KR20160067892A - 증가된 인성을 갖는 용융된 산화알루미늄에 기반한 다결정질 다공성 al2o3 체 및 그의 용도 - Google Patents

증가된 인성을 갖는 용융된 산화알루미늄에 기반한 다결정질 다공성 al2o3 체 및 그의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 97 중량% 초과의 양의 α 산화알루미늄, 총 3 중량% 미만의 양의 기타 산화물 합금 성분, 5 내지 30 부피%의 거대다공성을 가진 온도-처리된 다결정질 다공성 Al2O3 체에 관한 것으로서, 여기서 Al2O3 체는 20 내지 100 ㎛의 결정자 크기를 갖는 복수의 Al2O3 초정으로 구성된다.

Description

증가된 인성을 갖는 용융된 산화알루미늄에 기반한 다결정질 다공성 AL2O3 체 및 그의 용도 {POLYCRYSTALLINE POROUS AL2O3-BODIES ON THE BASIS OF MOLTEN ALUMINUM OXIDE COMRPISING AN INCREASED TOUGHNESS AND USE THEREOF}
본 발명은 용융된 산화알루미늄에 기반한 다결정질 다공성 Al2O3 체(body), 그의 제조 방법 및 그의 용도, 특히 연마재에서의 그의 용도에 관한 것이다.
문헌에서 종종 코런덤이라고도 지칭되는, 용융된 산화알루미늄에 기반한 연마 입자는 오랫동안 공지되어 있었고, 오늘날 여전히 표면의 기계가공에서 가장 일반적으로 사용되는 물질에 속한다. 예를 들어 특히 목재, 강철, 스테인레스강, 플라스틱, 석재, 세라믹과 같은, 기계가공되어질 복수의 여러 물질들로 인하여, 각각의 응용에 부응하고 해당하는 경우에 그의 물리적 특징이 최적화된 코런덤 또는 특별한 코런덤 각각의 유형들이 과거에 개발되었다.
이러한 목적을 위하여, 특히 연마 입자의 물리적 특징을 변화시키기 위하여, 및/또는 특별한 특징을 얻거나 이들을 강화하기 위해 얻어진 연마 입자를 또한 후-처리하기 위하여, 코런덤을 기타 산화물로 도핑하고/하거나 제조 방법을 바꾼 여러 방법들이 선택될 수 있다.
WO 2012/041421은 산화알루미늄을 전기 아크 노에서 용융시키고 후속적으로 액체 용융물을 부음으로써 제조되는, 다결정질 Al2O3 체를 개시하고 있다. 여기서 부어지는 유동액은 신속히 냉각되는데, 이 목적을 위하여 예를 들어 반대 방향으로 회전하는 2개의 수-냉각 롤러 사이의 틈에 액체 용융물을 붓는다. 냉각 속도를 증가시키기 위하여, 부어지는 유동액에 미립자 산화알루미늄 입자를 추가로 첨가한다.
이러한 방식으로 수득된 고체 물질을 후속적으로 분쇄하고 스크리닝에 의해 연마 그릿 크기로 처리한다. 닫힌 거대다공성을 가지며, 서로에 연결되어 있고 20 ㎛ 내지 100 ㎛의 결정자 크기를 갖는 개개의 초정(primary crystal)들로 구성된 연마 입자를 이러한 방식으로 수득한다. 한정된 다공성 및 한정된 결정질 구조를 갖는 이러한 연마 입자는 특히 연삭 디스크에서 사용하는 데 있어서 장점을 갖는다.
EP-B-1 339 809는 증가된 인성을 갖는 알루미나에 기반한 치밀하고 조밀한 연마 입자를 제조하는 방법 뿐만 아니라 연마재에서의 그의 용도를 기재하고 있다. 여기서는 완성 연마 그릿을 800 내지 1500℃에서 열적 후-처리한다.
열적 후-처리는 또한 US-A-4 157 898로부터 공지되어 있다. TiO2-함유 코런덤을 산화 조건 하에서 어닐링하는데, 여기서는 환원 조건 하에 수행된 용융 동안에 TiO2로부터 형성된 티타늄 아산화물을 입자 표면에서 산화시키고, 4가 티타늄을 포함하며 연마 입자의 표면을 청색 착색시키는 티타늄-알루미늄 화합물을 형성한다.
후자의 사례들 둘 다에서, 치밀하고 조밀하도록 구성된 완성 연마 입자를 열적으로 후-처리하여 그의 입자 인성을 증가시킨다. 특정한 연삭 작업의 경우에, 입자 인성의 증가는 연삭 성능의 증가와 서로 관련된다.
치밀하고 조밀하도록 구성되고 크거나 개별적인 결정자가 거의 없는 연마 입자에 더하여, 미세결정질 또는 다결정질이도록 구성되고 복수의 더 작은 결정자로 구성되고 결정질 구조 또는 그의 구조 단독에 기반한 높은 인성을 갖는 다수의 연마 입자가 특히 최근에 개발되었다. 예를 들어, EP-B-1 595 081은 알루미나 지르코니아의 제조를 기재하고 있는데, 여기서는 냉각시 성분들의 분리를 방지하기 위하여 산화지르코늄을 산화알루미늄과 함께 용융시킨 다음 액체 용융물을 가능한 한 빨리 냉각시키고, 그 결과 ZrO2 및 Al2O3이 생성물에서 미세결정질 구조에서 서로에 대해 균일하게 분포되도록 존재하게 된다.
또한 미세결정질이도록 구성된 유사한 강인한 물질을 화학적 또는 세라믹 공정 각각을 통해 또한 수득할 수 있는데, 여기서는 제조 방법 동안에 그로부터 Al2O3이 얻어지는 미립자 융해 알루미나 또는 상응하는 원료를 가공하여 미소결체(green body)를 형성한 다음, 이것을 1200 내지 1600℃의 온도에서 소결시킨다. 미세결정질 소결 코런덤은 예를 들어 EP-B-0 152 068 또는 EP-A-0 725 045의 주제이다.
과거에는, 이러한 미세결정질 또는 다결정질 코런덤의 열적 후-처리를 피해 왔는데, 그 이유는 인성의 원인이 되는 결정질 구조가 결정 성장에 기인한, 또는, 알루미나 지르코니아의 경우에는, 또한 개질 변형에 기인한, 열적 후-처리에 따른 손상을 경험했기 때문이다.
따라서, 현재는 몇몇의 큰 결정자 또는 단일 결정자로 구성된 치밀하고 조밀한 유형의 코런덤에 대해서만 성공적인 열적 후-처리가 공지되어 있다.
기계가공되어질 여러 물질, 표면 및 형태의 광대한 범위로 인함 뿐만 아니라 기계가공 공정 자체에 대한 여러 요구로 인하여, 예시적 방식으로 상기 규정된 코런덤의 유형이 바람직하게 사용될 뿐만 아니라, 물질을 기계가공할 때 제거 속도 또는 표면 품질을 추가로 개선하기 위하여 추가로 연마 입자를 특정한 연삭 작업에 또는 특별한 물질에 더욱 잘 적합화시키는 것이 여전히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 특징적인 프로필을 가지며 특정한 연삭 작업을 위해 최적화되고 따라서 그로부터 제조된 연마재 및 연삭 결과를 추가로 최적화할 수 있는 코런덤 연마 입자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상응하는 코런덤 연마 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
97 중량% 초과의 양의 α 산화알루미늄 및 총 3 중량% 미만의 양의 기타 산화물 합금 성분을 포함하는 용융된 산화알루미늄에 기반한 다결정질 다공성 Al2O3 체를 제공함으로써 문제가 해결된다.
Al2O3 체는 20 내지 100 ㎛의 결정자 크기를 갖는 복수의 Al2O3 초정으로 이루어지고, 5 내지 30 부피%의 세공 부피, 20 내지 60 ㎛의 평균 세공 직경 및 대략 100 ㎛ 범위의 최대 세공 직경을 포함한 거대다공성을 나타낸다. 초정의 경계에서, 다결정질 Al2O3 체는 집중된 개개의 외재적 상(extrinsic phase)들을 나타내고, 이들은 초정 경계를 따라 점형태 양상으로 또는 선으로 개별적으로 분포된다. 외재적 상은 7 ㎛ 미만, 바람직하게는 5 ㎛ 미만의 직경을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 외재적 상은 TiO2 및/또는 Cr2O3, Fe2O3, MgO, Na2O, NiO, ZnO, CoO, ZrO2, SiO2, MnO2 또는 희토류의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 기타 산화물 합금 성분을 포함한다.
상기-기재된 다결정질 Al2O3 체는, 예를 들어 WO 2012/041421에 따라 제조될 수 있는 바와 같이, 소량의 TiO2 및/또는 기타 산화물 합금 성분을 포함하는 다결정질 Al2O3 체의 열적 후-처리에 의해 수득된다.
다결정질 Al2O3 체를 기재로 한 본 발명에 따른 연마 입자의 제조는 적어도 97 중량%의 산화알루미늄 및 최대 3 중량%의 기타 산화물 합금 성분의 혼합물을 전기 아크 노에서 용융시키는 것으로 시작하는 일련의 공정 단계를 포함한다. 혼합물을 완전히 용융시킨 후에, 액체 용융물을 80 kg/분 미만의 일정한 붓는 속도로 붓는다. 부을 때, 부어지는 흐름에 α 산화알루미늄 미립자를 첨가한다. 이러한 방식으로 용융물의 냉각을 촉진한다. 이어서, 반대 방향으로 회전하는 냉각된 롤러를 통해 금속 플레이트 사이의 좁은 틈에 용융물을 부음으로써, 또는 냉각 플레이트 상에 부음으로써, 용융물의 완전한 냉각을 수행한다. 냉각 후에, 다결정질 Al2O3 체가 조악한 조각 또는 플레이트의 형태로 존재하고, 다음에 이것을 분쇄하고 후속적으로 한정된 연마 그릿 크기로 스크리닝한다. 본 발명을 위한 본질적 단계는 이러한 방식으로 수득된 연마 입자를 1000 내지 1400℃의 온도에서 5 - 60분 동안 후속적으로 템퍼링하는 것이다. 바람직하게는, 열적 후-처리를 로터리 킬른(rotary kiln)에서 1250℃에서 15분 동안 수행한다.
본 발명의 맥락에서 수행되었던 시험의 결과로서, 템퍼링에 선행한 완성 연마 그릿의 사전 분쇄 및 스크리닝이 본 발명에 따른 연마 입자의 품질에 상당한 영향을 미친다는 것을 알아내었다. 즉, 냉각 후에 수득된 조악한 조각의 템퍼링 및 후속적 분쇄가 연마 입자의 특징의 개선을 초래하지만, 상기 개선은 단연코 역 순서에서만큼 극적이지 않다는 것을 알아내었다. 분쇄 후에 수득된 연마 입자의 형태는 입방형이고 블록형이며, 여기서 기본 Al2O3 체의 거대다공성에 기인하여, 완성 연마 그릿은 FEPA에 따른 그릿 크기 F24 - F80에 대하여 1.75 g/cm3 미만, 바람직하게는 1.70 g/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1.65 g/cm3 미만인 비교적 낮은 벌크 밀도를 나타낸다.
놀랍게도, 기본 생성물이 합금 성분으로서 소량의 외재적 산화물을 포함할 때, 심지어 다결정질 다공성 Al2O3 체의 경우에서도, 그의 결정질 구조 및 그의 다공성에도 불구하고 열적 후-처리에 의하여 입자 인성의 막대한 증가가 얻어질 수 있음을 이제 알아내었다. 이 효과는 소량의 TiO2의 존재 하에서 특히 현저하고 뚜렷하다.
TiO2에 추가로, Cr2O3, Fe2O3, MgO, Na2O, NiO, ZnO, CoO, ZrO2, SiO2, MnO2 및/또는 희토류의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가의 산화물 합금 성분의 소량이 본 발명에 따른 다결정질 Al2O3 체에 또한 존재할 수 있고, 여기서 추가의 합금 성분의 합은 3 중량% 미만, 바람직하게는 ≤ 1 중량%이다. 외재적 상이 TiO2를 포함하지 않을 때에도 매우 뚜렷하지는 않지만 긍정적인 효과가 또한 관찰될 수 있다.
본 발명의 특징은 REM 이미지에 의하여 추가로 예증되고, 이것을 도 1 내지 6으로서 명세서에 첨부한다.
도 1은 1000-배 배율에서 본 발명에 따른 다결정질 연마 입자의 폴리싱된 단면의 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 2는 2000-배 배율에서 본 발명에 따른 다결정질 연마 입자의 폴리싱된 단면의 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 3은 1000-배 배율에서 비교 실시예의 폴리싱된 단면의 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 4는 1000-배 배율에서 비교 실시예의 폴리싱된 단면의 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 5는 100-배 배율에서 다결정질 연마 입자의 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 6은 150-배 배율에서 치밀하고 조밀한 단결정질 연마 입자의 주사 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 1 및 2에서 초정(1)의 경계(3)를 어두운 테두리 부분으로서 확인할 수 있고, 이것이 개개의 초정(1)을 둘러싼다. 결정 경계는 점점 더 나타나는 개개의 밝은 외재적 상(2)에 의하여 추가로 강조되며, 이들 외재적 상은 이 경우에 88 중량% 초과의 TiO2를 포함한다 (실시예 4). 즉 외재적 상(2)의 EDX 분석의 결과로 88.6 중량%의 TiO2, 0.7 중량%의 Na2O, 0.1 중량%의 MgO, 0.1 중량%의 SiO2 및 10.5 중량%의 Al2O3의 조성이 얻어졌다. 초정(1)에 대하여, 99.5 중량%의 Al2O3, 0.3 중량%의 SiO2 및 각각의 경우에 0.1 중량%의 CaO 및 TiO2가 분석되었다. 상 경계(3)에 대하여, 5.6 중량%의 Na2O, 93.4 중량%의 Al2O3, 0.2 중량%의 SiO2 및 0.8 중량%의 TiO2가 발견되었다. 이미지에서 확인될 수 있는 흑색 영역은 세공(4)이고, 초정 경계를 따라 형성된다. 도 2는 2000-배 배율에서 연마 입자의 폴리싱된 단면을 나타내고, 이 경우에 특히 결정자 경계(3)를 따라 늘어서 있는 TiO2-함유 외재적 상(2)을 볼 수 있다.
도 3 및 4는 열 처리 전의 기본 입자를 관통하는 단면을 나타낸다. 도 1 또는 2에 예증된 본 발명에 따른 열적으로 후-처리된 입자에 비하여, 티타늄-함유 외재적 상(2)의 양이 상당히 적고, 분리가 더욱 조악하고, 분리의 형태가 더욱 소판-유사함을 볼 수 있다. 즉, 고온의 열적 후-처리는 확산 공정을 유도하고, 이것은 증가된 분리 및 외재적 상(2)의 더욱 미세한 점형태의 분포를 유도하는 것으로 추측된다. 또한, 온도 처리 또는 확산 효과가 각각 상 경계(3)의 두께의 감소를 유도하는 것으로 보인다.
20 - 100 ㎛의 크기를 갖는 Al2O3 초정으로 이루어지고 서로에 연결된 본 발명에 따른 연마 입자의 다결정질 조성물을 100-배 배율로 도 5에서 볼 수 있다. 연마 입자의 쪼개진 표면은 연마재의 결합제 매트릭스 내에서의 그의 우수한 매립 및 그로부터 얻어지는 우수한 연삭 성능을 설명한다.
단결정질이도록 구성되고 비교적 매끄러운 표면을 갖는, 종래의 조밀하고 치밀한 연마 입자를, 도 5에 대한 의미있는 대조군으로서 150-배 배율로 도 6에서 볼 수 있고, 그 결과 연마 입자는 확실히 높은 입자 강도를 나타내지만, 결합제 매트릭스에 오로지 불량하게 매립된다.
연마 입자의 품질을 평가하기 위하여는, 연삭 시험을 수행하는 것이 본질적이다. 연삭 시험은 비교적 광범위하고 시간-소모적이다. 따라서, 연마재 산업에서는, 기계적 특징에 의해 미리 연마 입자의 품질을 평가하는 것이 일반적이며, 이것은 더욱 쉽게 접근될 수 있고 연삭 시험에서의 이후의 거동에 대한 지표로서 역할을 한다. 본 작업의 맥락에서, 연마 입자의 입자 인성을 볼 밀에서의 밀링에 의한 마이크로 입자 분해를 통해 결정하였다.
마이크로 입자 분해 ( MKZ )
마이크로 입자 분해를 측정하기 위하여, 10 g의 (해당 그릿 크기의) 코런덤을, 12개의 강철 볼 (직경 15 mm, 중량 330 - 332 g)로 충전된 볼 밀에서, 미리 결정된 기간 동안 분당 188 회전수로 밀링하였다. 후속적으로, 밀링된 입자를 스크리닝 기계 (하버 뵈커(Haver Boecker) EHL 200)에서 해당 그릿 크기를 위해 한정된 저부 시브(sieve)보다 2 등급 더 미세한 상응하는 미세한 시브를 통해 5분 동안 스크리닝하고, 미세한 부분을 배제시켰다. MKZ 값은 하기 식으로부터 얻었다:
Figure pct00001
하기 표 1에서, 몇 가지 선택된 유형의 코런덤을 특징규명하였고, 표 2에 벌크 밀도 이외에 그의 마이크로 입자 분해를 요약하였으며, 본 발명에 따른 연마 입자와 비교하였다. 시험을 위하여 트라이바셔 쉬라이프미텔 게엠베하(Treibacher Schleifmittel GmbH)로부터의 코런덤을 사용하였다. 비교를 위하여, 다결정질 코런덤에 추가로, 회분 공정으로 용융된 블록형의 조밀한 융해 산화알루미늄 (도 6)을 또한 사용하였다. 다결정질 코런덤을 위한 온도 처리를 로터리 킬른에서 1250℃에서 15분 동안 수행하였다.
<표 1>
Figure pct00002
<표 2>
Figure pct00003
블록형의 조밀한 융해 코런덤 (실시예 1 및 2)에 있어서, 낮은 MKZ 값은 높은 인성 및 입자 강도를 나타내는데, 이것은 백색 융해 산화알루미늄 (실시예 1)의 경우보다 합금 코런덤 (실시예 2)의 경우 상당히 더 높다. 실시예 2와 동일한 화학 조성의 경우, 다결정질 다공성 코런덤 (실시예 3)에 대한 MKZ 값이 상당히 더 높다. 그럼에도 불구하고, 해당 응용에 대한 반응에 있어서, 이러한 물질은 매우 우수한 연삭 성능을 나타내는데, 이는 또한 특히 그의 다공성 조성물에 기인하여 연마 입자가 연마재 (연삭 벨트 또는 연삭 디스크)에 매우 잘 매립될 수 있고, 여기서 결합제가 연마 입자의 바깥쪽 개방 세공 내로 침투되고 연마 입자가 연마재에 고정된다는 사실로부터 비롯된다.
1250℃에서의 온도 처리 후에, 동일한 입자가 각각 대략 32% 만큼 MKZ 값의 감소 또는 입자 인성의 증가를 나타내었다. 이로부터 본 발명에 따른 연마 입자에 대한 완전히 새로운 응용 가능성이 얻어지는데, 이는 이제 다공성 다결정질 구조가 비교적 높은 입자 인성과 짝을 이루며 그에 따라 우수한 매립이라는 장점이 높은 입자 강도와 조합될 수 있기 때문이다.
MKZ 값은 입자 크기의 함수임이 공지되어 있다. 따라서 더욱 미세한 그릿 크기를 이용해 추가의 측정을 수행하였다. 실시예 5 - 8의 경우에, 그릿 크기 F60 및 F80에 있어서 열적 후-처리에 의하여 입자 인성의 막대한 증가가 얻어짐이 또한 명백해졌다. 즉 그릿 크기 F60 (실시예 5 및 6)에 대하여 대략 24%의 입자 인성 증가가 측정되었고, 한편 그릿 크기 F80에 대하여는 심지어 대략 44%의 증가가 관찰될 수 있었다.
볼 밀 입자 분해 ( KMKZ )
볼 밀 입자 분해는 입자 강도를 측정하기 위한 유사한 방법이다. 더욱 많은 샘플 양 때문에, 이 방법은 더욱 정확하고 오류 경향이 더 적다. 100 g의 (해당 그릿 크기의) 코런덤을, 8개의 큰 35 mm 직경 강철 볼 및 40 내지 45개의 작은 14.7 mm 직경 강철 볼로 충전된 볼 밀에서 미리 결정된 기간 동안 분당 83 회전수로 밀링하였다. 강철 볼을 분리한 후에, 밀링된 입자를 후속적으로 로탭(Rotap) 스크리닝 기계에서 해당 그릿 크기를 위해 한정된 저부 시브보다 2 등급 더 미세한 상응하는 미세한 시브를 통하여 5분 동안 스크리닝하고, 미세한 부분을 배제시켰다. KMKZ 값은 하기 식으로부터 얻었다:
이 경우에, 비합금 다결정질 코런덤을 TiO2 합금 다결정질 코런덤과 비교하였다. 양 유형의 코런덤의 화학 조성을 표 1A에 요약하였다.
<표 1A>
Figure pct00005
<표 2A>
Figure pct00006
다결정질 코런덤의 온도 처리를 로터리 킬른에서 1250℃에서 15분 동안 수행하였다. 볼 밀 입자 분해의 결과를 표 2A에 요약하였다. 비처리된 다결정질 코런덤은, 이것이 합금인지 또는 비합금인지의 여부에 무관하게, 비견할만한 입자 강도를 가짐을 알아내었다. 코런덤의 양 유형 모두가 온도-처리 후에 입자 강도의 개선을 나타냈으며, 여기서 비합금 다결정질 코런덤에 대한 개선이 20% 미만인 반면 합금 다결정질 코런덤의 입자 강도는 50% 넘게 증가하였다.
연삭 시험
실제적 연삭 활용에 대한 MKZ 값의 긍정적인 효과를 또한 입증하기 위하여, 샘플 1 내지 4로부터 추가의 연삭 시험을 수행하였다.
이 목적을 위하여, 치수 125 × 1.5 × 22.23으로 절삭 디스크를 제조하였고, 이것을 20 mm의 직경 및 2 mm의 두께를 갖는 스테인레스강 관을 절삭하는 데 사용하였다. 디스크의 컨디셔닝을 위해 먼저 3회의 거친 절삭을 수행하였고, 후속적으로 각각의 디스크로 총 20회 절삭을 수행하였다. 디스크 직경의 감소 (디스크 마모)를 통해 연삭 성능을 측정하였다. 각 경우에 디스크 마모에 대하여 3개 디스크로부터 평균 값을 구하였다. 연삭 결과 및 연삭 조건을 하기 표 3에 요약하였다.
<표 3>
Figure pct00007
상기-기재된 연삭 조건의 경우에, 치밀하고 조밀한 백색 융해 산화알루미늄을 포함하는 절삭 디스크가 가장 높은 디스크 마모를 나타냈는데, 이것은 결합제 매트릭스에서의 치밀한 입자의 열악한 매립으로, 및 특히 비교적 낮은 입자 인성으로 설명될 수 있다. 이에 비하여, 강인한 합금 코런덤을 포함하는 절삭 디스크는 상당히 덜 마모되었다 (대략 45%). 매우 높은 MKZ 값 (실시예 3 = 29.6)에도 불구하고, 다결정질 다공성 코런덤을 포함하는 절삭 디스크가 실시예 (2)로부터의 치밀하고 강인한 입자에 비해 단지 약간 더 낮은 디스크 마모를 나타낸다는 결과는 놀라운 것이고, 이는 결합제 매트릭스에서의 다공성 다결정질 입자의 우수한 매립으로 확실히 설명될 수 있다. 1250℃에서의 15분 동안의 연마 입자의 템퍼링에 의해 직경 감소에 기초한 절삭 디스크의 안정성이 대략 30% 만큼 증가할 수 있고, 즉 극히 중실성이며 치밀한 합금 코런덤을 능가한다.
본 명세서에서 일반적으로 본 발명에 따른 Al2O3 체의 연마 입자로서의 적합성을 측정하기 위하여, 그리고 비처리 연마 입자와 비교한 성능 증가를 보여주기 위하여, 상기-기재된 연삭 시험을 주로 수행하였음을 주지하는 것이 중요하다. 구체적 응용 및 연삭 작업에 있어서, 본 발명에 따른 연마 입자의 다공성 및 비교적 높은 입자 인성이 특히 긍정적인 영향을 갖는 경우에, 특히 치밀하고 조밀한 코런덤 유형에 비하여 추가의 성능 증가가 예상될 것이다. 정밀 연삭에 대하여 또는 또한 세라믹-결합된 연마 입자를 이용한 고-성능 연삭에 대하여 상응하는 결과를 확인하였다.
특히, 한정된 다공성을 가져야 하는 연마 디스크에서 사용될 때, 본 발명에 따른 연마 입자의 사용은 최신 기술 상태에 비하여 개선을 유도하는데, 이는 이제 원하는 다공성이 연마 입자 자체에 의해 적어도 부분적으로 구현되기 때문이며, 이것은 냉각 윤활제를 연마재 접촉 구역 내로 직접 넣을 수 있다는 추가의 장점과 관련된다. 한편으로, 본 발명에 따른 연마 입자를 사용함에 따라 추가의 다공성을 도입함으로써 작업 공정 동안에 쾌삭이 지지되고, 연마 디스크의 절삭 능력이 개선된다. 다른 한편으로, 큰 갈라진 표면을 포함하는 다결정질 구조에 기인하여 연삭 디스크에서의 연마 입자의 매립이 추가로 개선되고, 이로써 연삭 성능이 추가로 증가된다.
높은 거대다공성에도 불구하고, 연마 입자가 극히 안정하고, 높은 접촉 압력이 인가되는 경우의 연삭 작업을 위해서도 사용될 수 있다. 다결정질 Al2O3 체는, 그들의 조성으로 인해, 특히 연삭 디스크에서의 용도를 위해 예정되어지지만, 이들은 또한 유리 연마재(loose abrasive)로서의 용도를 위해, 코팅된 연마재에서의 용도를 위해, 내화성 물질의 제조를 위해, 및 마모 방지 재료로서의 용도를 위해 적절하다.

Claims (6)

  1. 97 중량% 초과의 양의 α 산화알루미늄 및 총 3 중량% 미만의 양의 기타 산화물 합금 성분을 포함하는 용융된 산화알루미늄의 다결정질 다공성 Al2O3 체(body)이며, 여기서
    Al2O3 체는 20 내지 100 ㎛의 결정자 크기를 갖는 복수의 Al2O3 초정을 포함하고, 5 내지 30 부피%의 세공 부피, 20 내지 60 ㎛의 평균 세공 직경 및 대략 100 ㎛ 범위의 최대 세공 직경을 포함한 거대다공성을 나타내며,
    초정의 경계에서, 다결정질 Al2O3 체는 집중된 개개의 TiO2-포함 외재적 상(extrinsic phase)들을 포함하고, 외재적 상들은 7 ㎛ 미만의 직경을 가지며 초정 경계를 따라 점형태 양상으로 또는 선으로 개별적으로 분포된 것을 특징으로 하는 Al2O3 체.
  2. 제1항에 있어서, 외재적 상이 5 ㎛ 미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 Al2O3 체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외재적 상이 TiO2 이외에 Cr2O3, Fe2O3, MgO, Na2O, NiO, ZnO, CoO, ZrO2, SiO2, MnO2 또는 희토류의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 기타 산화물 합금 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al2O3 체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기타 산화물 합금 성분의 양이 1 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 Al2O3 체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, Al2O3 체가, 한정된 그릿 크기로 처리 및 크기화된 연마 입자인 것을 특징으로 하는 Al2O3 체.
  6. 제5항에 있어서, 연마 입자가 FEPA에 따른 그릿 크기 F24 - F80에서 1.75 g/cm3 미만, 바람직하게는 1.70 g/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1.65 g/cm3 미만의 벌크 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 Al2O3 체.

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