは焼結操作中に残渣を？さずに燃焼するという利点
を与える。斯くして本発明の方法の好適な具体例は、電
極をグラファイト７イルムで被覆することを含んでなる
。このグラファイトフイルムは電極からの層の除去を容
易にするための目的に役立つ。

このようにして得られる未処理（　ｇｒｅｅｎ）物質を
、有利には最初に乾燥する。これは好ましくは５０゜Ｃ
以上の温度で行なわれる。次いで焼結操作を１３００−
１７００’ｏ，好ましくは１５５０〜１６５０℃の温度
で行なう。この焼結操作は一般に１５分後に終る。焼結
温度及び生或物の品質は、焼結助剤をσ一Ａ１■Ｏ，含
有の懸濁液へ添加することによって影響させることがで
きる。好ましくは０．２〜１０重量％、最も好ましくは
０．５〜２重量％の焼結助剤が使用される。

粉砕は、この場合特別な切断能力を有する切断端が生戒
するから、一般に焼結後に行なわれる。

しかしながら、工不ルギーの節約の利点のほかに、焼結
前の粉砕も良好な結果も与えうる。多分粉砕はローラー
ミルを用いて行なわれる。

？くして本発明による方法の他の有利な変化は、ｌ種又
はそれ以上の焼結助剤をα−ＡＩ，Ｏ，含有の懸濁液に
添加し、次いでＡｌ２０．と一緒に付着させることにあ
る。このようにして、特に焼結温度を低下させることが
可能である。本発明の方法のこの好適な具体例は、Ｃｏ
Ｏ、ＮｉＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯ％Ｃｒ２０３、Ｆｅ２０，
、Ｓｉｎ２、Ｔｉｅ２、Ｙ，０，、Ｎｂ，○，、ＨｆＯ
．及び２．０■を含んでなる群からの焼結助剤をσ−Ａ
Ｉ２０．含有懸濁液に添加するということにある。

理論値の９８％以上の密度及び２０ＧＰａの硬度を有し
、焼結の寸法が０．１−１０ミクロン、好ましくは０．
４ミクロン以下である焼結した微結晶体の製造は、本発
明の方法によって可能である。

これらの性質に基づいて、本焼結体は研摩剤として及び
関連生成物において際だって適当である。

斯くして本発明は本発明に従って製造される焼結した微
結晶体の、研摩剤としての及び研摩切削具の製造のため
の使用法に関する。

研摩剤の性質は特別な研摩剤粒子の結晶構造に大きく依
存するから、広く変化する意図した目的に通ずる特別な
用途に最適な結晶構造をもつ研摩剤粒子を提供すること
は本発明の方法によって可能である。

実施例　ｌ ポリアクリル酸１．５％（用いたＡＩ．○，の量を基準
）を拡販しながらエタノールに溶解した。

この溶液に、平均粒径０．６ミクロンのＡｌ２０．粉末
６０重量％（全出発物質量を基準）を添加した。この懸
濁液を超音波処理により同時に拡販しながら均質にした
。

懸濁液中のＡ１２０３粒子の平均粒径が０．２ミクロン
になるまで安定な懸濁液を５　０　０　０　ｒｐｍで遠
心分離した。

この懸濁液を電気泳動槽に移し、厚さ約３ｍｍの未処理
体を、２８ｍＡで１５分間にわたり５０ポルトの電圧下
に付着させた。

この未処理体を先ず空気中で乾燥し、そして次いで乾燥
室中で５０゜Ｃ下に乾燥した。次いでこれをｌ６００゜
Ｃで焼結した。

この結果、く１ミクロンの結晶寸法の密なＡｌ２Ｏ３体
を得た。

このようにして得た研摩剤粒子の（ビツカーズ）硬度は
２１ＧＰａであった。

グライディング（　ｇｒ　ｉｎｄ　ｉｎｇ）試験研摩剤
粉末％ ？ライディング材料　　　　繊維車　　グライデイング
・ベルト普通のコランダム　　　　　　１００　　　　
　　１００（電気融解コランダム） シルコニウムコランダム　　　２６０　　　　　　３４
０ＥＺ３４７ｅｘノートン（Ｎ■ｒｔｏｎ）ゾルーゲル
コランダム　　　　３５０　　　　　　４４０実施例１
　　　　　　　　　　　２９０　　　　　　３６０研摩
した材料はＣ−４５スチールであった。

実施例　２ 実施例ｌにおけるように懸濁液を製造した。

超音波処理の前にＭ　ｇ　０　５％を懸濁液に添加し、
次いでこれをポールミルで２４時間処理した。

次いで超音波処理を行った。統いて平均粒径が０．２ミ
クロンになるまで懸濁液を遠心分離にか（ナ　ｔこ　。

電気泳動、乾燥及び焼結を実施例ｌにおける如く行なっ
た。

スピネル含量約２％及び結晶寸法＜０．５ミクロンの密
なＡＩ，Ｏ．体が得られた。

この材料の硬度はｌＯＧＰａであった。

グライディング試験 ？摩剤粉末、％ グライディング材料　　　　繊維車　　グライディング
・ベルト普通のコランダム　　　　　１００　　　　　
　１００実施例２　　　　　　　　　　３３０　　　　
　　４１０実施例　３ 実施例２と同一の方法に従った。

ＭｇＯの代りにＭｇスビネル３％を添加した。

硬度２０ＧＰａ、理論量の９７％の密度及び０．７ミク
ロン以下の結晶子寸法を有するＡｌ■０，に基づく研摩
剤粒子が得られた。

グライディング試験 研摩剤粉末、％ グライディング材料　　　　繊維車　　グライディング
・ベルト普通のコランダム　　　　　１００　　　　　
　１００実施例３　　　　　　　　　　３１０　　　　
　　３５０本発明の特徴及び態様は以下の通りである＝
１−　Ａ　ｌ　ｔｏ　ｓを、有機ａ−ＡＩ１０３含有懸
濁液から電気泳動的に電極上に付着させ、この電極を取
出し、乾燥し、焼結し、そして粉砕するσ−ＡＩ，Ｏ，
に基づく焼結した微結晶体の製造法。

２．　　１ミクロンより小さい結晶子寸法を有するα−
ＡＩ！０３粒子をσ−Ａｌ２Ｏ３含有懸濁液に対する出
発物質として用いる上記ｌの方法。

３．ａ−Ａｌ２Ｏ３含有懸濁液が５０重量％以上のＡＩ
２０１含量を有する上記ｌ又は２のいずれかの方法。

４．ａ−ＡＩ，Ｏ，含有懸濁液がＡＩ２０３含量に基づ
いて０．５〜３．０重量％のボリアクリル酸を含有する
上記ｌ又は２のいずれかの方法。

５．ＣｏＯ，ＮｉＯ、ＭｇＯ，ＺｎＯ、Ｃｒ．Ｏ．、？
ｅ．０３、　Ｓｉ０２、　Ｔ　　ｉ　　０２、　ｙ，ｏ
，、　Ｎｂ．Ｏ，、ＨｆＯ，及びＺ，０■からなる群か
らの１種またはそれ以上の焼結助剤をｙ　　ＡＩｔｏ３
含有懸濁液に添加する上記１又は２のいずれかの方法。

６．上記２又は５のいずれかの方法で製造される如き生
成物。

７．該生成物を研摩具に組み込むことによって上記６の
生成物を使用する方法。

８．該生成物を切削／研摩具に組み込むことによって上
記６の生成物を使用する方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ａｌ＿２Ｏ＿３を、有機α−Ａｌ＿２Ｏ＿３含有懸
   濁液から電気泳動的に電極上に付着させ、この電極を取
   出し、乾燥し、焼結し、そして粉砕するα−Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３に基づく焼結した微結晶体の製造法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法で製造される如き
   生成物。 ３、生成物を研摩具に一体化することによる特許請求の
   範囲第６項記載の生成物の使用法。