JPS6397681A - α−Ａｌ↓２Ｏ↓３ベースの焼結研摩材 - Google Patents

α−Ａｌ↓２Ｏ↓３ベースの焼結研摩材

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JPS6397681A JP62249633A JP24963387A JPS6397681A JP S6397681 A JPS6397681 A JP S6397681A JP 62249633 A JP62249633 A JP 62249633A JP 24963387 A JP24963387 A JP 24963387A JP S6397681 A JPS6397681 A JP S6397681A
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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−Ａｌｔｏｓペースの焼結微結晶研摩材及び
その製造方法に関する。
酸化アルミニウムをアーク炉で熔融するコランダム研摩
材の製造方法のほかに、α−ｕ２０．ペースの研摩材の
焼結による製造を扱う幾つかの方法が公矧である。
焼結研摩材の製造原料としてゲーキサイト及びアルミナ
も微粒の酸化アルミニウム水和物も使用される。
例えば米国特許第４３１４８２７号は酸化アルミニウム
水和グルを約１４００℃で乾燥及び焼結して製造するα
−ｈｔ２ｏ、ベースの微結晶研摩材を記述する。しかし
それによれは良好な研摩性能を得るために、更に少くと
も１８１類の改質成分を添加することが必要である。改
質成分として少なくとも１０％のＺｒＯ及び／又はＨｆ
Ｏ２，及び／又はＣｏ、Ｎｉ。
カ又はＭｇの酸化物を含むん６０３から成る少くとも１
％のスピネルが提案される。
欧州特許出願第０１５２７６８号は酸化アルミニウムグ
ルを焼結して製造する研摩材を記述する。その場合、グ
ルのｒ　−ｈｔ２ｏ、のα−Ａｌ２Ｏ．形への変態温度
を引下げる丸めに、核形成剤として極めて微細なα−酸
化アルミニウム粒子を存在させる。酸化物の形の８１．
Ｃｒ、Ｍｇ及びＺｒの添加物を結晶成長阻止剤としてグ
ルに加えることができる。それでも、この材料には極微
のクリスタリットのほかに粒度８μに及ぶクリスタリッ
トも現れる　（焼結条件によシ）。この大きなりリスタ
リットは恐らく乾燥物に含まれるα−Ａｌ２Ｏｓ粒子（
核形成剤ンによるものである。なぜなら最大の注意を払
っても、極微クリスタリットのほかに大きなα−Ａｌ２
Ｏ．が存在するからである。このα−ＡＬ２０３粒子で
最も小さいものでも、約１０００℃から初めてグルから
発生するα−ＡＬ２０．結晶核よシ大きい。このためク
リスタリットの不均一な成長が促進される。
そこで本発明の目的は、大きな密度、高い純度及び微結
晶構造の均一性を特徴とするα−Ａ１２０３ペースの研
摩材である。このような研摩材は本発明に基づき少くと
も９９．５創１のα−Ａｌ２Ｏ．から成少、少くとも理
論密度の９７饅の密度を有し、そのα−Ａｌ２Ｏ．クリ
スタリットの粒度が２μよシも小さ諭焼結微結晶研摩材
である。この研摩材は特に良好な研摩性能を特徴とし、
ベルトにも研削砥石にも加工することができる。そこで
本発明は、微粒のα−酸化アルミニウム水和物を希釈酸
溶液に掻き混ぜ、内包された気泡を除去するために、生
じた懸濁液に真空脱気処理を施し、脱気し九分散液から
次に分散装置で凝集を解消し、そのｌｌ＠場合によって
は添加物を混合し、得た懸濁液から場合によっては粗大
な粒子を除去し、次に乾燥し、粉砕し、続いて１０００
℃ないし１５００℃で焼結するという上記研摩材の製造
方法に関する。
意外なことに高いスピネル言置がなく又は乾燥物にα−
Ａｌ２Ｏ．が存在しなくても、微粒のα−酸化アルミニ
ウム水和物の凝集を適当に解消することによって、酸化
アルミニウムの高い密度と純度を兼備する微結晶構造が
得られることが判明したのである。その場合α−Ａｌ２
Ｏ．への変態は既に１０００℃以下で始まる。従って所
定の焼結温度で変態輯度とΩ差がかなシ大きい。このた
め多数のα−Ｍ２０．核が形成されるから、長い焼結時
間のもとでも微結晶構造の良好な均一性が得られる。
また焼結の時に酸化物に転化される塩の形の狗。
Ｃｍ、Ｃｏ、Ｎ１＋ＣｒｅＦｅＪｉ、ＴＩ、Ｚｎ、Ｍｎ
及びＺｒの元素群からの少量の添加物が好適であること
が判明した。この添加は分散装置で行われ、最大０．２
重量％、好ましくはり０．１重量％（ｉ終製品の酸化物
基準）であった。この添加物は周知のように焼結の時に
不均一な急激な結晶成長を減少するのである。
懸濁粒子の凝集の解消はせん断速度と流量の比に応じて
最大を通過する。せん断速度が低すぎればエネルギが不
十分であシ、せん断速度が高すぎれば早速、再凝集が起
こる。せん断速度のこの最適範囲は、凝集解消装置につ
いて実験的に確かめなければならない。
なお存在する又は形成された大きな凝集体を分離するた
めに、この懸濁液を場合によつては遠心分離に掛ける。
また意外なことに、懸濁液に内包された気泡を凝集解消
の前に除去することによって、製品の一層の改善が得ら
れることが判明した。これは、微細に砕けた気泡が最終
製品の気孔率を増加し、それと共に、密度と硬さに否定
的影響を及ぼすととに関連する。０．４μよシ大きな気
孔は焼結によりてもはや除去することができないのであ
る。大きな気孔は焼結過程の間に小さな気孔を犠牲、に
して成長する。そこでこの大きな気孔を極度に高い焼結
温度によって除去するしかない。従って低い焼結温度を
保赴するために、乾燥と焼結の時に空胴を後に残すすべ
ての内包空気が除去されるように、真空脱気処理を行わ
なければならない。気泡の上昇速度は直径が小さければ
低く、分散液中の気泡直径の二乗と共に増加する。例え
は液位１５０ｓ＋ｓ＋で０．４バールのとき、気泡の内
包がほとんどない焼、晴可能な懸濁液を得るのに２時間
以上かかる。
このことから計算して、直径７μを超えるすべての内包
空気を除去しなければならない。これをなるべく短時間
で行うために、小さな層厚が必要である。ＭＥ／ＦＲＹ
ＭＡ型真空説気設備で試験を行う。
その場合、内包空気を含む懸濁液を真空室内で特殊な装
置によシ薄層に分配し、内包空気を膨張させ破裂させる
。層厚１ｍで０，１バールのもとで、内包空気を除去す
るのに１分未満の滞溜時間で十分である。
微粒水化α−酸化アルミニウムとしてノラル（Ｐｕｒａ
ｌ■）、ディスペラル（Ｄｉｓｐｅｒａｌ（’　）及び
フェアデル（Ｖｅｒｓａｌ■）の名称で知られている市
販の偽ベーム石を使用することができる。懸濁液の固形
物含量は５ないし４０重量％、好ましくは１５ないし２
５重量−であった。解こう剤である酸として硝酸、塩酸
又は酢酸を使用することができるＯ 分散装置で凝集を解消する時に場合によって行われる元
素群Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ　、Ｃｒ、Ｆｅ、ＴＩ　、
Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｎ及びＺｒからの添加は、焼結の後に酸
化物の形に転化される無機又は有機塩の形で行う。添加
は最大０．２重量％、好ましくは０．１重量％（最終製
品中の酸化物基準）の量で行われる。適当に仕込んだ酸
溶液の塩が最も良好であることが判明した。
分散装置から受領した懸濁液は、次いで適当な乾燥装置
例えば熱風乾燥器で８０ないし１２０℃の温度で数時間
にわたシ乾燥する。
乾燥物を次に粉砕した上で、炉内で１０００℃ないし１
５００℃の温度でしばらくの間焼結する。焼結時間は高
温の場合は低温の場合よシ短く数分ないし２時間である
。
本発明方法に基づいて製造した研摩材を次に研摩ベルト
及び研削砥石に加工し、炭素鋼Ｃ４５に対する比較試験
シリーズでこの材料の性能を確かめた。その場合、電融
コランダム（＝１００％）と比較して研削性能を確かめ
た。得た値は表に示す通シで、本発明に基づき製造され
た材料の優秀な研摩性能をはりきシと示す。
〔実施例〕
次に実施例に基づいて本発明を詳述する。
実施例１ 水３９．５　ｋｇと濃硝酸４４０１１の溶液にディスペ
ラル■の商標で市販されているα−酸化アルミ＝ウム１
水和物の粉末１０ｋｇを連続的に掻き混ぜた。
次に懸濁液をＬＹＥ／Ａ／ＦＲＹＭＡ型実験用真空脱気
設備を用いて１００ミリバールで脱気処理し、続いて２
個の流入口を待つ高速分散装置に圧送して通した。流速
は３　ｔ／ｈであシ、ロータの回転数は約１５、ＯＯＯ
ｒｅｖ／ｍｌ　ｎでありた。分散装置の第２の流入口は
閉じたままであった。凝集を解消した懸濁液を次にポリ
エチレンの受皿に約５ｃｒｓの厚さの層として収容し、
続いて熱風乾燥器で気温８０℃で３６時間乾燥し、硬く
もろい林状にした。乾燥した板状物を粉砕機で半透明の
粒に粉砕し、フルイ機で予備分粒した。発生するフルイ
通過分画は懸濁液の調合に再使用することができた。生
の粒体を次に電気抵抗炉中において１４００℃で７時間
加熱し、この温度で約２時間焼結した。焼結物の密度は
理論密度の９８．１チ、クリスタリットの粒度は２μ以
下でありた。
実施例２ 分散液のｖ４合と脱気を実施例１に挙げ次ように行った
。但し分散装置でこの分散液に第２の流入口から硫酸マ
グネシウム６．３１１／ｌの溶液ｔ２７０ｍ　Ｌ／ｈの
速度で供給した。受領した懸濁液を次に実施例１のよう
に再処理した。焼結した最終製品は０．０５重量％のＭ
ｇＯを含み、理論密度の９９．０チの密度を有した。ク
リスタリットの粒度は１μ以下であった。
対照例 懸濁液に真空脱気処理を施さないことを除き、実施例２
に挙げ友ように材料の製造を行っ次・この材料では焼結
の後に理論密度の７５チの密度が生じ次。
第　　　１　　　表 （研摩テストの結果） 材料　　　　　　　研摩性能（％） 研削砥石　　　研摩ベルト

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）おおむねα−Ａｌ＿２Ｏ＿３から成る焼結微結晶
    研摩材において、少くとも９９．５重量％のα−Ａｌ＿
    ２Ｏ＿３から成り、少くとも理論密度の９７％の密度を
    有し、そのα−Ａｌ＿２Ｏ＿３のクリスタリットの粒度
    が２μよりも小さいことを特徴とする研摩材。
  2. （２）微粒のα酸化アルミニウム水和物を希釈酸溶液に
    掻き混ぜ、内包された空気を除去するために、生じた懸
    濁液に真空脱気処理を施し、次に分散装置で凝集を解消
    し、場合によっては添加物を混合し、場合によっては懸
    濁液から更に粗大な粒子を除去し、次に乾燥し、粉砕し
    、１０００℃ないし１５００℃の温度で焼結することを
    特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の研摩材の製
    造方法。
  3. （３）懸濁液の固形物含量が５ないし４０重量％、好ま
    しくは１５ないし２５重量％であることを特徴とする、
    特許請求の範囲第２項に記載の方法。
  4. （４）希釈酸溶液が硝酸、塩酸又は酢酸から成ることを
    特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載の方法。
  5. （５）真空脱気処理を圧力０．２バール以下で薄い層と
    して行うことを特徴とする、特許請求の範囲第２項に記
    載の方法。
  6. （６）添加物をＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、
    Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｎ及びＺｒの元素群から選択する
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載の方法
    。
  7. （７）最大０．２重量％、好ましくは０．１重量％（最
    終製品中の酸化物基準）の量で添加を行うことを特徴と
    する、特許請求の範囲第２項及び第６項に記載の方法。
  8. （８）硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム又は酢酸マ
    グネシウムを使用することを特徴とする、特許請求の範
    囲第２項、第６項及び第７項に記載の方法。
  9. （９）粗大な粒子の分離を遠心分離によって行うことを
    特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載の方法。
  10. （１０）乾燥して粉砕した生成物を１０００℃ないし１
    ５００℃、好ましくは１３００℃ないし１４５０℃の温
    度で１０分ないし２時間焼結することを特徴とする、特
    許請求の範囲第２項に記載の方法。
JP62249633A 1986-10-03 1987-10-02 α−Ａｌ▲下２▼Ｏ▲下３▼ベースの焼結研摩材 Expired - Lifetime JPH0832871B2 (ja)

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AT0263086A AT389884B (de) 1986-10-03 1986-10-03 Verfahren zur herstellung eines gesinterten schleifmaterials auf der basis von alpha-al2o3
AT2630/86 1986-10-03

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