PL167555B1

PL167555B1 - Method of making ceramic abrasive tools

Info

Publication number: PL167555B1
Application number: PL29408192A
Authority: PL
Inventors: Daniela Herman
Original assignee: Wyzsza Szkola Inzynierska
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1995-09-30
Also published as: PL294081A1

Abstract

Sposób wytwarzania ceramicznych narzędzi ściernych, w którym rozdrobnione spoiwo ceramiczne, zawierające żużel pomiedziowy, miesza się ze ścierniwem, zwłaszcza elektrokorundowym, a następnie formuje się i wypala w piecu, po czym narzędzia chłodzi się do temperatury otoczenia, znamienny tym, że jako spoiwa do wiązania ziarn ściernych w narzędzie używa się fryty żużlowo-szklanej o właściwościach krystalizacyjnych, składającej się z następujących składników wyrażonych w procentach na mol (% mol): 30-70% SiO2; 2-10% AlaOs; 10-30% CaO; 8-30% MgO; 0,01-15% ZnO; 1-10% FeO+Fe 2O3; 0,05-2% CuO; 0,05-0,5% MnO;0,1-0,5% Na2O; 1-5% K2O; 0,5-5% Li2O; 2-15% B2O3; TiO2 0-15%; przy czym narzędzie ścierne wypala się w temperaturze nie wyższej niż 1180°C, w czasie do 5 godzin, następnie obniża się temperaturę obróbki do temperatury zarodkowania żądanej fazy krystalicznej, korzystnie diopsydowej, a czas trwania termicznej obróbki krystalicznej ustala się w zależności od wymaganego uziarnienia spoiwa szklano-krystalicznego.A method of making ceramic abrasive tools in which shredded a vitreous bond, containing copper slag, is miscible with the abrasive, especially aluminum oxide and then molded and fired in a furnace, after which the tools are cooled ambient temperature, characterized in that it is a binding agent for binding the grains abrasive, the tool uses a slag-glass frit with crystallization properties, consisting of the following components expressed as percentage per mole (% mole): 30-70% SiO2; 2-10% AlaOs; 10-30% CaO; 8-30% MgO; 0.01-15% ZnO; 1-10% FeO + Fe 2O3; 0.05-2% CuO; 0.05-0.5% MnO; 0.1-0.5% Na2O; 1-5% K2O; 0.5-5% Li2O; 2-15% B2O3; TiO2 0-15%; the abrasive tool burns out at no greater than 1180 ° C for up to 5 hours, then the treatment temperature is lowered to the nucleation temperature of the desired crystalline, preferably diopside phase, and time the duration of the thermal crystalline treatment depends on the required particle size glass crystalline binder.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ceramicznych narzędzi ściernych o spoiwie szklanokrystalicznym.The present invention relates to a method of manufacturing glass-crystal bonded ceramic abrasive tools.

Ceramiczne narzędzia ścierne powstają w wyniku związania ziarn ściernych spoiwem ceramicznym. Jako spoiw ceramicznych na skalę przemysłową używa się spoiw frytowych i półfrytowych (z dodatkiem surowców plastycznych), które miesza się ze ścierniwem w ściśle określonych proporcjach, zależnie od charakterystyki projektowanego narzędzia ściernego. Uformowane narzędzia ścierne wypala się w temperaturach znajdujących się pomiędzy temperaturą mięknienia i topliwości spoiwa ceramicznego a następnie chłodzi się do temperatury otoczenia. Spoiwa występujące w wyrobie finalnym, to jest gotowym narzędziu ściernym, w produkowanych dotychczas narzędziach ściernych, wytworzonych przy udziale wymienionych wyżej surowców i znanych metod, to spoiwa amorficzne lub z częściową niekontrolowaną fazą krystaliczną.Ceramic abrasive tools are made by bonding abrasive grains with a ceramic binder. As ceramic binders on an industrial scale, frit and semi-frit binders (with the addition of plastic raw materials) are used, which are mixed with the abrasive in strictly defined proportions, depending on the characteristics of the designed abrasive tool. The formed abrasive tools are fired at temperatures between the softening point and the melting point of the vitreous bond and then cooled to ambient temperature. The binders present in the final product, i.e. the finished abrasive tool, in the abrasive tools produced so far, made with the use of the above-mentioned raw materials and known methods, are amorphous binders or binders with a partially uncontrolled crystalline phase.

W polskim zgłoszeniu patentowym P. 255893 podano sposób wytwarzania ceramicznych narzędzi ściernych ze spoiwem o właściwościach krystalizujących i niesterowalnej wielkości kryształów spoiwa. W zgłoszeniu tym spoiwo o następującym składzie chemicznym wyrażonym w procentach wagowych (% wag): 30-50% SiO₂; 10-25% AI2O3; 2-10% TiO₂; 10-30% ZnO; 1-15% PbO; 5-25% B2O3, miesza się ze ścierniwem, uplastycznia i po uformowaniu wypala się w temperaturze nie wyższej niż 1150°C, po czym studzi się z regulowaną prędkością, najpierw do temperatury 600°C, a następnie do temperatury otoczenia.The Polish patent application P. 255893 describes a method of producing ceramic abrasive tools with a bond with crystallizing properties and an uncontrollable size of the bond crystals. In this application, a binder with the following chemical composition in percent by weight (wt%): 30-50% SiO ₂ ; 10-25% Al2O3; 2-10% TiO ₂ ; 10-30% ZnO; 1-15% PbO; 5-25% B2O3, is mixed with the abrasive, plasticizes and, after shaping, is fired at a temperature not exceeding 1150 ° C, then cooled at a controlled speed, first to 600 ° C and then to ambient temperature.

Informacje zawarte w innym polskim zgłoszeniu patentowym P. 260494, dotyczą sposobu wytwarzania narzędzi z udziałem spoiwa ceramicznego w postaci żużla pomiedziowego, zawierającego następujące składniki wyrażone w procentach wagowych (% wag): poniżej 2% CuO; powyżej 20% SiO2; 10-40% AI2O3; 10-30% CaO; poniżej 20% MgO; poniżej 30% Fe2O3· Uformowane narzędzia wypala się w temperaturze powyżej 1200°C, w wyniku czego uzyskuje się narzędzia z częściową, niekontrolowaną fazą krystaliczną w spoiwieThe information contained in another Polish patent application P. 260494 relates to a method of producing tools with the participation of a ceramic binder in the form of copper slag, containing the following components expressed as percentages by weight (wt%): less than 2% CuO; greater than 20% SiO2; 10-40% Al2O3; 10-30% CaO; less than 20% MgO; below 30% Fe2O3 The formed tools are fired at a temperature above 1200 ° C, resulting in tools with a partial, uncontrolled crystalline phase in the binder

W odróżnieniu od wyżej wymienionych rozwiązań, sposób wytwarzania narzędzi według wynalazku pozwala na uzyskanie narzędzi ze spoiwem szklanokrystalicznym z kontrolowaną (zadaną) fazą krystaliczną i regulowanym uziarnieniem spoiwa.Contrary to the above-mentioned solutions, the method of producing tools according to the invention allows for obtaining tools with a glass-crystalline binder with a controlled (set) crystalline phase and adjustable grain size of the binder.

Sposób wytwarzania ceramicznych narzędzi ściernych według wynalazku polega na tym, że jako spoiwo stosuje się sproszkowaną frytę żużlowo-szklaną, zawierającą następujące składniki wyrażone w procentach na mol (% mol): 30-70% S1O2; 2-10% Al2O3; 10-30%The method of producing ceramic abrasive tools according to the invention consists in using a powdered slag glass frit as a binder, containing the following components expressed as percentages per mole (mole%): 30-70% S1O2; 2-10% Al2O3; 10-30%

167 555167 555

CaO; 8-30% MgO; 0,01-15% ZnO; 1-10% FeO+Fe^Os; 0,05-2% CuO; 0,05-0,5% MnO; 0,1-0,5% Na2O; 1-5% K2O; 0,5-5% Li2O; 2-15% B2O3; 0-15% T1O2. Narzędzia ścierne po uformowaniu wypala się w temperaturze nie wyższej niż 1180°C, w czasie nie dłuższym niż 5 godzin, po czym obniża się temperaturę obróbki do temperatury zarodkowania żądanej fazy krystalicznej, najlepiej diopsydowej. Czas trwania termicznej obróbki krystalizacyjnej ustala się w zależności od wymaganego uziarnienia spoiwa szklanokrystalicznego.CaO; 8-30% MgO; 0.01-15% ZnO; 1-10% FeO + Fe2 Os; 0.05-2% CuO; 0.05-0.5% MnO; 0.1-0.5% Na2O; 1-5% K2O; 0.5-5% Li2O; 2-15% B2O3; 0-15% T1O2. After shaping, the abrasive tools are fired at a temperature of no more than 1180 ° C for no more than 5 hours, and then the processing temperature is lowered to the nucleation temperature of the desired crystalline phase, preferably diopside. The duration of the thermal crystallization treatment depends on the required grain size of the glass crystal binder.

Korzystnym skutkiem jaki daje sposób według wynalazku jest to, że pozwala on na uzyskanie narzędzi ze spoiwem szklanokrystalicznym, zwłaszcza diopsydowym, o regulowanej wielkości uziarnienia.The advantageous effect of the method according to the invention is that it allows to obtain tools with a glass crystal, especially diopside, binder with an adjustable particle size.

Przykład I. Spoiwo w postaci fryty o właściwościach krystalicznych o następującym składzie chemicznym (% mol): 43,21% S1O2; 4,024% AI2O3; 23,38% CaO; 20,87% MgO; 0,058% ZnO; 3,15% FeO+Fe2O3; 0,175% CuO; 0,116% MnO; 0,175% Na₂O; 1,516% K2O; 0,583% L12O; 2,741% B2O3 przesiewa się przez sito i miesza się w odpowiednim stosunku wagowym z ziarnem ściernym z elektrokorundu chromowego o wielkości ziarna nr 80, dodając jednocześnie plastyfikator w postaci wodnego roztworu dekstryny. Z tak przygotowanej masy ściernej formuje się ściernicę zaprojektowaną pod względem kształtu i charakterystyki. Po wysuszeniu w temperaturze 105°C wypala się ściernicę w temperaturze 1160°C przez 1 godzinę, a następnie obniża się temperaturę do 840°C i przetrzymuje się w niej ściernicę przez 2 godziny, po czym schładza się wyrób do temperatury otoczenia. W ten sposób uzyskuje się ściernicę ze spoiwem drobnokrystalicznym o wielkości kryształów do 5 μ m.Example I. A frit binder with crystalline properties having the following chemical composition (mol%): 43.21% S1O2; 4.024% Al2O3; 23.38% CaO; 20.87% MgO; 0.058% ZnO; 3.15% FeO + Fe2O3; 0.175% CuO; 0.116% MnO; 0.175% Na ₂ O; 1.516% K2O; 0.583% L12O; 2.741% B2O3 is passed through a sieve and mixed in the appropriate weight ratio with chromium alumina abrasive grain No. 80, while adding the plasticizer in the form of an aqueous dextrin solution. A grinding wheel designed in terms of shape and characteristics is formed from such prepared abrasive mass. After drying at 105 ° C, the wheel is fired at 1160 ° C for 1 hour, then the temperature is lowered to 840 ° C and the wheel is kept there for 2 hours, and then the product is cooled to ambient temperature. In this way, a grinding wheel with a fine-crystalline bond is obtained with a crystal size of up to 5 μm.

Przykład II. Spoiwo w postaci fryty o właściwościach krystalicznych o następującym składzie chemicznym (% mol): 43,21% SiO2; 4,024% AI2O3; 23,38% CaO; 20,87% MgO; 0,058% ZnO; 3, 15% FeO+Fe₂O₃; 0,175% CuO; 0,116% MnO; 0,175% Na2O; 1,516% K2O; 0,583% L2O; 2,741% B2O3 przesiewa się przez sito i miesza się w odpowiednim stosunku wagowym z ziarnem ściernym z elektrokorundu zwykłego o wielkości ziarna nr 46, dodając jednocześnie plastyfikator w postaci wodnego roztworu dekstryny. Z' tak przygotowanej masy ściernej formuje się ściernicę zaprojektowaną pod względem kształtu i charakterystyki. Po wysuszeniu w temperaturze 105°C wypala się ściernię w temperaturze 1160°C przez 1 godzinę, po czym obniża się temperaturę do 840°C i przetrzymuje się w niej ściernicę przez 5 godzin, a następnie schładza się wyrób do temperatury otoczenia. W ten sposób uzyskuje się ściernicę ze spoiwem szklano-krystalicznym o wielkości kryształów powyżej 1 μ m.Example II. A frit binder with crystalline properties with the following chemical composition (mol%): 43.21% SiO2; 4.024% Al2O3; 23.38% CaO; 20.87% MgO; 0.058% ZnO; 3, 15% FeO + Fe ₂ O ₃ ; 0.175% CuO; 0.116% MnO; 0.175% Na2O; 1.516% K2O; 0.583% L2O; 2.741% B2O3 is passed through a sieve and mixed in the appropriate weight ratio with common alumina abrasive grain No. 46, while adding the plasticizer in the form of an aqueous dextrin solution. Such prepared abrasive mass is used to form a grinding wheel designed in terms of shape and characteristics. After drying at 105 ° C, the abrasive is fired at 1160 ° C for 1 hour, then the temperature is lowered to 840 ° C and the wheel is kept there for 5 hours, and then the product is cooled to ambient temperature. In this way, a grinding wheel with a glass-crystalline bond with a crystal size greater than 1 μm is obtained.

167 555167 555

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 ziPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price 1.50 PLN

Claims

Patent claim

A method for the production of ceramic abrasive tools, in which a comminuted ceramic binder containing copper slag is mixed with an abrasive, especially aluminum oxide, and then formed and fired in a furnace, after which the tools are cooled to ambient temperature, characterized by the fact that as binders a glass-slag frit with crystallization properties is used to bind the abrasive grains into the tool, consisting of the following components expressed as a percentage per mole (% mole): 30-70% SiO2; 2-10% Al2O3; 10-30% CaO; 8-30% MgO; 0.01-15% ZnO; 1-10% FeO + Fe2O3; 0.05-2% CuO; 0.05-0.5% MnO; 0.1-0.5% Na2O; 1-5% K2O; 0.5-5% Li ₂ O; 2-15% B2O3; TiO ₂ 0-15%; the abrasive tool is fired at a temperature of not more than 1180 ° C for up to 5 hours, then the treatment temperature is lowered to the nucleation temperature of the desired crystalline phase, preferably diopsoid, and the duration of the thermal crystalline treatment is determined depending on the required grain size of the binder glass-crystal.