JPH0748558A - 研摩材 - Google Patents

研摩材

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JPH0748558A
JPH0748558A JP6091388A JP9138894A JPH0748558A JP H0748558 A JPH0748558 A JP H0748558A JP 6091388 A JP6091388 A JP 6091388A JP 9138894 A JP9138894 A JP 9138894A JP H0748558 A JPH0748558 A JP H0748558A
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JP
Japan
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abrasive
tin
lithium
sol
particle size
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JP6091388A
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Eckhard Wagner
エクハルト・ヴァーグナー
Guenter Becker
ギュンター・ベッカー
Guenter Bartels
ギュンター・バルテルス
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Hermes Schleifmittel GmbH and Co KG
Original Assignee
Hermes Schleifmittel GmbH and Co KG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 改善された特性を有する研摩材を提供するこ
とを、その目的とする。 【構成】 セラミック・コランダムを含むタイプの研摩
材であって、スズ含量が酸化スズとして算出して０.０
１重量％以上であることをその構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミック・コランダム
の研摩材、その製法およびそこから製造される研摩具に
関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融コランダムに加え、セラミックコラ
ンダムはその使用が増大しているが、後者は、その多結
晶構造のため有利な摩耗特性を示し、高合金ステンレス
スチールのような特殊材料の機械加工において著しく増
大させた製品寿命が可能である。かかるセラミックコラ
ンダム研摩材に広範に用いられている製法はゾルゲル法
であり、この方法によれば、水を含有するアルミナ、通
常酸化アルミニウム水化物を含むゾルを酸の添加によっ
てゲルへ変換させている。乾燥後、これをか焼し、粉砕
し、次いで焼結させている。とくに過去１０年間にわた
り、かかる方法で得られた研摩材の品質を改善すべく、
特定の製造工程(ＥＰ−Ｂ ２６３ ８１０)や材料の添
加などの多くの試みがなされてきた。後者は、焼結工程
におけるそれらの作用に従い、一方では核形成体として
分類され〔エム・クマガイおよびジイ・エル・メッシン
グ(Ｍ. Ｋumagai and Ｇ．Ｌ. Ｍessing)、「α-アルミ
ニウムのシーデイングによるベーマイト・ゾルゲルの制
御した転移および焼結」、ジェイ・アム・セラム・ソッ
ク(Ｊ. Ａm. Ｃeram. Ｓoc.)、６８(９)巻、５００〜５
０５頁、１９８７年〕、他方では変性成分として分類さ
れる。変性成分は、目的生成物の焼結工程や構造や特性
に種々の方法で影響を与える。用いた変性成分は、たと
えばマグネシウム、ハフニウム、コバルト、ニッケル、
亜鉛(ＥＰ−Ｂ ０ ０２４ ０９９)、イットリウム
(ＥＰ−Ｂ ２２８ ８５６)、酸化鉄(ＥＰ−Ｂ ２０
０ ４８７)、希土類元素(ＥＰ−Ｂ ２９３ １６
４)、リチウム(ＥＰ−Ａ−４４１ ６４０)である。こ
れら添加剤の数種は研摩材特性に実質的な改善をもたら
しうるが、その真の評価は、広範なバラツキを示し品質
の劣化作用を示すことが判明している。
【０００３】かくして本発明は、研摩具の寿命延長の達
成に非常に重要である材料物性、たとえば硬度や靭性や
従来からコランダム研摩材に関して見られる微細なクラ
ックの伸びまたは微細な摩耗に対する耐性などが所定の
粒径フラクションにおいてかかる物性値の高度の安定性
に付加的に結び付いているとの知見に、基づくものであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、通常
の品質特性(とくに高硬度)に加えバッチ粒子内での品質
変化がわずかのみであるコランダム研摩材を提供するこ
とである。驚くべきことに、これは、スズの添加によっ
て達成できることが判明した。
【０００５】
【発明の概要】したがって、セラミックコランダムを主
成分とする本発明の研摩材は、当該研摩材が所定のスズ
含量を有することを特徴とする。この含量は、酸化スズ
として算出して焼結目的生成物の０.０１重量％または
それ以上である。さらに好適には、当該含量は０.１重
量％またはそれ以上である。含量５重量％、好適には１
重量％を越えるべきではない。
【０００６】
【発明の詳説】硬度および微粒子化は、よく知られてい
るようにマグネシウムの添加によって改善することがで
きる。さらに、研摩材がリチウムを含んでいれば硬度お
よび製品の均一性がさらに改善され、非常に有利である
ことが証明された。最後に、コバルト、イットリウム、
ハフニウム、鉄および／または希土類元素のような変性
成分をも使用できることも証明された。
【０００７】以下の実施例におけるように製造した生成
物の破砕面またはエッチング研摩処理面についての光学
実験によれば、通常の生成物から容易に区別可能な構造
が証明された。顕著に大きな粒子のいくつかはα-酸化
アルミニウムの代表的な構造であるテラス構造を示すが
〔ペトゾルド／アルバリッチト(Ｐetzold／Ｕlbrich
t)、アルミナおよびアルミナ材料、８３頁、図７.１
４〕、当該粒子の間には小さな粒子が堆積している。平
均粒径比は、少なくとも３:１であるが、一般的には５:
１以上である。隣り合う大きな粒子は、殆どの場合にほ
ぼ完全に、小さな粒子の層によって相互に分離されてい
る。小さな粒子の層は実質的に連続マトリックスを形成
し、ここに大きな粒子が埋め込まれている。大きな粒子
の間の三角形状の隙間に存在する、小さな粒子の堆積
は、広大な領域全体にわたり、枝部分(ブランチ)を介し
少なくとも相互に連結している。粒子の種々の形態に対
応して種々の組成で存在することができ、その組成とし
ての変性成分は、非常に高い濃度または低濃度にて形態
学的に明確に区別できかつエッチング研摩処理域で相互
に明確に独立した粒子(微結晶)の形態で、存在する。こ
の状態の粒子は、エッチング研摩処理域において明確な
境界によって相互に明確に区別できる、成形単位を意味
する。文献では、それらを微結晶またはクリスタリット
と呼んでいる。
【０００８】本発明の研磨材は、高い硬度の他に、非常
に高い耐性、とくに熱的および機械的荷重に対する耐性
を示し、その結果、たとえば本発明の研磨材を適用した
研磨材ベルトの使用において、時間間隔あたりの研磨処
理重量の著しい増大に加え当該研磨具の製品寿命の著し
い増大を達成することができる。本発明の研摩材は、基
材に対し、固定式研摩具の成分として使用できまた研摩
材ブラスト加工またはラッピングにおけるような遊離状
態の研摩材として使用することができる。適用分野すべ
てにおいて、任意の量および品質の組み合わせで、他の
研摩材と一緒に使用することができる。とくに有利に
は、高硬度の研摩材粒子、たとえば炭化ケイ素や立方晶
系窒化ホウ素やダイアモンドなどを混合する。加えて、
本発明の研摩材はマトリックスとして機能することがで
き、ここに、１またはそれ以上の特性が異なる研摩材を
組込むことができる。かかる組込みは、他の研摩材を本
発明の研摩材製造の中間体、好ましくはゾルまたはゲル
に混合することで、達成することができる。
【０００９】本発明の製法によれば、スズを含有する材
料を他の出発材料に緊密に混合して微粒子状態で分布さ
せる。相互に圧縮されその後焼結される微粉砕出発材料
から製造を開始する場合、スズ含有物質は好適には同様
に粉末形で添加する。当該材料は液体形とすることがで
き、これを焼結される材料に混合またはスプレイするこ
とができる。ゾルゲル法を用い、スズ含有物質をゲル形
成前の出発材料に添加してゲルとなる分散体(ゾル)中に
予め含有させる場合には、とくに緊密な混合を得ること
ができる。当該材料は、非常に微細に粉砕処理した固体
形または液体形で存在することができる。乾燥ゲルでさ
え、スズ非含有製法に比し非常に高い機械的荷重に対す
る耐性を示すことができる、著しく変化した特性を有す
る。これは、著しい変性作用を想定できるだけでなく、
乾燥ゲルの粉砕を当該粉砕粒子の収量および形状の点で
改善することができる。
【００１０】とくに有利な化合物は、微粒子ＳnＯ2の形
態で出発材料または中間体に添加される酸化スズである
ことが証明された。ただし、他のスズ含有物質、たとえ
ばスズ塩を使用することができる。ゾルは、有利には非
常に微細に分割し、所望により機械処理した、γ-酸化
アルミニウムを含有する。
【００１１】とくに有利な結果は、リチウムの付加的な
添加によって達成することができ、このリチウムは好適
には任意の中間体段階にて水中に溶解したリチウム塩と
して混合する。予めゾル中に溶解形で存在することがリ
チウム化合物、好ましくはリチウム塩がとくに有利であ
る。さらに、任意の付加的な変性成分、とくに前記した
ものを予めゾル中に微粉砕固体または溶解形で含ませる
ことが有利である。これらはまた別の中間体に導入する
ことができる。有利な量は酸化物として以下の通りであ
る: マグネシウム ０.１〜１％ イットリウム ０.１〜１％ リチウム ０.０１〜５％、好ましくは１.５
〜３％ コバルト ０.０１〜０.４％ 希土類元素 ０.１〜２％ 以上の説明の他、ゾルゲル法の製法工程の詳述は不要で
ある。なぜなら、当該方法は一般的に採用されている先
行技術、とくに前記した特許文献から採用できるからで
ある。
【００１２】用いた出発材料は、有利には水酸化アルミ
ニウム、好適にはベーマイト・タイプの酸化アルミニウ
ムまたは水酸化アルミニウムである。たとえば、デイス
ペラル(Ｄisperal)アルミニウム〔コンデア-シェミ、ブ
ルンスビュッテル(Ｃondea−Ｃhemie、Ｂrunsbuttel)〕
は有用性が証明された。脱イオン水および硝酸の添加
後、懸濁液を得、これを所望により遠心分離にかけて粗
粒成分を除去する。核形成体またはγ-酸化アルミニウ
ムを添加することは有利であるが、厳密には不要であ
る。後者は、水性硝酸懸濁液中に存在することができ、
これは、同様に遠心分離される。所定量のこれらの懸濁
液および任意の付加的な変性成分を好適には水溶液また
は懸濁液で混合すると、懸濁液を得、これを硝酸または
水溶液中に存在するその塩によりゲルに変換させる。こ
のゲルを乾燥し、か焼する。乾燥またはか焼した中間体
を粉砕し、所望により分級する。か焼した中間体を焼結
する。最後に、焼結して得られた研摩材をふるいにかけ
混合して、均一粒径の粒子からなるバッチを製造する。
【００１３】本発明者によれば、スズを用いることな
く、リチウムを、所望により前記した付加的な成分と一
緒に使用すると、非常に良好な結果につながることが判
明した。これは、とくに２重量％オーダ(焼結生成物中
の酸化物として算出)のリチウム添加に適用される。リ
チウムの添加はそれ自体公知であるが(ＥＰ ０ ４４
１６４０)、その用量は焼結生成物中の酸化物として１.
５重量％までのもののみである。これまで、一般に多量
の添加は研摩材の品質を劣化させるものと考えられてい
た。しかしながら、本発明によれば、かかる一般的な概
念とは反対の事実を達成できたのである。したがって、
本発明の有利な生成物は、スズの添加とは独立して焼結
生成物中に１.５重量％よりもより多量のリチウム含量
(酸化物として)を有する。ただし、リチウムとスズを組
み合わせて使用すると、とくに有利である。
【００１４】
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳し
く説明するが、これらに限定されるものではない。実施例１ 脱イオン水(５０℃、２０００kg)、硝酸溶液２８リット
ル(５３％強度)およびデイスペラル１０００kgを混合し
て懸濁液を形成し、そこから遠心分離により前駆体１を
得る。固形分は約３０重量％である。
【００１５】脱イオン水１０００kg(５０℃)、γ-アル
ミナ〔Ａl2Ｏ3、プラロックス(Ｐuralox)４００、コン
デア、ブルンスビュッテル)２７kgおよび硝酸溶液５リ
ットル(５３％強度)から、遠心分離後に前駆体２を得た
（固形分２.５重量％）。
【００１６】前駆体１(１０００kg)、前駆体２(５００k
g)、水性懸濁液としての酸化スズ１kg、水溶液中の硝酸
マグネシウム六水化物３.３kg、水溶液中の硝酸コバル
ト六水化物０.２kgおよび酸化イットリウム１kgを混合
した。これにより、前駆体３を得た。
【００１７】前駆体４は脱イオン水７５kgおよび硝酸ア
ルミニウム九水化物４８kgを含む。前駆体３(１５０５.
５kg)を前駆体４(１２３kg)と混合して、ゲルを形成
し、これを１３０℃で２０分間乾燥した。
【００１８】乾燥材料を粉砕したのち、これをか焼した
(８５０℃×１５分)。次いで、これを回転チューブ型炉
で焼結し(１４５０℃×１２分)、ふるいに通し、分級し
た。この方法で得られた研摩材粒子は酸化スズとしてス
ズ含量０.３６重量％を含有する。また、当該粒子は平
均硬度１９.１ＧＰaを有する。
【００１９】実施例２ 実施例１の方法を繰り返した。ただし、前駆体３中の酸
化スズ５.５kgを用いた。製造した粒子は平均硬度１
８．１ＧＰaである。密度は実施例１よりも大である。
【００２０】実施例３ 実施例１の方法を繰り返した。ただし、付加的に硝酸リ
チウム２５．４kgを用いた。得られた粒子はリチウム含
有(酸化リチウムとして)が２％である。当該粒子は平均
ヌープ硬度が２２．２２ＧＰaである。
【００２１】実施例４〜１０ 実施例３の方法および材料組成を繰り返した。ただし、
硝酸リチウムの割合を、目的生成物中の酸化リチウム含
量が以下のようになるように、変化させた。
【００２２】
【表１】 ０.１重量％ （実施例 ４） ０.２重量％ （実施例 ５） ０.３重量％ （実施例 ６） ０.４重量％ （実施例 ７） ０.５重量％ （実施例 ８） １.０重量％ （実施例 ９） ３.０重量％ （実施例 １０） 硬度の測定(ヌープ法)をテスト装置(島津、モデルＨＭ
Ｖ-２０００)を用いて実施し、結果を以下に示す。
【００２３】
【表２】 平均ヌープ硬度 ［ＧＰａ］ 実施例 ４ １８.９ 実施例 ５ ２０.３ 実施例 ６ ２０.５ 実施例 ７ ２０.５ 実施例 ８ ２０.６ 実施例 ９ ２０.７ 実施例 １０ １９.７
【００２４】実施例１１ 実施例３の方法を用い、本発明の研摩材を工業的規模で
製造し、研摩材粒子の２つの試料を進行中の製造工程か
ら６０分間間隔で採取した。各試料は１０個の粒子を硬
度測定に付して、以下の結果を得た(ヌープＧＰa)。
【００２５】
【表３】 試料１ 試料２ ２２.２２ ２２.２２ ２１.２１ ２３.７０ ２０.５７ ２０.８８ ２１.８８ ２２.５８ ２１.８８ ２２.２２ ２０.７２ ２１.５４ ２１.８８ ２０.４１ ２１.０４ ２０.７２ ２１.８８ ２１.０４ ２２.２２ ２１.０４ ｍA＝ ２１.５５ ｍA＝ ２１.６４
【００２６】実施例１２ 本発明の研摩材の特性を確認するため、加硫繊維研削と
石を、実施例１および３で製造した粒径Ｐ３６の研摩材
粒子を用いて製造した。比較テストとして、加硫繊維研
削と石を同じ方法により、溶融コランダムを含有させて
製造した(比較試料Ａ)。
【００２７】と石の直径は一定の１８０mmである(クロ
ス凹部設計、回転速度６０００回／分)。試験片はスチ
ール・パイプＳＴ３７(直径１９５mm)であり、回転数１
６.３回／分(研削と石の計測器)である。以下に示す各
欄の数値は、６０秒間隔で達成される研摩材重量であ
る。
【００２８】
【表４】 用いた研磨材 0〜60秒 60〜120秒 120〜180秒 180〜240秒 の重量（ｇ） 実施例３ に対応する ６５ ４７ ３９ ３５研磨材粒子 実施例１ に対応する ５２ ３５ ２７ ２３研磨材粒子 比較試料Ａ ３２ １７ １２ ９
【００２９】実施例１３ 付加的な比較テストのため、研摩材ベルト(直径５０mm
×２０００mm)を、溶融コランダムを用いて製造した(比
較試料Ｂ)。また、同様に、実施例１に対応する研摩材
および実施例３に対応する研摩材を用いて製造した。
【００３０】試験片は、スチール・パイプＳＴ３５-８
／Ｉ(直径２１９.１mm、壁厚６．３mm、回転速度３３．
４回／分)である。研摩材ベルトの直線速度は、３８m／
秒である。以下に示す数値は、各経過時点までに達成さ
れた研摩処理済みの全重量である。
【００３１】
【表５】 用いた ５ 10 15 20 25 30 35 40 45研磨材 分 分 分 分 分 分 分 分 分 比較試料Ｂ 0.91 1.46 1.93 2.35 2.75 2.98 3.16 3.29 3.44実施例１ 0.95 1.67 2.29 2.85 3.28 3.73 4.12 4.45 4.71実施例３ 1.29 2.27 3.18 4.01 4.80 5.57 6.26 6.87 7.42
【００３２】実施例１４ 実施例３と同様に、製造した。ただし、スズを添加しな
かった。硬度１９.１ＧＰaの粒子が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター・ベッカー ドイツ連邦共和国22559ハンブルク、ギン スターシュティーヒ11番 (72)発明者 ギュンター・バルテルス ドイツ連邦共和国21465ラインベック、シ ュタインブルクシュトラーセ４番

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 必須成分としてセラミック・コランダム
    を含み、かつスズを含むことを特徴とする研摩材。
  2. 【請求項２】 スズ含量が、酸化スズとして計算して
    ０.０１重量％またはそれ以上である請求項１記載の研
    摩材。
  3. 【請求項３】 スズ含量が、酸化スズとして計算して５
    重量％を越えない前記請求項の１つに記載の研摩材。
  4. 【請求項４】 マグネシウムを含有する前記請求項の１
    つに記載の研摩材。
  5. 【請求項５】 リチウムを含有する前記請求項の１つに
    記載の研摩材。
  6. 【請求項６】 コバルト、イットリウム、ハフニウム、
    鉄および／または希土類元素を含有する前記請求項の１
    つに記載の研摩材。
  7. 【請求項７】 その研摩セクションにおいて、実質的に
    異なる粒径を有する２つの粒子フラクションを含み、そ
    の平均粒径比率が少なくとも３:１である前記請求項の
    １つに記載の研摩材。
  8. 【請求項８】 スズおよび所望によりリチウムが、粒径
    大フラクションに比し粒径小フラクションがより大きな
    割合で存在する前記請求項の１つに記載の研摩材。
  9. 【請求項９】 少なくとも粒径小フラクションが、サブ
    ミクロン平均粒径を有する請求項７記載の研摩材。
  10. 【請求項１０】 前記請求項の１つに記載の研摩材を実
    質的な割合で含有することを特徴とする研摩具。
  11. 【請求項１１】 研摩材が、少なくとも５重量％の請求
    項１〜９の１つに記載の研摩材である請求項１０記載の
    研摩具。
  12. 【請求項１２】 ダイアモンド、立方晶系窒化ホウ素お
    よび／または炭化ケイ素のような高硬度研摩材を付加的
    に１またはそれ以上含有する請求項１０または１１記載
    の研摩具。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜９の１つに記載のセラミッ
    ク・コランダム研摩材を製造するにあたり、 ゾル・ゲル法によって製造することを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 スズ含有物質が、ゾルにおいて微粒子
    形、固体形および／または溶存形で存在する請求項１３
    記載の方法。
  15. 【請求項１５】 ゾルがγ-酸化アルミニウムを含有す
    る請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 リチウム含有物質が、ゾルにおいて微
    粒子形、固体形および／または溶存形で存在する請求項
    １４または１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 マグネシウムが、ゾルにおいて微粒子
    形、固体形および／または溶存形で存在する請求項１４
    〜１６の１つに記載の方法。
  18. 【請求項１８】 スズ、リチウム、マグネシウムまたは
    他の成分を含有する塩水溶液を、乾燥中間体に混合する
    かまたは当該乾燥中間体上にスプレイする請求項１３〜
    １７の１つに記載の方法。
  19. 【請求項１９】 焼結を１〜２０分間、１１００〜１６
    ００℃で行う請求項１３〜１８の１つに記載の方法。
  20. 【請求項２０】 必須成分としてセラミック・コランダ
    ムを含み、かつリチウム含量によって特徴付けられる研
    摩材。
  21. 【請求項２１】 請求項２０記載の研摩材および請求項
    １〜９の１つに記載の研摩材を含有することを特徴とす
    る研摩材。
  22. 【請求項２２】 請求項２０または２１のいずれかに記
    載の研摩材を実質的な割合で含有することを特徴とする
    研摩具。
  23. 【請求項２３】 請求項２０または２１のいずれかに記
    載のセラミック・コランダム研摩材を製造するにあた
    り、 請求項１３〜１９の１つに記載の工程を１またはそれ以
    上実施することを特徴とする方法。
JP6091388A 1993-04-30 1994-04-28 研摩材 Pending JPH0748558A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SG1996007160A SG46650A1 (en) 1993-04-30 1993-04-30 Ceramic corundum abbrasive
EP93107085A EP0622438B1 (de) 1993-04-30 1993-04-30 Keramisches Korundschleifmittel
DE93107085-8 1993-04-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0748558A true JPH0748558A (ja) 1995-02-21

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ID=26133180

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6091388A Pending JPH0748558A (ja) 1993-04-30 1994-04-28 研摩材

Country Status (17)

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US (1) US5531799A (ja)
EP (1) EP0622438B1 (ja)
JP (1) JPH0748558A (ja)
KR (1) KR100253528B1 (ja)
AT (1) ATE167225T1 (ja)
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