KR960705754A - 연마 입자 및 이의 제조방법(abrasive grain and method for making the same) - Google Patents

연마 입자 및 이의 제조방법(abrasive grain and method for making the same)

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KR960705754A
KR960705754A KR1019960702458A KR19960702458A KR960705754A KR 960705754 A KR960705754 A KR 960705754A KR 1019960702458 A KR1019960702458 A KR 1019960702458A KR 19960702458 A KR19960702458 A KR 19960702458A KR 960705754 A KR960705754 A KR 960705754A
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디. 먼로 래리
이. 우드 토마스
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테릴 켄트 퀄리
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니
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Abstract

본 발명은 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 연마 입자는, 코팅 연마재, 결합 휠 및 3차원적 저밀도 연마재와 같은 연마 제품내에 삽입될 수 있다.

Description

연마 입자 및 이의 제조방법(ABRASIVE GRAIN AND METHOD FOR MAKING THR SAME)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명의 연마 입자가 삽입된 코팅된 연마 제품의 단편적 횡단면도이다, 제2도는 본 발명의 연마 입자가 삽입된 접착된 연마 제품의 투시도이다, 제3도는 본 발명의 연마 입자가 삽입된 부직 연마 제품의 확대 단편도이다, 제4도 및 제5도는 본 발명의 연마 입자를 5000배 확대한 주사 전자 현미경 사진으로서, 이 사진은 후방 산란 전자를 사용하여 영상화 한 것이다.

Claims (41)

  1. 하기 (a) 내지 (c) 단계를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자의 제조 방법; (a) 액체매질 및 충분량의 알루미나 입자를 포함하는 분산액을 제조하는 단계로서, 이 분산액은 탈액되면 전구 물질을 제공할 수 있고, 이 전구 물질은 소결되면, 경도가 약 16GPs 이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 물질을 제공할 수 있으며, 상기 알루미나 입자는 알파 알루미나 입자, 10중량% 미만의 화학적 결합수를 포함하는 전이성 알루미나 입자 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되고, 그 평균 크기가 2㎛ 미만이며, 또한 상기 알루미나계 입자는 이론적 산화물을 근거로 할때 그 총 중량을 기준으로 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하며, 상기 분산액은, 이 분액중에 존재하는 액체 매질의 총중량을 분산액 중량에서 뺀 중량을 기준으로 하여 1중량% 이하의 알파 알루미나 모노히드레이트를 포함하는 단계; (b) 상기 분산액을 탈액화시켜 전구 물질을 제공하는 단계; 및 (c) 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만이며, 상기 연마 입자의 총 중량을 기준으로 하여 이론적 산화물을 근거로 했을때 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 제공하기에 충분한 온도에서 충분한 시간동안 상기 전구 물질을 소결시키며, 상기 소결 과정은 1600.0℃ 이하의 온도 및 100.0atm 이하의 압력에서 수행하는 단계로서, 단계(c) 이전에는 상기 전구 물질이 연마 입자 전구체 형태로 제공되는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분산액은 산화 마그네슘, 산화 망간, 산화 아연, 산화 세륨, 산화 코발트, 산화 티탄, 산화 니켈, 산화 이트륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 사마륨, 산화 이터븀, 산화 네오디뮴, 산화 란탄, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 에르븀, 이들의 전구체 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택된 소결 보조제를 부가로 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 단계(b)와 (c)사이에 하소 단계를 포함하는 방법.
  4. 제2항에 방법에 따른 연마 입자.
  5. (a) 결합제; 및 (b) 상기 결합제에 의해 연마 제품내에 부착된 제2항의 다수개의 연마 입자를 포함하는 연마 제품.
  6. 하기 (a) 내지 (c) 단계를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자의 제조방법; (a) 액체매질, 충분량의 알루미나 입자, 및 충분량의 소결 보조제를 포함하는 분산액을 제조하여, 경도가 약 16GPs 이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 입자를 단계 (b)와 (c) 이후에 제공하도록 하는 단계로서, 상기 알루미나 입자는 알파 알루미나 입자, 10중량% 미만의 화학적 결합수를 포함하는 전이성 알루미나 입자, 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되고 그 평균 크기가 2㎛ 미만이며, 또한 상기 알루미나계 연마 입자는 이론적 산화물을 근거로 했을때 그 총 중량을 기준으로 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하며, 상기 분산액은, 이 분산액중에 존재하는 액체 매질의 총중량을 분산액 중량에서 뺀 중량을 기준으로 하여 1중량% 이하의 알파 알루미나 모노히드레이트를 포함하는 단계; (b) 상기 분산액을 탈액화시키는 단계; 및 (c) 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이고, 평균 알파 알루미나 결정체 크기가 2㎛ 미만이며, 상기 연마 입자의 총 중량을 기준으로 하여 이론적 산화물을 근거로 했을때 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 제공하기에 충분한 온도에서 충분한 시간동안 상기 탈액 분산액을 소결시키며, 상기 소결 과정은 1600.0℃ 이하의 온도 및 100.0atm 이하의 압력에서 수행하는 단계.
  7. 제6항에 있어서, 상기 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자가 이론적 산화물을 기준으로 0.4중량%이하의 CaO를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 소결 보조제가 산화 마그네슘, 산화 망간, 산화 아연, 산화 세륨, 산화 코발트, 산화 티탄, 산화 니켈, 산화 이트륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 사마륨, 산화 이터븀, 산화 네오디뮴, 산화 란탄, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 에르븀, 이들의 전구체 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 단계(b)와 (c)사이에 하소 단계를 포함하는 방법.
  10. 제6항의 방법에 따른 연마 입자.
  11. (a) 결합제; 및 (b) 상기 결합제에 의해 연마 제품내에 부착된 제10항의 다수개의 연마 입자를 포함하는 연마 제품.
  12. 하기 (a) 내지 (e) 단계를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자의 제조 방법; (a) 액체 매질 및 충분량의 알루미나 입자를 포함하는 분산액을 제조하여, 경도가 약 16GPa 이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 단계 (b) 내지 (e) 이후에 제공하도록 하는 단계로서, 상기 알파 알루미나 입자의 평균 크기가 2㎛ 미만이고, 또한 이 알루미나 입자는 알파 알루미나 입자, 10중량% 미만의 화학적 결합수를 포함하는 전이성 알루미나 입자, 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되며, 상기 분산액은, 이 분산액중에 존재하는 액체 매질의 총중량을 분산액 중량에서 뺀 중량을 기준으로 하여 1중량% 이하의 알파 알루미나 모노히드레이트를 포함하는 단계; (b) 상기 분산액을 탈액화시키는 단계; (c) 상기 탈액 분산액을 소결 보조제를 포함하는 충분량의 침지 물질에 침지시킴으로써, 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이며, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 단계 (d) 내지 (e) 이후에 제공하도록 하는 단계; (d) 침지된 탈액 분산액을 하소시켜 하소된 물질을 제공하는 단계; 및 (e) 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이며, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 제공하기에 충분한 온도에서 충분한 시간동안 상기 하소된 물질을 소결시키며, 상기 소결 단계는 1600.0℃ 이하의 온도 및 100.0atm 이하의 압력에서 수행하는 단계.
  13. 제12항에 있어서, 상기 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자가, 이론적 산화물을 근거로 상기 연마 입자의 총중량을 기준으로 했을때 0.3중량% 미만의 SiO2, 및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자가 이론적 산화물을 기준으로 하여 0.4중량% 이하의 CaO를 포함하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 소결 보조제가 산화 마그네슘, 산화 망간, 산화 아연, 산화 세륨, 산화 코발트, 산화 티탄, 산화 니켈, 산화 이트륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 사마륨, 산화 이터븀, 산화 네오디뮴, 산화 란탄, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 에르븀, 이들의 전구체 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 단계 (b)와 (c) 사이에 하소 단계를 포함하는 방법.
  17. 제12항의 방법에 따른 연마 입자.
  18. (a) 결합제; 및 (b) 상기 결합제에 의해 연마 제품내에 부착된 제17항의 다수개의 연마 입자를 포함하는 연마 제품.
  19. 하기 (a) 내지 (e) 단계를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자의 제조방법; (a) 액체 매질, 제1소결 보조제, 및 충분량의 알루미나 입자를 포함하는 분산액을 제조하여, 경도가 약 16GPa이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정행 세라믹의 알파 알루미나계 물질을 제공하도록 하는 단계로서, 상기 알루미나 입자는 평균 크기가 2㎛ 미만이고, 이 알루미나 입자는 또한 알파 알루미나 입자, 10중량% 미만의 화학적 결합수를 포함하는 전이성 알루미나 입자, 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되며, 상기 분산액은, 이 분산액중에 존재하는 액체 매질의 총중량을 분산액 중량에서 뺀 중량을 기준으로 하여 1중량% 이하의 알파 알루미나 모노히드레이트를 포함하는 단계; (b) 상기 분산액을 탈액화시키는 단계; (c) 상기 탈액 분산액을 제2소결 보조제를 포함하는 침지 물질에 침지시킴으로써, 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이며, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 단계 (d) 내지 (e) 이후에 제공하도록 하는 단계; (d) 침지된 탈액 분산액을 하소시켜 하소된 물질을 제공하는 단계; 및 (e) 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이고, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 제공하기에 충분한 온도에서 충분한 시간동안 상기 하소된 물질을 소결시키며, 상기 소결 단계는 1600.0℃ 이하의 온도 및 100.0atm 이하의 압력에서 수행하는 단계로서, 이때 상기 충분량의 제1 및 제2소결 보조제는 단계 (a) 및 (c)에 제공함으로써 경도가 약 16GPa 이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 단계 (d) 내지 (e) 이후에 제공하는 단계.
  20. 제19항에 있어서, 상기 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자가, 이론적 산화물을 근거로 상기 연마 입자의 총중량을 기준으로 했을때 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 결정형 세라믹 알파 알루미나계 연마 입자가 이론적 산화물을 기준으로 하여 0.4중량% 이하의 CaO를 포함하는 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 소결 보조제가 산화 마그네슘, 산화 망간, 산화 아연, 산화 세륨, 산화 코발트, 산화 티탄, 산화 니켈, 산화 이트륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 사마륨, 산화 이터븀, 산화 네오디뮴, 산화 란탄, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 에르븀, 이들의 전구체 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 방법.
  23. 제19항에 있어서, 단계 (b)와 (c) 사이에 하소 단계를 포함하는 방법.
  24. 제19항의 방법에 따른 연마 입자.
  25. (a) 결합제; 및 (b) 상기 결합제에 의해 연마 제품내에 부착된 제24항의 다수개의 연마 입자를 포함하는 연마 제품.
  26. 하기 (a) 내지 (c) 단계를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자의 제조 방법; (a) 액체 매질; 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 사마륨, 산화 이터븀, 산화 네오디뮴, 산화 란탄, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 에르븀, 이들의 전구체 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에게 선택된 충분량의 소결 보조제; 및 충분량의 알루미나 입자를 포함하는 분산액을 제조하는 단계로서, 이 분산액은 탈액시키면 전구 물질을 제공할 수 있고, 이 전구 물질은 소결시키면, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 사마륨, 산화 이터븀, 산화 네오디뮴, 산화 란탄, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 에르븀 (Y2O3, Ce2O3, Pr2O3, Sm2O3, Yb2O3, Nd2O3, La2O3, Gd2O3, Dy2O3및 Er203로서 이론적 산화물 기준), 또는 이들의 혼합물을 2중량% 이상 포함하는, 경도가 약 16GPa이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 물질을 제공하며, 상기 알루미나 입자는 알파 알루미나 입자, 10중량% 미만(이론적 산화물을 기준)의 화학적 결합수를 포함하는 전이성 알루미나 입자, 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되고; 상기 알파 알루미나 입자의 평균 크기가 2㎛ 미만이며; 상기 분산액은 이 분산액중 총 이론적 Al2O3함량을 기준으로 하여 약 65중량% 이상의 상기 알파 알루미나 입자를 포함하는 단계; (b) 상기 분산액을 탈액화시켜 전구물질을 제공하는 단계; 및 (c) 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상히며, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 입자 연자를 제공하기에 충분한 온도에서 충분한 시간동안 상기 전구 물질을 소결시키고, 상기 소결 과정은 1600.0℃ 이하의 온도 및 100.0atm 이하의 압력에서 수행하는 단계로서, 이때 단계(c) 이전에는 상기 전구 물질이 연마 입자 전구체의 형태로 제공되는 단계.
  27. 제26항에 있어서, 상기 분산액이 약 75중량% 이상의 상기 알파 알루미나 입자를 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 연마 입자가, 이론적 산화물을 근거로 했을때 상기 연마 입자의 총중량을 기준으로 하여 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 연마 입자가, 이론적 산화물을 근거로 했을때 상기 연마 입자의 총중량을 기준으로 하여 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O 및 0.4중량% 이하의 CaO를 포함하는 방법.
  30. 제27항에 있어서, 단계 (b)와 (c) 사이에 하소 단계를 포함하는 방법.
  31. 하기 (a) 내지 (e) 단계를 포함하는 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자의 제조 방법; (a) 액체 매질 및 충분량의 알루미나 입자를 포함하는 분산액을 제조하여, 경도가 약 16GPa이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 물질을 단계 (b) 내지 (e) 이후에 제공하도록 하는 단계로서, 상기 알파 알루미나 입자의 평균 크기는 2㎛ 미만이고, 상기 알루미나 입자는 알파 알루미나 입자, 10중량% 미만의 화학적 결합수를 포함하는 전이성 알루미나 입자, 및 이들의 혼합물을 구성된 군중에서 선택되고, 상기 분산액은, 이 분산액의 총 이론적 Al2O3함량을 기준으로 하여 50.0중량% 이상의 알파 알루미나 입자를 포함하며, 상기 분산액은 이 분산액중에 존재하는 액체 매질의 총중량을 분산액 중량에서 뺀 중량을 기준으로 하여 50.0중량% 이하의 알파 알루미나 모노헤드레이트를 포함하는 단계; (b) 상기 분산액을 탈액화시키는 단계; (c) 소결 보조제를 포함하는 충분량의 침지 물질에 상기 탈액된 분산액을 침지시킴으로써, 경도가 16GPa이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이며, 평균 알파 알루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 단계 (d) 내지 (e) 이후에 제공하도록 하는 단계; (d) 침지된 탈액 분산액을 하소시켜 하소된 물질을 제공하는 단계; 및 (e) 경도가 16GPa이상, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이며, 평균 알파 아루미나 결정체의 크기가 2㎛ 미만인 결정형 세라믹의 알파 알루미나계 연마 입자를 제공하기에 충분한 온도에서 충분한 시간동안 상기 하소된 물질을 소결시키며, 상기 소결 단계는 1600.0℃ 이하의 온도 및 100.0atm 이하의 압력에서 수행하는 단계.
  32. 제31항에 있어서, 상기 분산액이 약 60중량% 이상의 상기 알파 알루미나 입자를 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 소결 보조제가 산화 마그네슘, 산화 망간, 산화 아연, 산화 세륨, 산화 코발트, 산화 티탄, 산화 니켈, 산화 이트륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 사마륨, 산화 이터븀, 산화 네오디뮴, 산화 란탄, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 에르븀, 이들의 전구체 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 연마 입자가, 이론적 산화물을 근거로 했을 때 상기 연마 입자의 총중량을 기준으로 하여 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하는 방법.
  35. 제32항에 있어서, 상기 연마 입자가, 이론적 산화물을 근거로 했을때 상기 연마 입자의 총중량을 기준으로 하여 0.3중량% 미만의 SiO2, 0.4중량% 이하의 Na2O 및 0.4중량% 이하의 CaO를 포함하는 방법.
  36. 제32항에 있어서, 단계 (b)와 (c) 사이에 하소 단계를 포함하는 방법.
  37. 주변 결정체에 대해 불규칙하게 배향된 알파 알루미나 결정체 및 일부 이상의 상기 알파 알루미나 결정체들 사이에 존재하는 마그네토플럼바이트 판(platelet)을 포함하는 알파 알루미나계 연마 입자로서, 상기 연마 입자는 경도가 16GPa 이상이고, 밀도가 3.58g/㎤ 이상이며, 평균 알파 알루미나 결정체 크기가 2㎛ 미만인 알파 알루미나계 연마 입자.
  38. 제37항에 있어서, 상기 알파 알루미나 결정체의 평균 결정체 크기가 1㎛ 미만인 알파 알루미나계 연마 입자.
  39. 제38항에 있어서, 이론적 산화물을 기준으로 했을때 상기 연마 입자의 총중량을 기준으로 0.3중량% 미만의 SiO2및 0.4중량% 이하의 Na2O를 포함하는 알파 알루미나계 연마 입자.
  40. 제39항에 있어서, 이론적 산화물을 기준으로 하여 0.4중량% 이하의 CaO를 포함하는 알파 알루미나계 연마 입자.
  41. 제37항에 있어서, 상기 마그네토플럼바이트 판의 두께가 0.1㎛이고, 길이는 0.5 내지 약 3㎛인 알파 알루미나계 연마 입자.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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