RU2303621C2 - Abrasive particles and methods of their production and application - Google Patents

Abrasive particles and methods of their production and application Download PDF

Info

Publication number
RU2303621C2
RU2303621C2 RU2004102898/02A RU2004102898A RU2303621C2 RU 2303621 C2 RU2303621 C2 RU 2303621C2 RU 2004102898/02 A RU2004102898/02 A RU 2004102898/02A RU 2004102898 A RU2004102898 A RU 2004102898A RU 2303621 C2 RU2303621 C2 RU 2303621C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
abrasive particles
abrasive
particles
present
glass ceramics
Prior art date
Application number
RU2004102898/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004102898A (en
Inventor
Анатолий З. РОЗЕНФЛАНЦ (US)
Анатолий З. РОЗЕНФЛАНЦ
Ахмет СЕЛИККАЙА (US)
Ахмет СЕЛИККАЙА
Томас Дж. АНДЕРСОН (US)
Томас Дж. Андерсон
Original Assignee
3М Инновейтив Пропертиз Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3М Инновейтив Пропертиз Компани filed Critical 3М Инновейтив Пропертиз Компани
Publication of RU2004102898A publication Critical patent/RU2004102898A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2303621C2 publication Critical patent/RU2303621C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: abrasive treatment; production abrasive particles and articles from them.
SUBSTANCE: abrasive particles contain glass ceramic including Al2O3 and oxide of metal different from Al2O3. Part of Al2O3 is present in glass ceramic in form of alpha Al2O3. Specification gives description of methods of production of abrasive particles and grinding by means of abrasive articles containing binder and said abrasive particles.
EFFECT: improved working characteristics of abrasive particles and articles made from them; low cost of production.
10 cl, 12 dwg, 3 tbl, 36 ex

Description

Данное изобретение относится к абразивным частицам и способам их получения. Абразивные частицы могут быть включены в ряд абразивных изделий, в том числе в абразивные материалы со связующим, абразивные материалы с покрытием, абразивные материалы на нетканой основе и абразивные щетки.This invention relates to abrasive particles and methods for their preparation. Abrasive particles can be included in a number of abrasive products, including binder abrasives, coated abrasives, non-woven abrasives and abrasive brushes.

Известно большое число стеклянных и стеклокерамических смесей. В большинстве оксидных систем для изготовления стекла применяют широко известные стеклообразователи, такие как SiO2, В2O3, P2O5, GeO2, TeO2, As2O3 и V2O5, способствующие образованию стекла. Некоторые из смесей, полученные с применением указанных стеклообразователей, могут быть подвергнуты термической обработке с образованием стеклокерамики. Верхний предел температуры эксплуатации стекол и стеклокерамики, изготовленных с применением указанных стеклообразователей, обычно ниже 1200°С; как правило, он составляет примерно 700-800°С. Стеклокерамика, как правило, имеет повышенную термостойкость по сравнению со стеклом, из которого она изготовлена.A large number of glass and glass-ceramic mixtures are known. In most oxide systems for the manufacture of glass, widely known glass-forming agents are used, such as SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , GeO 2 , TeO 2 , As 2 O 3 and V 2 O 5 , which contribute to the formation of glass. Some of the mixtures obtained using these glass-forming agents can be subjected to heat treatment with the formation of glass ceramics. The upper limit of the operating temperature of glasses and glass ceramics made using these glass former is usually below 1200 ° C; as a rule, it is approximately 700-800 ° C. Glass ceramics, as a rule, have increased heat resistance compared to the glass from which it is made.

Кроме того, многие свойства стекол и стеклокерамики ограничены свойствами, присущими стеклообразователям. Например, модуль Юнга, твердость и прочность стекол и стеклокерамики, полученных на основе SiO2, В2O3 и Р2O5, ограничены аналогичными характеристиками стеклообразователей. Такие стекла и стеклокерамика, как правило, имеют более плохие механические свойства, чем, например, полученные на основе Al2O3 или ZrO2. Желательно производить стеклокерамику с механическими свойствами, аналогичными механическим свойствам Al2O3 или ZrO2.In addition, many of the properties of glass and glass ceramics are limited by the properties inherent in glass former. For example, Young's modulus, hardness and strength of glasses and glass ceramics based on SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 are limited by similar characteristics of glass former. Such glasses and glass ceramics, as a rule, have poorer mechanical properties than, for example, obtained on the basis of Al 2 O 3 or ZrO 2 . It is desirable to produce glass ceramics with mechanical properties similar to those of Al 2 O 3 or ZrO 2 .

Хотя известны некоторые нетрадиционные стекла и стеклокерамика, такие как стекла на основе оксида редкоземельного металла - оксида алюминия (см., например, заявку РСТ №WO 01/27046 А1, опубликованную 19 апреля 2001 г., и документ Японии №JP 2000-045129, опубликованный 15 февраля 2000 г.), желательно также разработать новые стекла и стеклокерамику, а также новое применение как известных, так и новых стекол и стеклокерамики.Although some non-traditional glasses and glass ceramics are known, such as rare-earth oxide-alumina glasses (see, for example, PCT application No. WO 01/27046 A1, published April 19, 2001, and Japanese document No. JP 2000-045129, published February 15, 2000), it is also advisable to develop new glasses and glass ceramics, as well as a new application of both known and new glasses and glass ceramics.

С другой стороны, в данной области известны разные абразивные частицы (например, алмазные частицы, частицы кубического нитрида бора, сплавленные абразивные частицы и спеченные керамические абразивные частицы (включая абразивные частицы, полученные по золь-гелевой технологии)). В одних способах шлифования абразивные частицы используют в свободном виде, тогда как в других частицы включены в абразивные изделия (например, абразивные изделия с покрытием, абразивные изделия со связующим, абразивные изделия на нетканой основе и абразивные щетки). Критерии выбора абразивных частиц для применения в конкретном способе шлифования включают: износостойкость, степень срезания, отделку поверхности подложки, эффективность шлифования и стоимость изделия.On the other hand, various abrasive particles are known in the art (for example, diamond particles, cubic boron nitride particles, fused abrasive particles and sintered ceramic abrasive particles (including abrasive particles obtained by sol-gel technology)). In some grinding methods, abrasive particles are used in free form, while in others, particles are included in abrasive products (for example, coated abrasive products, adhesive abrasive products, non-woven abrasive products, and abrasive brushes). Criteria for selecting abrasive particles for use in a particular grinding method include: wear resistance, shear rate, substrate surface finish, grinding efficiency and cost of the product.

Приблизительно с 1900 г. до середины 1980-х гг. основными абразивными частицами, использующимися для шлифования, например, с помощью абразивных изделий с покрытием и со связующим, как правило, были сплавленные абразивные частицы. Существует два основных типа сплавленных абразивных частиц: (1) сплавленные абразивные частицы на основе альфа оксида алюминия (см., например, патенты США №1161620 (Coulter), 1192709 (Tone), 1247337 (Saunders и др.), 1268533 (Allen) и 2424645 (Baumann и др.)) и (2) сплавленные (иногда также называемые "сплавленные вместе") абразивные частицы на основе оксида алюминия-циркония (см., например, патенты США №3891408 (Rowse и др.), 3781172 (Pett и др.), 3893826 (Quinan и др.), 4126429 (Watson), 4457767 (Poon и др.) и 5143522 (Gibson и др.)) (также см., например, патенты США №5023212 (Dubots и др.) и 5336280 (Dubots и др.), которые описывают некоторые сплавленные оксинитридные абразивные частицы). Сплавленные абразивные частицы на основе оксида алюминия обычно получают следующим образом: в плавильную печь загружают источник алюминия, например, алюминиевую руду или боксит, а также другие требуемые добавки, содержимое нагревают до температуры, превышающей точку плавления, расплав охлаждают до получения отвержденной массы, отвержденную массу размельчают, получая частицы, и затем частицы пропускают через сито и сортируют, получая абразивные частицы с заданным распределением по размеру. Сплавленные абразивные частицы на основе оксида алюминия-циркония обычно получают таким же образом, за исключением того, что в печь загружают как источник алюминия, так и источник циркония, и расплав охлаждается быстрее, чем расплав, используемый для получения сплавленных абразивных частиц на основе оксида алюминия. В сплавленных абразивных частицах на основе оксида алюминия-циркония количество источника оксида алюминия, как правило, составляет приблизительно 50-80 мас.%, а количество оксида циркония составляет 50-20 мас.% оксида циркония. Способ получения плавленого оксида алюминия и сплавленных абразивных частиц на основе оксида алюминия может включать удаление примесей из расплава перед стадией охлаждения.From about 1900 to the mid-1980s. The main abrasive particles used for grinding, for example, using coated abrasive products and with a binder, as a rule, were fused abrasive particles. There are two main types of fused abrasive particles: (1) fused abrasive particles based on alpha alumina (see, for example, US Patent Nos. 1161620 (Coulter), 1192709 (Tone), 1247337 (Saunders et al.), 1268533 (Allen) and 2,424,645 (Baumann et al.)) and (2) fused (sometimes also referred to as “fused together”) abrasive particles based on zirconium oxide (see, for example, US Pat. Nos. 3,891,408 (Rowse et al.), 3,781,172 ( Pett and others), 3893826 (Quinan and others), 4126429 (Watson), 4457767 (Poon and others) and 5143522 (Gibson and others)) (also see, for example, US patents No. 5023212 (Dubots and others .) and 5336280 (Dubots et al.), which describe some fused oxynitride abrasive particles). Alumina-based alloyed abrasive particles are usually prepared as follows: an aluminum source, for example, aluminum ore or bauxite, as well as other additives required are loaded into the smelting furnace, the contents are heated to a temperature above the melting point, the melt is cooled to obtain a cured mass, the cured mass crushed to form particles, and then the particles are passed through a sieve and sorted to obtain abrasive particles with a given size distribution. Alumina-zirconia-based fused abrasive particles are usually produced in the same way, except that both an aluminum source and a zirconium source are loaded into the furnace and the melt cools faster than the melt used to produce fused alumina-based abrasive particles . In fused alumina-zirconia abrasive particles, the amount of alumina source is typically about 50-80 wt.%, And the amount of zirconia is 50-20 wt.% Zirconia. A method for producing fused alumina and fused alumina-based abrasive particles may include removing impurities from the melt before the cooling step.

Хотя сплавленные абразивные частицы на основе альфа оксида алюминия и сплавленные абразивные частицы на основе оксида алюминия-циркония все еще широко используются для шлифования (включая шлифование с помощью абразивных изделий с покрытием и со связующим), приблизительно с середины 1980-х гг. для многих способов шлифования в основном используются абразивные частицы на основе альфа оксида алюминия, полученные по золь-гелевой технологии (см., например, патенты США №4314827 (Leitheiser и др.), 4518397 (Leitheiser и др.), 4623364 (Cottringer и др.), 4744802 (Schwabel), 4770671 (Monroe и др.), 4881951 (Wood и др.), 4960441 (Pellow и др.), 5139978 (Wood), 5201916 (Berg и др.), 5366523 (Rowenhorst и др.), 5429647 (Larmie), 5547479 (Conwell и др.), 5498269 (Larmie), 5551963 (Larmie) и 5725162 (Garg и др.)).Although fused alpha alumina abrasive particles and fused alumina-zirconia abrasive particles are still widely used for grinding (including grinding with coated abrasive products and with a binder), since about the mid-1980s. For many grinding methods, alpha-alumina-based abrasive particles obtained using sol-gel technology (see, for example, US Pat. No. 4,314,827 (Leitheiser et al.), 4,518,397 (Leitheiser et al.), 4623364 (Cottringer and et al.), 4744802 (Schwabel), 4770671 (Monroe et al.), 4881951 (Wood et al.), 4960441 (Pellow et al.), 5139978 (Wood), 5201916 (Berg et al.), 5366523 (Rowenhorst and et al.), 5429647 (Larmie), 5547479 (Conwell et al.), 5498269 (Larmie), 5551963 (Larmie) and 5725162 (Garg et al.)).

Микроструктура абразивных частиц на основе альфа оксида алюминия, полученных по золь-гелевой технологии, может быть образована очень мелкими кристаллами альфа оксида алюминия с добавлением или без добавления вспомогательных фаз. Срок службы использующихся для шлифования металла абразивных изделий, включающих полученные по золь-гелевой технологии абразивные частицы, гораздо больше, чем срок службы изделий, полученных с использованием традиционных сплавленных абразивных частиц на основе оксида алюминия.The microstructure of abrasive particles based on alpha-alumina obtained by sol-gel technology can be formed by very small crystals of alpha alumina with or without the addition of auxiliary phases. The service life of abrasive products used for grinding metal, including abrasive particles obtained by sol-gel technology, is much longer than the service life of products obtained using traditional fused abrasive particles based on aluminum oxide.

Как правило, способ получения абразивных частиц, полученных по золь-гелевой технологии, является более сложным и более дорогим, чем способ получения традиционных сплавленных абразивных частиц. Обычно получение абразивных частиц с использованием золь-гелевой технологии проводят следующим образом: получают дисперсию или золь, содержащую воду, моногидрат оксида алюминия (бомит) и в другом варианте пептизирующее вещество (например, кислоту, такую как азотная кислота), огеливают дисперсию, сушат огелевшуюся дисперсию, дробят высушенную дисперсию с получением частиц, сортируют частицы, отбирая частицы требуемого размера, обжигают частицы для удаления летучих веществ, спекают обожженные частицы при температуре ниже точки плавления оксида алюминия и просеивают, и сортируют, получая абразивные частицы с требуемым распределением по размеру. Часто в спеченные абразивные частицы включают модификатор(ы) оксид металла для изменения или иной модификации физических свойств и/или микроструктуры спеченных абразивных частиц.As a rule, the method for producing abrasive particles obtained by sol-gel technology is more complex and more expensive than the method for producing traditional fused abrasive particles. Typically, the preparation of abrasive particles using a sol-gel technology is carried out as follows: a dispersion or a sol containing water, alumina monohydrate (bomite) and, in another embodiment, a peptizing agent (for example, an acid such as nitric acid) are obtained, gel dispersion, dry gelled dispersion, crush the dried dispersion to obtain particles, sort the particles, selecting particles of the required size, burn the particles to remove volatiles, sinter the calcined particles at a temperature below the melting point alumina and sieved, and sorted, receiving abrasive particles with the desired size distribution. Often sintered abrasive particles include a metal oxide modifier (s) to alter or otherwise modify the physical properties and / or microstructure of the sintered abrasive particles.

В данной области известны разные абразивные изделия. Как правило, абразивные изделия включают связующее и абразивные частицы, удерживаемые в абразивном изделии связующим. Примеры абразивных изделий включают абразивные изделия с покрытием, абразивные изделия со связующим, абразивные изделия на нетканой основе и абразивные щетки.Various abrasive products are known in the art. Typically, abrasive articles include a binder and abrasive particles held in the abrasive article by a binder. Examples of abrasive products include coated abrasive products, adhesive abrasive products, nonwoven abrasive products, and abrasive brushes.

Примеры абразивных изделий со связующим включают шлифовальные круги, отрезные круги и хонинговальные бруски. К основным типам связующих систем, используемых для получения абразивных изделий со связующим, относятся синтетическая смола, стеклоподобные материалы и металлы. В абразивах, включающих синтетическую смолу в качестве связующего, для удерживания вместе абразивных частиц с образованием массы определенной формы используется органическая связующая система (например, фенольная связующая система) (см., например, патенты США №4741743 (Narayanan и др.), 4800685 (Haynes и др.), 5037453 (Narayanan и др.) и 5110332 (Narayanan и др.)). К изделиям, включающим связующую систему другого основного типа, относятся керамические шлифовальные круги, в которых для связывания абразивных частиц в единую массу используется стеклянное связующее (см., например, патенты США №4543107 (Rue), 4898587 (Hay и др.), 4997461 (Markhoff-Matheny и др.) и 5863308 (Qi и др.)). Окончательное формирование стеклянной связывающей массы обычно происходит при температуре от 900 до 1300°С. Сегодня для получения керамических шлифовальных кругов используются абразивные частицы как на основе сплавленного оксида алюминия, так и полученные по золь-гелевой технологии. Однако сплавленный оксид алюминия-циркония, как правило, не включают в шлифовальные круги на керамической связке, отчасти вследствие термической стабильности оксида алюминия-циркония. При повышенной температуре, при которой образуется стеклянная связывающая масса, физические свойства оксида алюминия-циркония ухудшаются, приводя к существенному снижению качества шлифования. В абразивных изделиях с металлическим связующим для связывания абразивных частиц обычно используют спекшийся или гальванизированный металл.Examples of abrasive products with a binder include grinding wheels, cutting wheels and honing stones. The main types of binder systems used to produce abrasive products with a binder include synthetic resin, glass-like materials and metals. In abrasives that include a synthetic resin as a binder, an organic binder system (e.g., phenolic binder system) is used to hold abrasive particles together to form a mass of a particular shape (see, for example, U.S. Patent Nos. 4,741,743 (Narayanan et al.), 4,800,685 ( Haynes et al.), 5037453 (Narayanan et al.) And 5110332 (Narayanan et al.)). Products that include a binder system of a different basic type include ceramic grinding wheels, in which a glass binder is used to bind abrasive particles into a single mass (see, for example, US Patent Nos. 4,543,107 (Rue), 4,898,587 (Hay et al.), 4997461 (Markhoff-Matheny et al.) And 5863308 (Qi et al.)). The final formation of the glass binder mass usually occurs at a temperature of from 900 to 1300 ° C. Today, to obtain ceramic grinding wheels, abrasive particles are used both on the basis of fused alumina and those obtained by sol-gel technology. However, fused alumina-zirconia is generally not included in ceramic bonded grinding wheels, in part because of the thermal stability of alumina-zirconia. At an elevated temperature at which a glass binder mass is formed, the physical properties of alumina-zirconium oxide deteriorate, leading to a significant decrease in grinding quality. In metal binder abrasive products, sintered or galvanized metal is typically used to bond abrasive particles.

Производство абразивов по-прежнему нуждается в абразивных частицах и абразивных изделиях с более простым и более дешевым способом получения и/или с более хорошими рабочими характеристиками, чем у традиционных абразивных частиц и изделий.The production of abrasives still needs abrasive particles and abrasive products with a simpler and cheaper method of production and / or with better performance than conventional abrasive particles and products.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит Al2O3 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобратения предпочтительно по меньшей мере 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 или даже по меньшей мере 70) мас.% Al2O3 по отношению к общей массе стеклокерамики) и отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть Al2O3 присутствует в виде альфа Al2O3.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing Al 2 O 3 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, or even at least at least 70) wt.% Al 2 O 3 with respect to the total weight of glass ceramics) and a metal oxide other than Al 2 O 3 (for example, Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO , NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least a portion of Al 2 O 3 is present in the form of alpha Al 2 O 3 .

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит по меньшей мере 30 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 или даже по меньшей мере 70) мас.% Al2O3 по отношению к общей массе стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере часть Al2O3 находится в кристаллическом виде (например, альфа Al2O3).Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, wherein the glass ceramics comprise at least 30 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, or even at least 70 ) wt.% Al 2 O 3 in relation to the total mass of glass ceramics. In some embodiments, implementation of the present invention at least a portion of Al 2 O 3 is in crystalline form (for example, alpha Al 2 O 3 ).

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Al2O3, REO, ZrO2, TiO2, CaO, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 80 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100) мас.% Al2O3 и отличного от Al2O3 оксида металла по отношению к общей массе стеклокерамики.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 (e.g., Al 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where the glass ceramics in total contains at least 80 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 85, 90, 95, 97, 98, 99 or even 100) wt.% Al 2 O 3 and other than Al 2 O 3 metal oxide relative to the total weight ste lokeramiki.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, CaO, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 60 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или 100) мас.% Al2O3 и отличного от Al2O3 оксида металла и в общей сложности не более 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или ноль) мас.% As2О3, В2O3, GeO2, P2O5, SiO2, TeO2 и V2O5 по отношению к общей массе стеклокерамики.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where the glass ceramics in total contains at least 60 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 or 100) wt.% Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide and a total of not more than 20 (in n in some embodiments, the implementation of the present invention is not more than 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 or zero) wt.% As 2 About 3 , 2 O 3 , GeO 2 , P 2 O 5 , SiO 2 , TeO 2 and V 2 O 5 in relation to the total mass of glass ceramics.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, CaO, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где средний размер присутствующих в стеклокерамике кристаллов не превышает 1 микрометр (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не превышает 500 нанометров, 250 нанометров, 200 нанометров или даже 150 нанометров).Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where the average size of the crystals present in glass ceramics does not exceed 1 micrometer (in some embodiments, the implementation of the present invention preferably does not exceed 500 nanometers, 250 nanometers, 200 nanometers, or even 150 nanometers).

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2O3-Y2О3, комплекс Al2O3-РЕО, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2О3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме и где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 80 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100) мас.% комплексного оксида металла и другого оксида металла по отношению к общей массе стеклокерамики.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (for example, Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least part of the complex metal oxide is in crystalline form and where the stack total ceramic contains at least 80 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 85, 90, 95, 97, 98, 99, or even 100) wt.% complex metal oxide and other metal oxide relative to the total weight of the glass ceramic .

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2O3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме и где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 60 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99 или 100) мас.% комплексного оксида металла и другого оксида металла, и в общей сложности не более 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% As2O3, В2O3, GeO2, P2O5, SiO2, TeO2 и V2O5 по отношению к общей массе стеклокерамики.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics comprising a complex metal oxide (e.g., an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (for example, Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3, MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metals oxides), wherein at least a portion of the complex metal oxide is in crystalline form and wherein the glass the ceramic in total contains at least 60 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99 or 100) wt.% complex metal oxide and other oxide metal, and a total of not more than 20 (in some embodiments, implementation of the present invention no more than 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 or even zero) wt.% As 2 O 3 , 2 O 3 , GeO 2 , P 2 O 5 , SiO 2 , TeO 2 and V 2 O 5 with respect to the total weight of the glass ceramics.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где средний размер присутствующих в стеклокерамике кристаллов не превышает 200 нанометров (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не превышает 150 нанометров) и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and the crystals of alpha Al 2 O 3, wherein the average size of the crystals present in the glass-ceramic is less than 200 nanometers (in some embodiments, preferably not more than 150 nanometers) and wherein the glass-ceramic density is changed by necks least 90 (in some embodiments, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, V2O3, REO, ZrO2, TiO2, CaO, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не более 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 (e.g., V 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where not more than 10 (in some embodiments of the present invention, preferably not more than 5, 4, 3, 2, 1 or even zero) percent of the crystals present in glass ceramics, have dimensions exceeding 200 nanometers, and where the density of the glass iki is at least 90 (in some embodiments, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где по меньшей мере 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 или 100) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, не превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where at least 20 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 or 100) percent of the crystals present in glass ceramics have dimensions that do not exceed ue 200 nanometers, and wherein the density of the glass-ceramic is at least 90 (in some embodiments, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, TrO2, TiO2, CaO, Cr2О3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где по меньшей мере часть кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеет размеры, не превышающие 150 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 (e.g. Y 2 O 3 , REO, TrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where at least a portion of the crystals present in glass ceramics has dimensions not exceeding 150 nanometers, and where the density of glass ceramics is at least 90 (in some embodiments the implementation of the present invention is preferred tion at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, CaO, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер присутствующих в абразивных частицах кристаллов не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising ceramics, the ceramics containing non-Al 2 O 3 metal oxide (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where at least 75 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where the average size present in abrasive particles of crystals does not exceed 200 nanometers and where the density of crystalline ceramics is at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2О3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising ceramics, the ceramics containing non-Al 2 O 3 metal oxide (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where at least 75 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where not more than 10 (in some cases In embodiments of the present invention, preferably at least 5, 4, 3, 2, 1, or even zero) percent of the crystals present in the abrasive particles have sizes greater than 200 nanometers, and where the density of the crystalline ceramic is at least 90 (in some embodiments the implementation of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2О3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов не превышает 150 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising ceramics, the ceramics containing non-Al 2 O 3 metal oxide (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where at least 75 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where the average crystal size is not greater than the operation 150 nanometers and wherein the density of the crystalline ceramic is at least 90 (in some embodiments, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al2O3 оксид металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al2O3, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles including ceramics, the ceramics containing non-Al 2 O 3 metal oxide (e.g., Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO , CuO, as well as complexes of these metal oxides) and alpha Al 2 O 3 crystals, where at least 75 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where the average crystal size, existing in abrasive particles does not exceed 200 nanometers and where the density of crystalline ceramics is at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent from theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2O3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, где средний размер кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, не превышает 200 нанометров и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics comprising a complex metal oxide (e.g., an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (e.g. Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least part of the complex metal oxide is in crystalline form, where the average the size of the crystals present in the glass ceramics does not exceed 200 nanometers and where the density of the glass ceramics is at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2О3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (e.g. Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least part of the complex metal oxide is in crystalline form, and not More than 10 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 5, 4, 3, 2, 1, or even zero) percent of the crystals present in the glass ceramic have dimensions exceeding 200 nanometers, and where the density of the glass ceramic is at least 90 ( in some embodiments, the implementation of the present invention preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2О3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 или 100) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, не превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (e.g. Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least a part of the complex metal oxide is in crystalline form, with m at least 20 (in some embodiments, the implementation of the present invention preferably at least 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 or 100) percent of the crystals present in the glass ceramic have dimensions not exceeding 200 nanometers, and where the density of the glass ceramic is at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99 , 99.5 or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2О3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере часть кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеет размеры, не превышающие 150 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (e.g. Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least a part of the complex metal oxide is in crystalline form, with m at least a portion of the crystals present in the glass ceramic has dimensions not exceeding 150 nanometers, and where the density of the glass ceramic is at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99 , 5 or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2О3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising ceramics, the ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (for example, Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least part of the complex metal oxide is in crystalline form, with at least 75 (in some embodiments, the implementation of the present invention preferably at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where the average crystal size present in the abrasive particles does not exceed 200 nanometers and where the density of crystalline ceramics is at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2О3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не более 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising ceramics, the ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (for example, Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), where at least part of the complex metal oxide is in crystalline form, with at least 75 (in some embodiments, the implementation of the present invention preferably at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where not more than 10 (in some embodiments, the implementation of the present invention is preferably not more than 5, 4, 3, 2, 1, or even zero) percent of the crystals present in the abrasive particles have sizes greater than 200 nanometers, and where the density of the crystalline ceramic is at least 90 (in some embodiments, the present of his invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2О3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристалла не превышает 150 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising ceramics, the ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (e.g. Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), with at least 75 (in some embodiments, the implementation of the present invention preferably at least at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where the average crystal size does not exceed 150 nanometers and where the density of crystalline ceramic is at least 90 (in some embodiments the implementation of the present invention preferably at least 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2O3-Y2O3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising ceramics, the ceramics comprising a complex metal oxide (e.g., an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (e.g. Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metal oxides), with at least 75 (in some embodiments, the implementation of the present invention preferably at least m Herein 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, or even at least 99) volume percent of the ceramic is crystalline ceramic, where the average crystal size present in the abrasive particles does not exceed 200 nanometers and where the density of the crystalline ceramic is at least at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably at least 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100) percent of the theoretical density.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al2O3-оксид металла (такой как комплекс Al2О3-Y2О3, комплекс Al2O3-REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y2O3, REO, ZrO2, TiO2, СаО, Cr2O3, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме и где средний размер присутствующих в стеклокерамике кристаллов не превышает 1 микрометр (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не превышает 500, 250, 200 или даже 150 нанометров).Some embodiments of the present invention relate to abrasive particles comprising glass ceramics, the glass ceramics comprising a complex metal oxide (for example, an Al 2 O 3 metal oxide complex (such as an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, an Al 2 O 3 - complex REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3 , MgO, NiO, CuO)) and a metal oxide other than complex metal oxide (e.g. Y 2 O 3 , REO, ZrO 2 , TiO 2 , CaO, Cr 2 O 3, MgO, NiO, CuO, as well as complexes of these metals oxides), wherein at least part of the complex metal oxide is in crystalline form and wherein the average th size present in the glass-ceramic crystals is less than 1 micrometer (in some embodiments, preferably not more than 500, 250, 200 or even 150 nanometers).

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, стеклокерамика предпочтительно может содержать в сумме не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно менее 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% As2O3, В2O3, GeO2, Р2O5, SiO2, TeO2 и V2O5 по отношению к общей массе стеклокерамики.Optionally, if the abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, the glass ceramic may preferably contain a total of not more than 10 (in some embodiments of the present invention, preferably less than 5, 4, 3, 2, 1 or even zero) wt. % As 2 O 3 , B 2 O 3 , GeO 2 , P 2 O 5 , SiO 2 , TeO 2 and V 2 O 5 with respect to the total weight of glass ceramics.

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, по меньшей мере часть Al2O3, содержащегося в стеклокерамике, предпочтительно представляет собой альфа Al2О3 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 20, 25, 30, 40, 50, 55, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или даже 100) мас.% Al2O3 может находиться в виде альфа Al2O3).Optionally, if the variants of the abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, at least a portion of the Al 2 O 3 contained in the glass ceramic is preferably alpha Al 2 O 3 (in some embodiments, the implementation of the present invention is at least 20 , 25, 30, 40, 50, 55, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, or even 100) wt.% Al 2 O 3 can be in the form of alpha Al 2 O 3 ).

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, стеклокерамика может содержать предпочтительно не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль мас.% SiO2 по отношению к общей массе стеклокерамики.Optionally, if the variants of the abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, the glass ceramic may preferably contain no more than 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 or even zero wt.% SiO 2 in relation to the total weight glass ceramics.

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, стеклокерамика может содержать предпочтительно не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль мас.% В2О3 по отношению к общей массе стеклокерамики.Optionally, if the abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, the glass ceramic may preferably contain no more than 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, or even zero wt.% B 2 O 3 with respect to the total mass of glass ceramics.

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, предпочтительно по меньшей мере часть стеклокерамики имеет перпендикулярные друг другу измерения x, y и z, где каждый из размеров x, y и z составляет по меньшей мере 10, 25, 30 микрометров, 35, 40, 45, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 1000, 2000, 2500 микрометров, 1, 5 или даже по меньшей мере 10 мм. Размеры материала x, y и z определяют либо визуально, либо с помощью микроскопа, в зависимости от их величины. Указанный размер z представляет собой, например, диаметр сферы, толщину покрытия или максимальную длину призматической формы.Optionally, if the variants of abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, preferably at least a portion of the glass ceramic has dimensions x, y and z perpendicular to each other, where each of the sizes x, y and z is at least 10, 25, 30 micrometers, 35, 40, 45, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 1000, 2000, 2500 micrometers, 1, 5, or even at least 10 mm. The dimensions of the material x, y and z are determined either visually or using a microscope, depending on their size. The indicated size z represents, for example, the diameter of the sphere, the thickness of the coating or the maximum length of the prismatic shape.

В данной заявке:In this application:

термин "аморфный материал" обозначает материал, полученный из расплава и/или паровой фазы, не обладающий кристаллической структурой дальнего порядка по данным рентгеновского дифракционного анализа, и/или характеризующийся экзотермическим пиком кристаллизации аморфного материала на диаграммах ДТА (дифференциального термического анализа) при анализе, обозначенном в настоящем тексте аналогичным образом;the term "amorphous material" means a material obtained from a melt and / or vapor phase, not having a long-range crystalline structure according to x-ray diffraction analysis, and / or characterized by an exothermic crystallization peak of amorphous material in DTA (differential thermal analysis) diagrams in the analysis indicated in the present text in a similar way;

термин "керамика" охватывает аморфный материал, стекло, кристаллическую керамику, стеклокерамику и их сочетания;the term "ceramics" includes amorphous material, glass, crystalline ceramics, glass ceramics, and combinations thereof;

термин "комплексный оксид металла" относится к оксиду металла, включающему два или более металла и кислород (например, CeAl11O18, Dy3Al5O12, MgAl2O4 и Y3Al5O12);the term "complex metal oxide" refers to a metal oxide comprising two or more metals and oxygen (for example, CeAl 11 O 18 , Dy 3 Al 5 O 12 , MgAl 2 O 4 and Y 3 Al 5 O 12 );

термин "комплекс Al2O3-оксид металла" относится к комплексному оксиду металла, включающему, на основе теории оксидов, Al2O3 и один или несколько металлов, отличных от Al (например, CeAl11O18, Dy3Al5O12, MgAl2O4 и Y3Al5O12);the term "Al 2 O 3 metal oxide complex" refers to a complex metal oxide comprising, based on the theory of oxides, Al 2 O 3 and one or more metals other than Al (e.g. CeAl 11 O 18 , Dy 3 Al 5 O 12 , MgAl 2 O 4 and Y 3 Al 5 O 12 );

термин "комплекс Al2О3-Y2О3" относится к комплексному оксиду металла, включающему, на основе теории оксидов, Al2O3 и Y2О3 (например, Y2Al5O12);the term "Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex" refers to a complex metal oxide comprising, based on the theory of oxides, Al 2 O 3 and Y 2 O 3 (for example, Y 2 Al 5 O 12 );

термин "комплекс Al2O3-REO" относится к комплексному оксиду металла, включающему, на основе теории оксидов, Al2O3 и оксид редкоземельного металла (например, CeAl11O18 и Dy3Al5О12);the term "Al 2 O 3 -REO complex" refers to a complex metal oxide comprising, based on the theory of oxides, Al 2 O 3 and a rare earth metal oxide (for example, CeAl 11 O 18 and Dy 3 Al 5 O 12 );

термин "стекло" относится к аморфному материалу, обладающему температурой стеклования;the term "glass" refers to an amorphous material having a glass transition temperature;

термин "стеклокерамика" относится к керамике, содержащей кристаллы, образованные при термообработке аморфного материала;the term "glass ceramic" refers to ceramics containing crystals formed by heat treatment of an amorphous material;

"Тg" обозначает температуру стеклования, определяемую способом, который упоминается в данном тексте как "дифференциальный термический анализ";“T g ” means the glass transition temperature, determined by the method referred to in this text as “differential thermal analysis”;

"Тх" обозначает температуру кристаллизации, определяемую способом, который упоминается в данном тексте как "дифференциальный термический анализ";"T x " means the crystallization temperature, determined by the method, which is referred to in this text as "differential thermal analysis";

термин "оксиды редкоземельных элементов" охватывает оксид церия (например, СеО2), оксид диспрозия (например, Dy2O3), оксид эрбия (например, Er2О3), оксид европия (например, Eu2O3), оксид гадолиния (например, Gd2О3), оксид гольмия (например, Но2O3), оксид лантана (например, La2O3), оксид лютеция (например, Lu2O3), оксид неодима (например, Nd2O3), оксид празеодима (например, Pr6О11), оксид самария (например, Sm2O3), оксид тербия (например, Tb2O3), оксид тория (например, Th4O7), оксид тулия (например, Tm2О3), оксид иттербия (например, Y2О3) и их сочетания;the term “rare earth oxides” includes cerium oxide (eg CeO 2 ), dysprosium oxide (eg Dy 2 O 3 ), erbium oxide (eg Er 2 O 3 ), europium oxide (eg Eu 2 O 3 ), oxide gadolinium (e.g. Gd 2 O 3 ), holmium oxide (e.g. Ho 2 O 3 ), lanthanum oxide (e.g. La 2 O 3 ), lutetium oxide (e.g. Lu 2 O 3 ), neodymium oxide (e.g. Nd 2 O 3 ), praseodymium oxide (e.g. Pr 6 O 11 ), samarium oxide (e.g. Sm 2 O 3 ), terbium oxide (e.g. Tb 2 O 3 ), thorium oxide (e.g. Th 4 O 7 ), thulium oxide (for example, Tm 2 O 3 ), ytterbium oxide (for example, Y 2 O 3 ) and combinations thereof;

и термин "REO" обозначает оксид(ы) редкоземельных элементов;and the term “REO” refers to rare earth oxide (s);

В данном тексте принято, что в случае, если не указано, что оксид металла (например, Al2O3, комплекс Al2O3-оксид металла и т.д.) является кристаллическим компонентом, например, стеклокерамики, то следует понимать так, что этот оксид может находиться в аморфном состоянии, кристаллическом состоянии или частично в аморфном и частично в кристаллическом состояниях. Например, если стеклокерамика содержит Al2O3 и ZrO2, то и Al2O3, и ZrO2 могут каждый находиться в аморфном состоянии, кристаллическом состоянии или частично в аморфном и частично в кристаллическом состояниях или даже в виде продукта реакции с оксидом (оксидами) другого (других) металла (металлов) (например, если не указано, что, например, Al2O3 присутствует в виде кристаллического Al2O3 или в виде особой кристаллической фазы Al2O3 (например, альфа-Al2O3), то он может присутствовать как кристаллический Al2O3 и/или как часть одного или нескольких кристаллических комплексов Al2O3-оксиды металлов.It is assumed in this text that if it is not indicated that a metal oxide (for example, Al 2 O 3 , a complex of Al 2 O 3 metal oxide, etc.) is a crystalline component, for example, glass ceramics, then it should be understood as that this oxide may be in an amorphous state, a crystalline state, or partially in an amorphous and partially in a crystalline state. For example, if glass ceramics contains Al 2 O 3 and ZrO2, then both Al 2 O 3 and ZrO 2 can each be in an amorphous state, crystalline state, or partially in an amorphous and partially crystalline state, or even in the form of a reaction product with oxide (oxides ) other (other) metal (s) (for example, if it is not indicated that, for example, Al 2 O 3 is present as crystalline Al 2 O 3 or as a special crystalline phase Al 2 O 3 (e.g. alpha-Al 2 O 3 ), then it may be present as crystalline Al 2 O 3 and / or as part of one or more crystals complexes of Al 2 O 3 metal oxides.

Далее следует понимать, что стеклокерамика, полученная в результате нагревания аморфного материала, не характеризующаяся Тg, может в действительности не содержать стекла, а состоять из кристаллов и аморфного материала, не обладающего Тg.It should further be understood that glass ceramics obtained by heating an amorphous material that is not characterized by T g may not actually contain glass, but may consist of crystals and an amorphous material that does not have T g .

Перед применением абразивные частицы, как правило, сортируют для получения заданного распределения по размерам. Такое распределение обычно находится в интервале размеров частиц от крупного до мелкого. В области, связанной с абразивами, фракции, входящие в данный интервал, иногда называют "грубыми", "контрольными" и "тонкими". Абразивные частицы, рассортированные в соответствии с принятыми в промышленности классификационными стандартами, имеют распределение по размерам, соответствующее номинальному разряду с определенными численными пределами. Такие принятые в промышленности классификационные стандарты (т.е. определенные номинальные разряды) включают стандарты Американского национального института стандартов (ANSI), стандарты Федерации европейских производителей абразивных изделий (FEPA) и Японские промышленные стандарты (JIS). В одном аспекте настоящее изобретение предоставляет совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, где по меньшей мере часть совокупности абразивных частиц представляет собой абразивные частицы настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения абразивные частицы настоящего изобретения составляют предпочтительно по меньшей мере 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или даже 100 мас.% по отношению к общей массе совокупности абразивных частиц, содержащихся в абразивном изделии.Before use, abrasive particles are usually sorted to obtain a given size distribution. Such a distribution is usually in the range of particle sizes from coarse to fine. In the area associated with abrasives, fractions within a given interval are sometimes referred to as “coarse”, “control” and “thin”. Abrasive particles, sorted in accordance with industry-accepted classification standards, have a size distribution corresponding to a nominal discharge with certain numerical limits. Such industry-accepted classification standards (i.e., certain rated ranks) include American National Standards Institute (ANSI), European Federation of Abrasive Product Manufacturers (FEPA), and Japanese Industrial Standards (JIS). In one aspect, the present invention provides a plurality of abrasive particles of a particular nominal discharge, wherein at least a portion of the plurality of abrasive particles are abrasive particles of the present invention. In some embodiments, the abrasive particles of the present invention are preferably at least 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 , 95 or even 100 wt.% With respect to the total mass of the aggregate of abrasive particles contained in the abrasive product.

Абразивные частицы можно использовать в составе абразивного изделия или в свободном виде. Абразивные изделия настоящего изобретения включают связующее и совокупность абразивных частиц, где по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой абразивные частицы настоящего изобретения. Примеры абразивных изделий включают абразивные изделия с покрытием, абразивные изделия со связующим (например, круги), абразивные изделия на нетканой основе и абразивные щетки. Абразивные частицы с покрытием обычно включают основу, содержащую первую и вторую противоположные основные поверхности, где связующее и совокупность абразивных частиц образуют абразивный слой по меньшей мере на части первой основной поверхности. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения абразивные частицы настоящего изобретения составляют предпочтительно по меньшей мере 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или даже 100 мас.% по отношению к общей массе совокупности абразивных частиц, содержащихся в абразивном изделии.Abrasive particles can be used as part of an abrasive product or in a free form. The abrasive articles of the present invention include a binder and a combination of abrasive particles, wherein at least a portion of the abrasive particles is the abrasive particles of the present invention. Examples of abrasive products include coated abrasive products, bonded abrasive products (e.g. circles), non-woven abrasive products, and abrasive brushes. Coated abrasive particles typically include a base comprising first and second opposing main surfaces, where a binder and a combination of abrasive particles form an abrasive layer on at least a portion of the first main surface. In some embodiments, the abrasive particles of the present invention are preferably at least 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 , 95 or even 100 wt.% With respect to the total mass of the aggregate of abrasive particles contained in the abrasive product.

В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет способ получения абразивных частиц настоящего изобретения, включающий тепловую обработку аморфного материала (например, стекла), в результате которой по меньшей мере часть аморфного материала превращается в стеклокерамику настоящего изобретения.In another aspect, the present invention provides a method for producing the abrasive particles of the present invention, comprising heat treating an amorphous material (eg, glass), by which at least a portion of the amorphous material is converted to glass ceramics of the present invention.

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ получения абразивных частиц настоящего изобретения, включающий тепловую обработку частиц, содержащих аморфный материал (в том числе описанные выше варианты аморфного материала), в результате которой по меньшей мере часть аморфного материала превращается в стеклокерамику с получением абразивных частиц, содержащих стеклокерамику. Как правило, абразивные частицы, включающие стеклокерамику, сортируют после тепловой обработки, получая совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, где по меньшей мере часть совокупности абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, включающих стеклокерамику. Необязательно совокупность частиц конкретного номинального разряда получают перед тепловой обработкой частиц, содержащих аморфный материал, где по меньшей мере часть частиц представляет собой совокупность содержащих аморфный материал частиц, подлежащих тепловой обработке, и где тепловую обработку проводят так, чтобы получить совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, причем по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, содержащих стеклокерамику.Embodiments of the present invention provide a method for producing abrasive particles of the present invention, comprising heat treating particles containing an amorphous material (including the above-described variants of an amorphous material), as a result of which at least a portion of the amorphous material is converted to glass ceramics to produce abrasive particles containing glass ceramics . Typically, abrasive particles, including glass ceramics, sorted after heat treatment, obtaining a set of abrasive particles of a specific nominal discharge, where at least part of the collection of abrasive particles is a collection of abrasive particles, including glass ceramics. Optionally, a plurality of particles of a particular nominal discharge is obtained before heat treatment of particles containing an amorphous material, where at least a portion of the particles is a plurality of particles containing amorphous material of particles to be heat treated, and where the heat treatment is carried out so as to obtain a plurality of abrasive particles of a specific nominal discharge, moreover, at least part of the abrasive particles is a combination of abrasive particles containing glass ceramics.

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ получения абразивных частиц настоящего изобретения, включающий тепловую обработку частиц, содержащих аморфный материал (в том числе описанные выше варианты аморфного материала), в результате которой по меньшей мере часть аморфного материала превращается в стеклокерамику с получением абразивных частиц, содержащих стеклокерамику. Как правило, абразивные частицы, включающие стеклокерамику, сортируют после тепловой обработки, получая совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, где по меньшей мере часть совокупности абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, включающих стеклокерамику.Embodiments of the present invention provide a method for producing abrasive particles of the present invention, comprising heat treating particles containing an amorphous material (including the above-described variants of an amorphous material), as a result of which at least a portion of the amorphous material is converted to glass ceramics to produce abrasive particles containing glass ceramics . Typically, abrasive particles, including glass ceramics, sorted after heat treatment, obtaining a set of abrasive particles of a specific nominal discharge, where at least part of the collection of abrasive particles is a collection of abrasive particles, including glass ceramics.

Необязательно перед тепловой обработкой частиц, содержащих аморфный материал, получают совокупность частиц конкретного номинального разряда, где по меньшей мере часть частиц представляет собой совокупность содержащих аморфный материал частиц, подлежащих тепловой обработке, и где тепловую обработку проводят так, чтобы получить совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, причем по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, содержащих стеклокерамику.Optionally, prior to heat treating the particles containing the amorphous material, an aggregate of particles of a particular nominal discharge is obtained, where at least a portion of the particles is an aggregate of particles containing amorphous material to be heat treated, and where the heat treatment is carried out so as to obtain a population of abrasive particles of a particular nominal discharge wherein at least a portion of the abrasive particles is a collection of abrasive particles containing glass ceramics.

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ получения абразивных частиц настоящего изобретения, который включаетEmbodiments of the present invention provide a method for producing abrasive particles of the present invention, which includes

тепловую обработку аморфного материала (в том числе описанных выше вариантов аморфного материала), в результате которой по меньшей мере часть аморфного материала превращается в стеклокерамику; иheat treatment of the amorphous material (including the above-described variants of the amorphous material), as a result of which at least part of the amorphous material is converted into glass ceramics; and

дробление стеклокерамики с получением абразивных частиц, содержащих стеклокерамику. Как правило, абразивные частицы, содержащие стеклокерамику, сортируют, получая совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, где по меньшей мере часть совокупности абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, содержащих стеклокерамику.crushing of glass ceramics to obtain abrasive particles containing glass ceramics. Typically, abrasive particles containing glass ceramics are sorted to produce a population of abrasive particles of a particular nominal discharge, where at least a portion of the population of abrasive particles is a population of abrasive particles containing glass ceramic.

В другом аспекте настоящее изобретение представляет способ шлифования поверхности, включающий:In another aspect, the present invention provides a method for grinding a surface, comprising:

получение абразивного изделия, включающего связующее и совокупность абразивных частиц, которые, по меньшей мере отчасти, представляют собой абразивные частицы настоящего изобретения;obtaining an abrasive product comprising a binder and a combination of abrasive particles, which, at least in part, are abrasive particles of the present invention;

приведение в контакт по меньшей мере одной из абразивных частиц настоящего изобретения с поверхностью обрабатываемого объекта; иbringing into contact at least one of the abrasive particles of the present invention with the surface of the workpiece; and

перемещение по меньшей мере одной из приведенных в контакт абразивных частиц настоящего изобретения и поверхности контакта, приводящее к шлифованию по меньшей мере части поверхности абразивной частицей настоящего изобретения, находящейся в контакте с данной поверхностью.moving at least one of the contacted abrasive particles of the present invention and the contact surface, resulting in grinding of at least a portion of the surface with the abrasive particle of the present invention in contact with the surface.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 схематически изображен фрагмент поперечного сечения абразивного изделия с покрытием, включающего абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением;Figure 1 schematically shows a fragment of a cross section of a coated abrasive product comprising abrasive particles in accordance with the present invention;

на Фиг.2 приведено объемное изображение абразивного изделия со связующим, включающего абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением;figure 2 shows a three-dimensional image of an abrasive product with a binder comprising abrasive particles in accordance with the present invention;

на Фиг.3 приведено увеличенное схематическое изображение абразивного изделия на нетканой основе, включающего абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением;figure 3 shows an enlarged schematic illustration of an abrasive product on a non-woven basis, including abrasive particles in accordance with the present invention;

на Фиг.4 приведены результаты ДТА, полученного в примере 1;figure 4 shows the results of the DTA obtained in example 1;

на Фиг.5 приведена растрово-электронная микрофотография (SEM - Scanning Electron Micrograph) поверхности разрыва, полученного в примере 22;figure 5 shows a raster-electron micrograph (SEM - Scanning Electron Micrograph) of the surface of the gap obtained in example 22;

на Фиг.6 приведена растрово-электронная микрофотография (SEM) поверхности разрыва материала, полученного в примере 24;figure 6 shows a raster electron micrograph (SEM) of the fracture surface of the material obtained in example 24;

на Фиг.7 приведена растрово-электронная микрофотография (SEM) поверхности разрыва материала, полученного в примере 30;7 shows a raster electron micrograph (SEM) of the fracture surface of the material obtained in example 30;

на Фиг.8 приведена растрово-электронная микрофотография (SEM) поверхности разрыва материала, полученного в примере 30;on Fig shows a raster electron micrograph (SEM) of the fracture surface of the material obtained in example 30;

на Фиг.9 приведена растрово-электронная микрофотография (SEM) поверхности разрыва материала, полученного в примере 31;figure 9 shows a raster electron micrograph (SEM) of the fracture surface of the material obtained in example 31;

на Фиг.10 приведена микрофотография, полученная с помощью электронного микроскопа с обратным рассеиванием, материала, полученного в примере 32;figure 10 shows a micrograph obtained using an electron microscope with backscattering, the material obtained in example 32;

на Фиг.11 приведена оптическая микрофотография среза (толщиной 2 мм) материала, полученного горячим прессованием, демонстрирующая прозрачность материала;figure 11 shows an optical micrograph of a slice (2 mm thick) of the material obtained by hot pressing, showing the transparency of the material;

на Фиг.12 приведена растрово-электронная микрофотография (SEM) шлифованного участка материала примера 35, полученного с использованием тепловой обработки.12 is a raster electron micrograph (SEM) of a polished portion of the material of Example 35 obtained using heat treatment.

Подробное описаниеDetailed description

Стеклокерамику настоящего изобретения можно получить, например, кристаллизацией аморфного материала (например, стекла) или аморфного материала, содержащегося в керамике.The glass ceramics of the present invention can be obtained, for example, by crystallization of an amorphous material (e.g. glass) or an amorphous material contained in a ceramic.

В некоторых вариантах осуществления предпочтительно аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, содержат Al2O3 и отличный от Al2O3 оксид металла (в некоторых вариантах осуществления предпочтителен аморфный материал в сумме содержит по меньшей мере 80 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно по меньшей мере 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100) мас.% Al2O3 и отличного от Al2О3 оксида металла по отношению к общей массе аморфного материала).In some embodiments, preferably the amorphous materials used to make the glass-ceramic abrasive particles of the present invention contain Al 2 O 3 and a different metal oxide than Al 2 O 3 (in some embodiments, the amorphous material in total contains at least 80 (in some embodiments) preferably at least 85, 90, 95, 97, 98, 99, or even 100% by weight of Al 2 O 3 and a metal oxide other than Al 2 O 3 with respect to the total weight of the amorphous material).

В некоторых вариантах осуществления предпочтительно аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, содержат Al2О3 и отличный от Al2О3 оксид металла (в некоторых вариантах осуществления предпочтителен аморфный материал в сумме содержит по меньшей мере 60 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно по меньшей мере 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100) мас.% Al2О3 и отличного от Al2О3 оксида металла и в общей сложности не более 20 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или ноль) мас.% As2O3, В2О3, GeO2, Р2O5, SiO2, TeO2 и V2O5 по отношению к общей массе аморфного материала).In some embodiments, preferably the amorphous materials used to produce the glass-ceramic abrasive particles of the present invention contain Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide (in some embodiments, the amorphous material preferably contains a total of at least 60 (in some embodiments the implementation is preferably at least 85, 90, 95, 97, 98, 99 or even 100) wt.% Al 2 About 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide and a total of not more than 20 (in some embodiments, preferably not bo its 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, or zero) wt.% As 2 O 3, B 2 O 3, GeO 2, P 2 O 5, SiO 2, TeO 2, and V 2 O 5 with respect to the total mass of amorphous material).

В некоторых вариантах осуществления предпочтительно аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, содержат Al2О3 и отличный от Al2О3 оксид металла (в некоторых вариантах осуществления предпочтителен аморфный материал содержит по меньшей мере 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 или даже по меньшей мере 70) мас.% Al2О3 по отношению к общей массе аморфного материала).In some embodiments, the implementation of the preferably amorphous materials used to produce glass-ceramic abrasive particles of the present invention contain Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide (in some embodiments, the implementation of the preferred amorphous material contains at least 30, 35, 40, 45 , 50, 55, 60, 65, or even at least 70) wt.% Al 2 About 3 in relation to the total mass of amorphous material).

В некоторых вариантах осуществления предпочтительно аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, содержат комплексный оксид металла и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (в некоторых вариантах осуществления предпочтителен аморфный материал в сумме содержит по меньшей мере 80 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно по меньшей мере 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100) мас.% комплексного оксида металла и оксида металла, отличного от комплексного оксида металла, по отношению к общей массе аморфного материала).In some embodiments, the implementation of the preferably amorphous materials used to produce the glass-ceramic abrasive particles of the present invention comprise a complex metal oxide and a metal oxide other than complex metal oxide (in some embodiments, the amorphous material in total contains at least 80 (in some embodiments, the implementation is preferred preferably at least 85, 90, 95, 97, 98, 99, or even 100) wt.% complex metal oxide and metal oxide other than complex metal oxide la, relative to the total mass of amorphous material).

В некоторых вариантах осуществления предпочтительно аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, содержат комплексный оксид металла и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (в некоторых вариантах осуществления предпочтителен аморфный материал в сумме содержит по меньшей мере 60 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно по меньшей мере 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или 100) мас.% комплексного оксида металла и оксида металла, отличного от комплексного оксида металла, и в общей сложности не более 20 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или ноль) мас.% As2O3, В2О3, GeO2, Р2O5, SiO2, TeO2 и V2O5 по отношению к общей массе аморфного материала).In some embodiments, the implementation of the preferably amorphous materials used to produce the glass-ceramic abrasive particles of the present invention comprise a complex metal oxide and a metal oxide other than complex metal oxide (in some embodiments, the amorphous material in total contains at least 60 (in some embodiments, the implementation is preferred preferably at least 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 or 100) wt.% complex metal oxide and metal oxide other than complex metal oxide, and a total of not more than 20 (in some embodiments, preferably not more than 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 or zero) wt.% As 2 O 3 , B 2 O 3 , GeO 2 , P 2 O 5 , SiO 2 , TeO 2 and V 2 O 5 with respect to the total mass of the amorphous material).

Необязательно, если варианты аморфных материалов, используемых для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, варианты аморфных материалов предпочтительно могут содержать в сумме не более 10 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно менее 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% As2O3, B2O3, GeO2, P2O5, SiO2, TeO2 и V2O5 по отношению к общей массе аморфного материала.Optionally, if the variants of amorphous materials used to produce the glass-ceramic abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, the variants of amorphous materials may preferably contain a total of not more than 10 (in some embodiments, preferably less than 5, 4, 3, 2 , 1 or even zero) wt.% As 2 O 3 , B 2 O 3 , GeO 2 , P 2 O 5 , SiO 2 , TeO 2 and V 2 O 5 with respect to the total mass of the amorphous material.

Необязательно, если варианты аморфных материалов, используемых для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, варианты аморфного материала предпочтительно могут содержать не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль, % мас. SiO2 по отношению к общей массе аморфного материала.Optionally, if the variants of amorphous materials used to produce the glass-ceramic abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, the variants of the amorphous material may preferably contain no more than 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 or even zero, % wt. SiO 2 in relation to the total mass of amorphous material.

Необязательно, если варианты аморфных материалов, используемых для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, варианты аморфного материала предпочтительно могут содержать не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль мас.% B2O3 по отношению к общей массе аморфного материала.Optionally, if the variants of amorphous materials used to produce the glass-ceramic abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, variants of the amorphous material may preferably contain no more than 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, or even zero wt. % B 2 O 3 in relation to the total mass of amorphous material.

Необязательно, если варианты аморфных материалов, используемых для получения стеклокерамики абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, по меньшей мере часть аморфного материала имеет перпендикулярные друг другу измерения х, у и z, где каждый из размеров x, y и z составляет по меньшей мере 10, 25, 30 микрометров, 35, 40, 45, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 1000, 2000, 2500 микрометров, 1, 5 или даже по меньшей мере 10 мм.Optionally, if the variants of amorphous materials used to produce the glass-ceramic abrasive particles of the present invention described herein are not yet specified, at least a portion of the amorphous material has dimensions x, y and z perpendicular to each other, where each of dimensions x, y and z is at least 10, 25, 30 micrometers, 35, 40, 45, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 1000, 2000, 2500 micrometers, 1, 5, or even at least 10 mm.

Абразивные частицы настоящего изобретения можно получить, например, кристаллизацией аморфного материала (например, стекла) или аморфного материала, содержащегося в керамике. В некоторых вариантах осуществления предпочтительно аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики, и полученная из них стеклокерамика содержат не более 30 (в некоторых вариантах осуществления предпочтительно не более 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% As2O3, B2O3, GeO2, P2O5, SiO2, TeO2 и V2O5 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики.The abrasive particles of the present invention can be obtained, for example, by crystallization of an amorphous material (eg glass) or an amorphous material contained in a ceramic. In some embodiments, the implementation is preferably amorphous materials used to produce glass ceramics, and glass ceramics obtained from them contain no more than 30 (in some embodiments, preferably no more than 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 or even zero) wt. %. As 2 O 3 , B 2 O 3 , GeO 2 , P 2 O 5 , SiO 2 , TeO 2 and V 2 O 5 in relation to the total weight of the amorphous material or glass ceramic.

Некоторые аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики в соответствии с настоящим изобретением, и полученная из них стеклокерамика содержат от 20 до по меньшей мере 70 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 30 до по меньшей мере 70%, от 40 до по меньшей мере 70%, от 50 до по меньшей мере 70% или даже от 60 до по меньшей мере 70%) Al2О3; от 0 до 50 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 0 до 25% или даже от 0 до 10%) Y2O3; и от 0 до 70 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 0 до 50%; от 0 до 25% или даже от 0 до 10%) по меньшей мере одного из ZrO2 или HfO2 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.% или даже по меньшей мере 70 мас.% Al2O3 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат в общей сложности менее 40 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% SiO2, В2O3 и P2O5 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат в общей сложности менее 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 15, 10, 5 или даже ноль) мас.% SiO2 и менее 20 (предпочтительно менее 15, 10, 5 или даже ноль) мас.% B2O3 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики.Some amorphous materials used to produce glass ceramics in accordance with the present invention, and glass ceramics obtained from them contain from 20 to at least 70 wt.% (In some embodiments, implementation of the present invention from 30 to at least 70%, from 40 to at least 70%, from 50 to at least 70%, or even from 60 to at least 70%) Al 2 O 3 ; from 0 to 50 wt.% (in some embodiments, implementation of the present invention from 0 to 25% or even from 0 to 10%) Y 2 O 3 ; and from 0 to 70 wt.% (in some embodiments, implementation of the present invention from 0 to 50%; from 0 to 25% or even from 0 to 10%) of at least one of ZrO 2 or HfO 2 relative to the total mass of amorphous material or glass ceramics. In some embodiments, implementation of the present invention, such amorphous materials and glass ceramics obtained from them contain at least 30 wt.%, At least 40 wt.%, At least 50 wt.%, At least 60 wt.% Or even at least at least 70 wt.% Al 2 O 3 with respect to the total weight of the amorphous material or glass ceramic. In some embodiments of the present invention, such amorphous materials and glass ceramics obtained therefrom contain less than 40 in total (in some embodiments, less than 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, or even zero) wt.% SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 with respect to the total mass of amorphous material or glass ceramics. In some embodiments, implementation of the present invention, such amorphous materials and glass-ceramic obtained from them contain a total of less than 20 (in some embodiments, implementation of the present invention less than 15, 10, 5, or even zero) wt.% SiO 2 and less than 20 (preferably less than 15, 10, 5 or even zero) wt.% B 2 O 3 in relation to the total mass of amorphous material or glass ceramics.

Некоторые аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики в соответствии с настоящим изобретением, и полученная из них стеклокерамика содержат от 20 до по меньшей мере 70 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 30 до по меньшей мере 70%, от 40 до по меньшей мере 70%, от 50 до по меньшей мере 70% или даже от 60 до по меньшей мере 70%) Al2О3; от 0 до 70 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 0 до 50%; от 0 до 25%; или даже от 0 до 10%) REO; от 0 до 50 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 0 до 25% или даже от 0 до 10%) по меньшей мере одного из ZrO2 или HfO2 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.% или даже по меньшей мере 70 мас.% Al2О3 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат в общей сложности менее 40 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% SiO2, B2O3 и Р2O5 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие стекла и полученная из них стеклокерамика содержат в общей сложности менее 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 15, 10, 5 или даже ноль) мас.% SiO2 и менее 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 15, 10, 5 или даже ноль) мас.% В2О3 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики.Some amorphous materials used to produce glass ceramics in accordance with the present invention, and glass ceramics obtained from them contain from 20 to at least 70 wt.% (In some embodiments, implementation of the present invention from 30 to at least 70%, from 40 to at least 70%, from 50 to at least 70%, or even from 60 to at least 70%) Al 2 O 3 ; from 0 to 70 wt.% (in some embodiments, implementation of the present invention from 0 to 50%; from 0 to 25%; or even from 0 to 10%) REO; from 0 to 50 wt.% (in some embodiments, implementation from the present invention from 0 to 25% or even from 0 to 10%) of at least one of ZrO 2 or HfO 2 in relation to the total weight of the amorphous material or glass ceramic. In some embodiments, the implementation of the present invention, such amorphous materials and glass ceramics obtained from them contain 30 wt.%, At least 40 wt.%, At least 50 wt.%, At least 60 wt.% Or even at least 70 wt. .% Al 2 About 3 in relation to the total mass of amorphous material or glass ceramics. In some embodiments of the present invention, such amorphous materials and glass ceramics obtained therefrom contain less than 40 in total (in some embodiments, less than 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, or even zero) wt.% SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 with respect to the total weight of the amorphous material or glass ceramic. In some embodiments, implementation of the present invention, such glasses and glass ceramics obtained from them contain a total of less than 20 (in some embodiments, implementation of the present invention less than 15, 10, 5 or even zero) wt.% SiO 2 and less than 20 (in some embodiments, implementation of the present inventions of less than 15, 10, 5 or even zero) wt.% In 2 About 3 in relation to the total mass of amorphous material or glass ceramics.

Некоторые аморфные материалы, используемые для получения стеклокерамики в соответствии с настоящим изобретением, и полученная из них стеклокерамика содержат от 20 до по меньшей мере 70 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 30 до по меньшей мере 70%, от 40 до по меньшей мере 70%, от 50 до по меньшей мере 70% или даже от 60 до по меньшей мере 70%) Al2О3; от 0 до 70 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 0 до 50%; от 0 до 25% или даже от 0 до 10%) Y2O3; от 0 до 70 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 0 до 50%; от 0 до 25% или даже от 0 до 10%) REO; от 0 до 50 мас.% (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения от 0 до 25% или даже от 0 до 10%) по меньшей мере одного из ZrO2 или HfO2 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.% или даже по меньшей мере 70 мас.% Al2О3 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат в общей сложности менее 40 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% SiO2, В2О3 и Р2O5 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие аморфные материалы и полученная из них стеклокерамика содержат в общей сложности менее 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 15, 10, 5 или даже ноль) мас.% SiO2 и менее 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения менее 15, 10, 5 или даже ноль) мас.% В2О3 по отношению к общей массе аморфного материала или стеклокерамики.Some amorphous materials used to produce glass ceramics in accordance with the present invention, and glass ceramics obtained from them contain from 20 to at least 70 wt.% (In some embodiments, implementation of the present invention from 30 to at least 70%, from 40 to at least 70%, from 50 to at least 70%, or even from 60 to at least 70%) Al 2 O 3 ; from 0 to 70 wt.% (in some embodiments, implementation of the present invention from 0 to 50%; from 0 to 25% or even from 0 to 10%) Y 2 O 3 ; from 0 to 70 wt.% (in some embodiments, implementation of the present invention from 0 to 50%; from 0 to 25% or even from 0 to 10%) REO; from 0 to 50 wt.% (in some embodiments, implementation from the present invention from 0 to 25% or even from 0 to 10%) of at least one of ZrO 2 or HfO 2 in relation to the total weight of the amorphous material or glass ceramic. In some embodiments, implementation of the present invention, such amorphous materials and glass ceramics obtained from them contain at least 30 wt.%, At least 40 wt.%, At least 50 wt.%, At least 60 wt.% Or even at least at least 70 wt.% Al 2 About 3 in relation to the total weight of the amorphous material or glass ceramics. In some embodiments of the present invention, such amorphous materials and glass ceramics obtained therefrom contain less than 40 in total (in some embodiments, less than 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, or even zero) wt.% SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 with respect to the total weight of the amorphous material or glass ceramic. In some embodiments, implementation of the present invention, such amorphous materials and glass ceramics obtained from them contain a total of less than 20 (in some embodiments, implementation of the present invention less than 15, 10, 5 or even zero) wt.% SiO 2 and less than 20 (in some embodiments, implementation of the present invention, less than 15, 10, 5, or even zero) wt.% In 2 About 3 in relation to the total weight of the amorphous material or glass ceramics.

Аморфные материалы (например, стекла), керамика, содержащая аморфный материал, частицы, содержащие аморфный материал, и др. могут быть получены, например, нагреванием (в том числе в пламени) соответствующего источника оксида металла с образованием расплава, желательно гомогенного расплава, и затем быстрым охлаждением расплава с получением аморфного материала. Варианты аморфного материала могут быть получены, например, путем плавления источников оксидов металлов в любой подходящей плавильной печи (например, в печи с индукционным нагревом, в газовой печи или в электрической печи) или, например, в плазме. Полученный расплав охлаждают (например, с помощью охлаждающей среды (такой, как высокоскоростные струи воздуха, жидкости, металлические пластины (включая охлажденные металлические пластины), металлические валки (включая охлажденные металлические валки), металлические шарики (включая охлажденные металлические шарики) и т.д.)).Amorphous materials (e.g. glass), ceramics containing amorphous material, particles containing amorphous material, etc. can be obtained, for example, by heating (including in flame) an appropriate source of metal oxide to form a melt, preferably a homogeneous melt, and then rapidly cooling the melt to form an amorphous material. Variants of the amorphous material can be obtained, for example, by melting the sources of metal oxides in any suitable melting furnace (for example, in an induction heating furnace, in a gas furnace or in an electric furnace) or, for example, in plasma. The resulting melt is cooled (for example, using a cooling medium (such as high-speed jets of air, liquids, metal plates (including chilled metal plates), metal rolls (including chilled metal rolls), metal balls (including chilled metal balls), etc. .)).

Варианты аморфного материала могут быть получены способом кристаллизации в пламени, как описано, например, в патенте США №6254981 (Castle). В данном способе источники оксидов металлов помещают (например, в виде частиц, иногда называемых "исходные частицы") непосредственно в зону горения (например, метан-воздушную горелку, ацетилен-кислородную горелку, водородно-кислородную горелку и т.д.) и затем гасят, например, водой, охлаждающим маслом, воздухом и т.д. Исходные частицы могут быть получены, например, дроблением, аггломерацией (например, распылением и отверждением), плавлением или спеканием источников оксидов металлов. Размер исходных частиц, подаваемых в пламя, как правило, определяет размер полученных в результате частиц, содержащих аморфный материал.Variants of the amorphous material can be obtained by flame crystallization, as described, for example, in US Pat. No. 6,254,981 (Castle). In this method, sources of metal oxides are placed (for example, in the form of particles, sometimes called "starting particles") directly into the combustion zone (for example, a methane-air burner, an acetylene-oxygen burner, a hydrogen-oxygen burner, etc.) and then extinguish, for example, with water, cooling oil, air, etc. The starting particles can be obtained, for example, by crushing, agglomeration (eg, spraying and curing), melting or sintering of metal oxide sources. The size of the initial particles supplied to the flame, as a rule, determines the size of the resulting particles containing amorphous material.

Варианты аморфного материала могут быть также получены с помощью других способов, таких как вытягивание в нити расплава, полученного под воздействием лазера, с охлаждением свободным падением, получение проволоки методом Тейлора, плазматронный метод, метод молота и наковальни, центрифужное гашение, охлаждение разбрызгиванием с помощью распыливающего аппарата, гашение с поворотом на одинарном и двойном ролике, гашение на пластине на роликах и капельный выпуск расплава (см., например, Rapid Solidification of Ceramics (Ускоренное отверждение керамики), Brockway и др., Metals And Ceramics Information Center, A Department of Defense Information Analysis Center, Коламбус, Огайо, январь 1984 г.). Варианты аморфного материала могут быть также получены с помощью других способов, таких как термальный пиролиз (включая пиролиз в пламени, лазерный или плазменный пиролиз) подходящих, ранее используемых способов, парофазный синтез ранее используемых металлических материалов и механохимическая обработка.Variants of the amorphous material can also be obtained using other methods, such as drawing a melt obtained by laser action into a filament with free-fall cooling, obtaining a wire by the Taylor method, a plasmatron method, a hammer and anvil method, centrifugal quenching, spray cooling using a spray apparatus, blanking with rotation on a single and double roller, blanking on a plate on rollers and drip release of the melt (see, for example, Rapid Solidification of Ceramics, Brock way et al., Metals And Ceramics Information Center, A Department of Defense Information Analysis Center, Columbus, Ohio, January 1984). Variants of the amorphous material can also be obtained using other methods, such as thermal pyrolysis (including flame pyrolysis, laser or plasma pyrolysis) of suitable, previously used methods, vapor-phase synthesis of previously used metallic materials, and mechanochemical processing.

Используемые составы, содержащие аморфные материалы, включают эвтектические составы или близкие к ним (например, двойные или тройные эвтектические составы). После ознакомления с настоящим описанием специалисту в данной области станет понятно, что кроме описанных здесь составов можно использовать другие эвтектические составы, включая четвертичные и более высоких порядков.Used compositions containing amorphous materials include eutectic compositions or close to them (for example, double or triple eutectic compositions). After familiarization with the present description, a person skilled in the art will understand that in addition to the compositions described herein, other eutectic compositions can be used, including quaternary and higher orders.

Источники Al2О3 (на основе теоретических исследований оксидов), в том числе поставляемые на рынок источники, включают боксит (в том числе природный боксит и синтетический боксит), кальцинированный боксит, гидратированные оксиды алюминия (например, бомит и гиббсит), алюминий, оксид алюминия, полученный по способу Байера, алюминиевую руду, гамма оксид алюминия, альфа оксид алюминия, соли алюминия, нитраты алюминия, а также их сочетания. Источник Al2О3 может содержать Al2О3 или может являться только сырьем для получения Al2О3. Альтернативно источник Al2О3 может содержать Al2О3 или являться сырьем для получения Al2О3, кроме того, он может содержать один или несколько оксидов металлов, отличных от Al2О3 (включая материалы, представляющие собой или содержащие комплекс Al2О3 и оксида металла (например, Dy3Al5О12, Y3Al5О12, CeAl11O18 и др.)) или являться сырьем для их получения.Sources of Al 2 O 3 (based on theoretical studies of oxides), including marketed sources, include bauxite (including natural bauxite and synthetic bauxite), calcined bauxite, hydrated aluminum oxides (e.g. bomite and gibbsite), aluminum, Bayer alumina, aluminum ore, gamma alumina, alpha alumina, aluminum salts, aluminum nitrates, and combinations thereof. The source of Al 2 O 3 may contain Al 2 O 3 or may be only a raw material for producing Al 2 O 3 . Alternatively, the source of Al 2 O 3 may contain Al 2 O 3 or be a raw material for producing Al 2 O 3 , in addition, it may contain one or more metal oxides other than Al 2 O 3 (including materials that are or contain an Al complex 2 O 3 and metal oxide (for example, Dy 3 Al 5 O 12 , Y 3 Al 5 O 12 , CeAl 11 O 18 , etc.)) or be the raw material for their preparation.

Источники, в том числе поставляемые на рынок, оксидов редкоземельных металлов включают порошкообразные оксиды редкоземельных металлов, редкоземельные металлы, руды, содержащие редкоземельные металлы (например, бастнезит и моназит), соли редкоземельных металлов, нитраты редкоземельных металлов и карбонаты редкоземельных металлов. Источник оксида(ов) редкоземельного металла может содержать оксид(ы) редкоземельного металла или он может являться только сырьем для получения оксида(ов) редкоземельного металла. Альтернативно источник оксида(ов) редкоземельного металла может содержать оксид(ы) редкоземельного металла или являться сырьем для получения оксида(ов) редкоземельного металла, кроме того, он может содержать один или несколько оксидов металлов, отличных от оксида(ов) редкоземельного металла (включая материалы, представляющие собой или содержащие комплекс оксида редкоземельного металла и другого оксида металла (например, Dy3Al5О12, Y3Al5О12, CeAl11O18 и др.)) или являться сырьем для его (их) получения.Sources, including those supplied to the market, of rare earth oxides include powdered rare earth metal oxides, rare earth metals, rare earth metal ores (e.g., bastnesite and monazite), rare earth metal salts, rare earth metal nitrates and rare earth carbonates. The source of rare earth metal oxide (s) may contain rare earth metal oxide (s) or it can only be a raw material for producing rare earth metal oxide (s). Alternatively, the source of rare earth metal oxide (s) may contain rare earth metal oxide (s) or be a raw material for producing rare earth metal oxide (s), in addition, it may contain one or more metal oxides other than rare earth metal oxide (s) (including materials representing or containing a complex of rare-earth metal oxide and other metal oxide (for example, Dy 3 Al 5 O 12 , Y 3 Al 5 O 12 , CeAl 11 O 18 , etc.)) or be a raw material for its (their) production.

Источники Y2О3 (на основе теоретических исследований оксидов), в том числе поставляемые на рынок источники, включают порошкообразные оксиды иттрия, иттрий, иттрийсодержащие руды и соли иттрия (например, карбонаты, нитраты, хлориды, гидроксиды иттрия, а также их сочетания). Источник Y2О3 может содержать Y2O3, или он может являться только сырьем для получения Y2О3. Альтернативно источник Y2O3 может содержать Y2О3 или являться сырьем для получения Y2O3, кроме того, он может содержать один или несколько оксидов металлов, отличных от Y2O3 (включая материалы, представляющие собой или содержащие комплекс Y2O3 и оксида металла (например, Y3Al5O12)) или являться сырьем для их получения.Sources of Y 2 O 3 (based on theoretical studies of oxides), including marketed sources, include powdered yttrium, yttrium, yttrium-containing ores and yttrium salts (e.g., carbonates, nitrates, chlorides, yttrium hydroxides, and combinations thereof) . The source of Y 2 O 3 may contain Y 2 O 3 , or it may be only a raw material for producing Y 2 O 3 . Alternatively, the source of Y 2 O 3 may contain Y 2 O 3 or be a raw material for the production of Y 2 O 3 , in addition, it may contain one or more metal oxides other than Y 2 O 3 (including materials representing or containing complex Y 2 O 3 and metal oxide (for example, Y 3 Al 5 O 12 )) or be a raw material for their preparation.

Источники ZrO2 (на основе теоретических исследований оксидов), в том числе поставляемые на рынок источники, включают порошкообразные оксиды циркония, циркониевый песок, цирконий, цирконийсодержащие руды и соли циркония (например, карбонаты, ацетаты, нитраты, хлориды, гидроксиды циркония, а также их сочетания). Кроме того или альтернативно, источник ZrO2 может содержать ZrO2, или он может являться только сырьем для получения ZrO2, а также он может содержать оксиды других металлов, таких как гафний, или являться сырьем для их получения. Источники HfO2 (на основе теоретических исследований оксидов), в том числе поставляемые на рынок источники, включают порошкообразные оксиды гафния, гафний, гафнийсодержащие руды и соли гафния. Кроме того или альтернативно, источник HfO2 может содержать HfO2, или он может являться только сырьем для получения HfO2, а также он может содержать оксиды других металлов, такие как ZrO2, или являться сырьем для их получения.Sources of ZrO 2 (based on theoretical studies of oxides), including marketed sources, include powdered zirconium oxides, zirconium sand, zirconium, zirconium-containing ores and zirconium salts (e.g., carbonates, acetates, nitrates, chlorides, zirconium hydroxides, and their combinations). In addition or alternatively, the source of ZrO 2 may contain ZrO 2 , or it may be only a raw material for producing ZrO 2 , and it may also contain oxides of other metals, such as hafnium, or be a raw material for their production. Sources of HfO 2 (based on theoretical studies of oxides), including marketed sources, include powdered hafnium oxides, hafnium, hafnium-containing ores and hafnium salts. In addition or alternatively, the source of HfO 2 may contain HfO 2 , or it may be only a raw material for producing HfO 2 , and it may also contain oxides of other metals, such as ZrO 2 , or be a raw material for their production.

Другие используемые оксиды металлов могут также включать на основе теоретических исследований оксидов ВаО, СаО, Cr2O3, СоО, Fe2O3, GeO2, Li2O, MgO, MnO, NiO, Na2O, Sc2О3, SrO, TiO2, ZnO и их сочетания. Источники оксидов, в том числе поставляемые на рынок, включают оксиды в чистом виде, комплексы оксидов, руды, карбонаты, ацетаты, нитраты, хлориды, гидроксиды и другие соединения оксидов. Указанные оксиды металлов добавляют для изменения физических свойств получаемых абразивных частиц и/или для облегчения их обработки. Данные оксиды металлов, как правило, добавляют в количестве, находящемся в интервале от 0 до 50 мас.%, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно от 0 до 25 мас.%, и более предпочтительно от 0 до 5 мас.% по отношению к массе стеклокерамики в зависимости от свойства, которое желательно получить.Other metal oxides used may also include, based on theoretical studies of the oxides BaO, CaO, Cr 2 O 3 , CoO, Fe 2 O 3 , GeO 2 , Li 2 O, MgO, MnO, NiO, Na 2 O, Sc 2 O 3 , SrO, TiO 2 , ZnO and combinations thereof. Sources of oxides, including those supplied to the market, include pure oxides, oxide complexes, ores, carbonates, acetates, nitrates, chlorides, hydroxides and other oxide compounds. These metal oxides are added to change the physical properties of the resulting abrasive particles and / or to facilitate their processing. These metal oxides are typically added in an amount in the range from 0 to 50 wt.%, In some embodiments, implementation of the present invention preferably from 0 to 25 wt.%, And more preferably from 0 to 5 wt.% With respect to the mass of glass ceramics, depending on the property that it is desirable to obtain.

Конкретные источники оксидов металлов и другие добавки, использующиеся для получения керамики в соответствии с настоящим изобретением, как правило, выбирают в зависимости от заданных состава и микроструктуры конечного керамического продукта, заданной степени кристалличности, если таковая имеет место, требуемых физических свойств (например, твердости или ударной вязкости) конечного керамического продукта, необходимости избежать присутствия нежелательных примесей или минимизировать их количество, заданных свойств конечного керамического продукта и/или конкретного способа получения керамики (включая оборудование и любую очистку сырьевых материалов до и/или в процессе оплавления и/или отверждения).Specific sources of metal oxides and other additives used to produce ceramics in accordance with the present invention are typically selected depending on the given composition and microstructure of the final ceramic product, the given degree of crystallinity, if any, the required physical properties (e.g. hardness or impact strength) of the final ceramic product, the need to avoid the presence of unwanted impurities or minimize their amount, the specified properties of the final ceramic product and / or a specific method for producing ceramics (including equipment and any cleaning of raw materials before and / or during reflow and / or curing).

В некоторых случаях предпочтительно включать ограниченные количества оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из Na2O, Р2O5, SiO2, ТеО2, V2О3 и их сочетаний. Источники оксидов, в том числе поставляемые на рынок, включают оксиды в чистом виде, их комплексы, руды, карбонаты, ацетаты, нитраты, хлориды, гидроксиды и другие соединения оксидов. Указанные оксиды металлов можно добавлять, например, для изменения физических свойств получаемых абразивных частиц и/или для облегчения их обработки. Данные оксиды металлов в случае применения, как правило, добавляют в количестве, находящемся в интервале от более 0 до 20 мас.%, предпочтительно от более 0 до 5 мас.% и более предпочтительно от более 0 до 2 мас.% по отношению к массе стеклокерамики в зависимости от свойства, которое требуется получить.In some cases, it is preferable to include limited amounts of metal oxides selected from the group consisting of Na 2 O, P 2 O 5 , SiO 2 , TeO 2 , V 2 O 3, and combinations thereof. Sources of oxides, including those supplied to the market, include pure oxides, their complexes, ores, carbonates, acetates, nitrates, chlorides, hydroxides and other oxide compounds. These metal oxides can be added, for example, to change the physical properties of the resulting abrasive particles and / or to facilitate their processing. These metal oxides, when used, are typically added in an amount in the range of from more than 0 to 20 wt.%, Preferably from more than 0 to 5 wt.% And more preferably from more than 0 to 2 wt.% With respect to the mass glass ceramics depending on the property that you want to obtain.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, если по меньшей мере часть источника оксида металла (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 или даже по меньшей мере 50% мас.) получают, добавляя к расплаву металлическое вещество в виде частиц, которое включает по меньшей мере один из металлов (например, Al, Са, Cu, Cr, Fe, Li, Mg, Ni, Ag, Ti, Zr и их сочетаний) М, обладающих отрицательной энтальпией образования оксида или, иначе, металлизируют их, используя другие сырьевые материалы. Хотя теоретическое основание отсутствует, считается, что тепло, выделяющееся при протекании экзотермической реакции окисления металла, благоприятно влияет на образование гомогенного расплава и полученный аморфный материал. Например, считается, что дополнительное тепло, выделяющееся в реакции окисления сырьевого материала, компенсирует недостаточный теплообмен и, следовательно, облегчает образование расплава и увеличивает его гомогенность, особенно если образуются аморфные частицы, у которых размеры x, y и z превышают 150 микрометров. Полагают также, что дополнительное тепло способствует протеканию различных химических реакций и физических процессов (например, загущения и сфероидизации) до завершения. Кроме того, полагают, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения наличие дополнительного тепла, выделяющегося в процессе реакции окисления, в действительности облегчает образование расплава, которое иначе происходит неэффективно или является непрактичным, вследствие высокой температуры плавления веществ. Кроме того, наличие дополнительного тепла, выделяющегося в процессе реакции окисления, в действительности облегчает образование аморфного материала, иначе образования аморфного материала может не произойти или оно может не произойти в желательном диапазоне размеров. Другое преимущество данного изобретения состоит в том, что при образовании аморфных материалов многие химические и физические процессы, такие как плавление, загущение и сфероидизация, могут завершаться в течение короткого интервала времени и, следовательно, могут быть достигнуты очень высокие скорости гашения. Дополнительную подробную информацию можно найти в одновременно рассматриваемой заявке США с серийным номером 10/211, 639, поданной одновременно с настоящей заявкой.In some embodiments, the implementation of the present invention is preferred if at least a portion of the source of the metal oxide (in some embodiments, the implementation of the present invention is preferably 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, or even at least 50% by weight) is obtained adding to the melt a metal substance in the form of particles, which includes at least one of the metals (for example, Al, Ca, Cu, Cr, Fe, Li, Mg, Ni, Ag, Ti, Zr and their combinations) M, which have a negative enthalpy of oxide formation or, otherwise, metallize them using other raw materials rials. Although there is no theoretical basis, it is believed that the heat generated during the exothermic metal oxidation reaction favorably affects the formation of a homogeneous melt and the resulting amorphous material. For example, it is believed that the additional heat released in the oxidation reaction of the raw material compensates for the insufficient heat transfer and, therefore, facilitates the formation of the melt and increases its homogeneity, especially if amorphous particles are formed with dimensions x, y and z exceeding 150 micrometers. It is also believed that additional heat contributes to various chemical reactions and physical processes (for example, thickening and spheroidization) to completion. In addition, it is believed that in some embodiments of the present invention, the presence of additional heat released during the oxidation reaction actually facilitates the formation of a melt, which otherwise is inefficient or impractical due to the high melting point of the substances. In addition, the presence of additional heat released during the oxidation reaction actually facilitates the formation of amorphous material, otherwise the formation of amorphous material may not occur or it may not occur in the desired size range. Another advantage of the present invention is that in the formation of amorphous materials, many chemical and physical processes, such as melting, thickening, and spheroidization, can be completed within a short time interval and, therefore, very high quenching rates can be achieved. Additional detailed information can be found in the simultaneously pending application of the United States with serial number 10/211, 639, filed simultaneously with this application.

Добавление некоторых оксидов металлов может изменить свойства и/или кристаллическую структуру или микроструктуру стеклокерамики в соответствии с настоящим изобретением, а также обработку сырья и промежуточных соединений, использующихся при получении стеклокерамики. Например, наблюдения показали, что добавление таких оксидов, как MgO, CaO, Li2O и Na2O, приводит к изменению как Тg (для стекла), так и Тx (где Тx является температурой кристаллизации) аморфного материала. Хотя теоретическое основание отсутствует, считается, что такие добавки влияют на образование стекла. Кроме того, добавление таких оксидов может, например, уменьшать температуру плавления всей системы (т.е. превращать систему в эвтектическую смесь с более низкой температурой плавления) и облегчать образование аморфного материала. Наличие сложных эвтектических смесей в многокомпонентных системах (четвертичных и т.д.) может повышать способность к образованию аморфного материала. Добавление некоторых оксидов металлов, таких как MgO, CaO, Li2О и Na2O, может также оказывать влияние на вязкость жидкого расплава и вязкость стекла в "рабочем" диапазоне. Объем настоящего изобретения также охватывает включение в аморфные материалы и полученную из них стеклокерамику по меньшей мере одного из галогенов (например, фтора и хлора) или халькогенидов (например, сульфидов, селенидов и теллуридов).The addition of certain metal oxides can alter the properties and / or crystal structure or microstructure of glass ceramics in accordance with the present invention, as well as the processing of raw materials and intermediates used in the preparation of glass ceramics. For example, observations have shown that the addition of oxides such as MgO, CaO, Li 2 O and Na 2 O leads to a change in both T g (for glass) and T x (where T x is the crystallization temperature) of the amorphous material. Although there is no theoretical basis, it is believed that such additives affect the formation of glass. In addition, the addition of such oxides can, for example, reduce the melting temperature of the entire system (i.e., turn the system into a eutectic mixture with a lower melting point) and facilitate the formation of amorphous material. The presence of complex eutectic mixtures in multicomponent systems (quaternary, etc.) can increase the ability to form amorphous material. The addition of certain metal oxides, such as MgO, CaO, Li 2 O and Na 2 O, can also affect the viscosity of the liquid melt and the viscosity of the glass in the "working" range. The scope of the present invention also encompasses the inclusion of at least one of halogens (e.g., fluorine and chlorine) or chalcogenides (e.g., sulfides, selenides and tellurides) in amorphous materials and glass ceramics obtained from them.

Добавление определенных веществ может также оказывать влияние на кристаллизаци аморфного материала и керамики, содержащей аморфный материал. Например, некоторые металлы, оксиды (например, титанаты и цирконаты) и фториды металлов могут действовать как агенты, вызывающие нуклеацию, приводя к улучшенному гетерогенному зарождению кристаллов. Кроме того, добавление некоторых оксидов может приводить к изменению метастабильных фаз, утрачивающих стеклоподобную природу при повторном нагревании аморфного материала. В другом варианте желательно к керамике, содержащей кристаллический ZrO2, добавлять оксиды металлов (например, Y2O3, TiO2, CaO и MgO), которые, как известно, стабилизируют тетрагональную/кубическую структуру ZrO2.The addition of certain substances may also affect the crystallization of amorphous material and ceramics containing amorphous material. For example, some metals, oxides (e.g. titanates and zirconates) and metal fluorides can act as nucleating agents, leading to improved heterogeneous nucleation of crystals. In addition, the addition of certain oxides can lead to a change in metastable phases, which lose their glassy nature when re-heating an amorphous material. In another embodiment, it is desirable to add metal oxides (e.g., Y 2 O 3 , TiO 2 , CaO, and MgO) to ceramics containing crystalline ZrO 2 , which are known to stabilize the tetragonal / cubic structure of ZrO 2 .

Источники оксидов металлов и другие добавки могут находиться в любой форме, подходящей для способа обработки и оборудования, используемых для получения стеклокерамики в соответствии с настоящим изобретением. Плавление и гашение сырьевых материалов можно осуществлять с помощью известных в данной области способов и оборудования, использующихся для получения оксидных аморфных материалов и аморфных металлов. Желательные скорости охлаждения составляют 50 К/сек и выше. Известные в данной области способы охлаждения включают роликовое охлаждение. Роликовое охлаждение можно проводить, например, следующим образом: источники оксидов металлов плавят при температуре, как правило, превышающей точку плавления на 20-200°С, и расплав охлаждают/гасят, распыляя его при высоком давлении (например, с использованием такого газа, как воздух, аргон, азот и т.д.) на вращающийся(вращающиеся) с высокой скоростью ролик(и). Как правило, ролики изготавливают из металла и охлаждают водой. Для охлаждения/гашения расплава можно также использовать металлические кокили с вертикальным разъемом типа "книга".Sources of metal oxides and other additives may be in any form suitable for the processing method and equipment used to produce glass ceramics in accordance with the present invention. Raw materials can be melted and quenched using methods and equipment known in the art that are used to produce amorphous oxide materials and amorphous metals. Desired cooling rates are 50 K / s and higher. Known cooling methods in the art include roller cooling. Roller cooling can be carried out, for example, as follows: sources of metal oxides are melted at a temperature that is usually higher than the melting point by 20-200 ° C, and the melt is cooled / quenched by spraying it at high pressure (for example, using a gas such as air, argon, nitrogen, etc.) onto the roller (s) rotating (rotating) at a high speed. Typically, the rollers are made of metal and cooled with water. For cooling / quenching of the melt, metal molds with a vertical book-type connector can also be used.

Другие способы получения расплавов, охлаждения/гашения расплавов и/или иного получения аморфного материала включают парофазное гашение, выпуск расплава, плазменное распыление и газовое или центробежное распыление. Парофазное гашение проводят, например, путем распыления, где используемые расплавы металлов или источники оксидов металлов формируют в мишень(и) установки ионного распыления. Мишень фиксируют в предварительно определенном положении в установке для распыления, а подложку(и), подлежащую покрытию, помещают напротив мишени(ей). Как правило, давление газообразного кислорода и газообразного Ar составляет 10-3 торр, между мишенью(ями) и субстратом(ами) происходит образование разряда, и ионы Ar или кислорода соударяются с мишенью, начиная реакцию распыления, которая приводит к отложению на подложке пленки состава. Другие детали, касающиеся плазменного распыления, можно найти, например, в одновременно рассматриваемой заявке США с серийным номером 10/211, 640, поданной одновременно с настоящей заявкой.Other methods for producing melts, cooling / quenching of melts, and / or otherwise producing amorphous material include vapor quenching, melt discharge, plasma spraying, and gas or centrifugal spraying. Vapor quenching is carried out, for example, by spraying, where the used metal melts or sources of metal oxides are formed into the target (s) of the ion spraying apparatus. The target is fixed in a predetermined position in the spraying device, and the substrate (s) to be coated are placed opposite the target (s). Typically, the pressure of gaseous oxygen and gaseous Ar is 10 −3 torr, a discharge forms between the target (s) and the substrate (s), and Ar or oxygen ions collide with the target, initiating a sputtering reaction, which leads to the deposition of the film on the substrate . Other details regarding plasma spraying can be found, for example, in the simultaneously pending U.S. application serial number 10/211, 640, filed simultaneously with this application.

Газовое распыление включает плавление исходных частиц с превращением их в расплав. Тонкий поток такого расплава распыляется в результате контактирования с разрывной струей воздуха (т.е. поток разделяется на мелкие капельки). Затем извлекают по существу дискретные, как правило, эллипсоидальные частицы (например, в виде капелек), включающие аморфный материал. Примеры размеров частиц включают диаметр, находящийся в интервале приблизительно от 5 микрометров до приблизительно 3 мм. Выпуск расплава можно осуществлять, например, по способу, описанному в патенте США №5605870 (Strom-Olsen и др.). Для получения веществ в соответствии с настоящим изобретением также можно использовать безконтейнерную технологию получения стекла с использованием нагревания лазерным лучом, описанную, например, в заявке РСТ с № публикации WO 01/27046 А1, опубликованной 4 апреля 2001 г.Gas spraying involves the melting of the starting particles with their transformation into a melt. A thin stream of such a melt is sprayed as a result of contact with a discontinuous stream of air (i.e., the stream is divided into small droplets). Subsequently, substantially discrete, typically ellipsoidal particles (e.g., droplets) including amorphous material are recovered. Examples of particle sizes include a diameter in the range of from about 5 micrometers to about 3 mm. The release of the melt can be carried out, for example, by the method described in US patent No. 5605870 (Strom-Olsen and others). To obtain substances in accordance with the present invention, it is also possible to use containerless technology for producing glass using laser beam heating, as described, for example, in PCT application publication no. WO 01/27046 A1, published April 4, 2001.

Полагают, что скорость охлаждения влияет на свойства закаливаемого аморфного материала. Например, температура стеклования, плотность и другие свойства стекла обычно изменяются в зависимости от скорости охлаждения.It is believed that the cooling rate affects the properties of the quenched amorphous material. For example, the glass transition temperature, density, and other properties of glass typically vary with cooling rate.

Как правило, предпочтительно, если основной материал содержит по меньшей мере 50, 60, 75, 80, 85, 90, 95, 98, 99 или даже 100 мас.% аморфного материала.As a rule, it is preferable if the base material contains at least 50, 60, 75, 80, 85, 90, 95, 98, 99, or even 100 wt.% Of amorphous material.

Быстрое охлаждение можно также проводить в контролируемой атмосфере, например, в восстанавливающей, нейтральной или окисляющей среде, для сохранения и/или изменения заданных степеней окисления и т.д. в процессе охлаждения. Атмосфера также может оказывать влияние на образование аморфного материала, изменяя кинетику кристаллизации из переохлажденной жидкости. Например, было опубликовано, что в атмосфере аргона можно достичь более сильного переохлаждения расплава Al2O3 без кристаллизации, чем в атмосфере воздуха.Rapid cooling can also be carried out in a controlled atmosphere, for example, in a reducing, neutral or oxidizing environment, to maintain and / or change the specified oxidation states, etc. in the process of cooling. The atmosphere can also influence the formation of amorphous material by changing the kinetics of crystallization from a supercooled liquid. For example, it was published that in an argon atmosphere it is possible to achieve stronger supercooling of an Al 2 O 3 melt without crystallization than in an air atmosphere.

Микроструктуру состава фазы (стекловатая/аморфная/кристаллическая) материала можно определить разными способами. Например, с помощью оптической микроскопии, электронной микроскопии, дифференциального термического анализа (ДТА) и рентгеновской дифракции (РД) можно получить разнообразную информацию.The microstructure of the phase composition (glassy / amorphous / crystalline) of the material can be determined in various ways. For example, using optical microscopy, electron microscopy, differential thermal analysis (DTA) and X-ray diffraction (RD), you can get a variety of information.

Для оптической микроскопии аморфный материал, как правило, преимущественно является прозрачным вследствие отсутствия таких центров рассеяния света, как поверхности раздела кристалла, тогда как кристаллическое вещество является непрозрачным вследствие эффектов рассеяния света, обусловленных кристаллической структурой.For optical microscopy, an amorphous material is generally predominantly transparent due to the absence of such light scattering centers as the crystal interface, while crystalline material is opaque due to light scattering effects due to the crystal structure.

Процентный выход шариков аморфного материала рассчитывают, используя фракцию с размерами -100+120 меш (т.е. фракцию, собранную с помощью сита с отверстиями размером от 150 до 125 микрометров). Расчеты осуществляют следующим образом. Шарики распределяют на предметном стекле так, чтобы получился один слой, и рассматривают их под оптическим микроскопом. Используя перекрестие окуляра оптического микроскопа в качестве направляющей, считают аморфные или кристаллические, в зависимости от оптической прозрачности, шарики, располагающиеся вдоль прямой линии. Всего считают 500 шариков и процентный выход шариков аморфного материала определяют путем деления количества аморфных шариков на общее количество шариков.The percentage yield of balls of amorphous material is calculated using a fraction with dimensions of -100 + 120 mesh (i.e., a fraction collected using a sieve with openings ranging in size from 150 to 125 micrometers). The calculations are as follows. The balls are distributed on a glass slide so that one layer is obtained, and they are examined under an optical microscope. Using the crosshair of the eyepiece of an optical microscope as a guide, consider amorphous or crystalline, depending on the optical transparency, balls located along a straight line. A total of 500 balls are counted and the percentage yield of balls of amorphous material is determined by dividing the number of amorphous balls by the total number of balls.

По результатам ДТА вещество классифицируют как аморфное, если соответствующая кривая ДТА отражает экзотермическое событие кристаллизации (Тx). Если такая кривая отражает эндотермическое событие (Тg) при температуре ниже Тx, то считают, что вещество состоит из стеклофазы. Если кривая ДТА не отражает таких событий, считают, что вещество содержит кристаллические фазы.According to the results of DTA, a substance is classified as amorphous if the corresponding DTA curve reflects an exothermic crystallization event (T x ). If such a curve reflects an endothermic event (T g ) at a temperature below T x , then it is believed that the substance consists of a glass phase. If the DTA curve does not reflect such events, consider that the substance contains crystalline phases.

Дифференциальный термический анализ (ДТА) можно проводить следующим образом. Для ДТА (проводимого на таком инструменте, как полученный от Netzsch Instruments, Селб, Германия под торговым наименованием "NETZSCH STA 409 DTA/TGA") используют фракцию с размерами -140+170 меш (т.е. фракцию, собранную с помощью сита с отверстиями размером от 105 до 90 микрометров). Определенное количество каждого анализируемого образца (обычно приблизительно 400 миллиграмм (мг)) помещают в прободержатель из Al2O3 объемом 100 микролитров. Каждый образец нагревают в неподвижном воздухе со скоростью 10°С/минуту от комнатной температуры (приблизительно 25°С) до 1100°С.Differential thermal analysis (DTA) can be carried out as follows. For DTA (conducted on an instrument such as obtained from Netzsch Instruments, Selb, Germany under the trade name "NETZSCH STA 409 DTA / TGA"), a fraction with a size of -140 + 170 mesh (i.e., a fraction collected using a sieve with holes from 105 to 90 micrometers in size). A specific amount of each sample to be analyzed (typically approximately 400 milligrams (mg)) is placed in a 100 microliter Al 2 O 3 sample holder. Each sample is heated in still air at a rate of 10 ° C / min from room temperature (approximately 25 ° C) to 1100 ° C.

С помощью рентгеновской порошковой дифрактометрии (XRD) (проводимой на рентгеновском дифрактометре, например, "PHILLIPS XRG 3100" от Phillips, Махвах, шт. Нью-Джерси, при испускании медью излучения Кα1 с длиной волны 1,54050 Ангстрем) фазы, присутствующие в веществе, можно идентифицировать путем сравнения пиков на кривой XRD, полученной для кристаллизованного материала, с базами данных, опубликованными Международным центром дифракционных данных (International Center for Diffraction Data), по диаграммам XRD, полученным для кристаллических фаз, предоставленных Объединенным комитетом по стандартам порошковой дифракции (JCPDS - Joint Committee on Powder Diffraction Standards). Кроме того, XRD можно использовать для качественного определения типов фаз. Наличие широкого смазанного пика интенсивности указывает на аморфную природу материала. Наличие и широкого пика, и четко выраженных пиков указывает на присутствие кристаллического материала в аморфной основе.Using X-ray powder diffractometry (XRD) (performed on an X-ray diffractometer, for example, "PHILLIPS XRG 3100" from Phillips, Machwah, NJ, when copper emits Kα1 radiation with a wavelength of 1.54050 Angstroms) phases present in the substance can be identified by comparing the peaks in the XRD curve obtained for the crystallized material with the databases published by the International Center for Diffraction Data using the XRD diagrams obtained for the crystalline phases provided by the Joint Committee is on Powder Diffraction Standards (JCPDS - Joint Committee on Powder Diffraction Standards). In addition, XRD can be used to qualitatively determine phase types. The presence of a wide smeared intensity peak indicates the amorphous nature of the material. The presence of both a broad peak and pronounced peaks indicates the presence of crystalline material in an amorphous basis.

Размер образовавшегося вначале аморфного материала или керамики (включая стекло до кристаллизации) может быть больше заданного. Аморфный материал или керамику можно превратить в более мелкие частицы с помощью известных в данной области способов дробления и/или измельчения, включая дробление на валковой дробилке, стержневого измельчения, дробление на щековой дробилке, молотовое измельчение, шариковое измельчение, размол на струйной мельнице, ударное дробление и т.д. В некоторых случаях желательно, чтобы стадий дробления было две или более. Например, частицы полученной (отвержденной) керамики могут быть более крупными, чем заданные. Первая стадия дробления может включать размалывание этих относительно больших масс или "кусков" с получением более маленьких частиц. Данные куски можно размалывать с помощью молотковой дробилки, ударной дробилки или щековой дробилки. Полученные более мелкие частицы могут быть впоследствии раздроблены с получением частиц с заданным распределением по размеру. Иногда для получения частиц с заданным распределением по размеру (называемым также размер или сорт зерна) нужно несколько стадий дробления. Как правило, условия дробления оптимизируют так, чтобы получить частицы с заданной (заданными) формой (формами) и с заданным распределением по размеру. Полученные частицы, не соответствующие заданному размеру, можно подвергнуть повторному дроблению, если они слишком большие, или их можно повторно использовать как сырье для переплавки, если они слишком маленькие.The size of the initially formed amorphous material or ceramic (including glass before crystallization) may be larger than the specified size. Amorphous material or ceramics can be converted into smaller particles using crushing and / or grinding methods known in the art, including crushing on a roller mill, core grinding, crushing on a jaw crusher, hammer grinding, ball grinding, jet grinding, impact grinding etc. In some cases, it is desirable for the crushing stages to be two or more. For example, particles of the obtained (cured) ceramics may be larger than specified. The first stage of crushing may include grinding these relatively large masses or "pieces" to produce smaller particles. These pieces can be milled using a hammer mill, impact mill or jaw mill. The resulting smaller particles can be subsequently crushed to obtain particles with a given size distribution. Sometimes, to obtain particles with a given size distribution (also called grain size or grade), several stages of crushing are necessary. As a rule, the crushing conditions are optimized so as to obtain particles with a given (given) shape (s) and with a given size distribution. The resulting particles that do not fit the specified size can be re-crushed if they are too large, or they can be reused as raw materials for remelting if they are too small.

Форма керамики (включая стекло до кристаллизации) может зависеть, например, от состава и/или микроструктуры керамики, конфигурации контейнера, в котором ее охлаждают, и способа дробления (т.е. используемого способа дробления). Как правило, если предпочтительна "глыбообразная" форма, для ее получения используется больше энергии. Наоборот, если предпочтительна "заостренная" форма, для ее получения используется больше энергии. Для получения разных заданных форм можно также использовать разные способы дробления. Среднее отношение высоты профиля к ширине может находиться в интервале от 1:1 до 5:1, обычно от 1,25:1 до 3:1 и предпочтительно от 1,5:1 до 2,5:1.The shape of the ceramic (including glass before crystallization) may depend, for example, on the composition and / or microstructure of the ceramic, the configuration of the container in which it is cooled, and the crushing method (i.e., the crushing method used). Generally, if a “blocky” form is preferred, more energy is used to produce it. Conversely, if a “pointed” shape is preferred, more energy is used to produce it. To obtain different specified forms, you can also use different methods of crushing. The average ratio of profile height to width can range from 1: 1 to 5: 1, usually from 1.25: 1 to 3: 1, and preferably from 1.5: 1 to 2.5: 1.

В объем настоящего изобретения также входит непосредственное получение керамики (включая стекло до кристаллизации) заданной формы. Например, керамику (включая стекло до кристаллизации) можно получать (в том числе формовать), выливая или отливая расплав в форму.It is also within the scope of the present invention to directly produce ceramics (including glass before crystallization) of a given shape. For example, ceramics (including glass before crystallization) can be obtained (including molding) by pouring or casting the melt into a mold.

В объем настоящего изобретения также входит изготовление керамики (включая стекло до кристаллизации) способом коалесценции. В процессе стадии коалесценции по существу из двух или более маленьких частиц образуется более крупное тело. Например, аморфный материал, включающий частицы (полученные, например, дроблением) (в том числе шарики и микросферы), волокна и др., может быть сформован в частицы более крупного размера. Например, керамику (включая стекло до кристаллизации) можно также получить путем нагревания, например, частиц, включающих аморфный материал, и/или волокон и др., до температуры, превышающей Тg, в результате чего частицы и др. коалесцируют с образованием формы, и путем охлаждения полученной формы. Используемые для коалесценции температура и давление могут зависеть, например, от состава аморфного материала и требуемой плотности конечного продукта. Температура должна быть ниже температуры кристаллизации стекла, а для стекол - выше температуры стеклования. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нагревание проводят при по меньшей мере одной температуре, находящейся в интервале приблизительно от 850 до 1100°С (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно от 900 до 1000°С). Как правило, для облегчения коалесценции аморфного материала ее проводят под давлением (например, от значения, превышающего ноль, до 1 ГПа или выше). В одном варианте осуществления настоящего изобретения партию частиц и др. помещают в форму и подвергают горячему прессованию при температуре, превышающей температуру стеклования, в результате образуется вязкий поток стекла, приводящий к коалесценции с получением относительно большого тела. Примеры традиционных способов коалесценции включают горячее прессование, горячее изостатическое прессование, горячее экструзионное прессование и т.д. Как правило, перед дальнейшей тепловой обработкой предпочтительно охладить полученное в результате коалесценции тело. После тепловой обработки при необходимости полученное в результате коалесценции тело можно раздробить на более мелкие частицы или частицы с заданным распределением по размеру.The scope of the present invention also includes the manufacture of ceramics (including glass before crystallization) by the coalescence method. In the process of the coalescence step, a larger body is formed from essentially two or more small particles. For example, an amorphous material, including particles (obtained, for example, by crushing) (including balls and microspheres), fibers, etc., can be formed into particles of a larger size. For example, ceramics (including glass before crystallization) can also be obtained by heating, for example, particles, including amorphous material, and / or fibers, etc., to a temperature exceeding T g , as a result of which the particles and others coalesce to form, and by cooling the resulting form. The temperature and pressure used for coalescence may depend, for example, on the composition of the amorphous material and the desired density of the final product. The temperature should be below the crystallization temperature of the glass, and for glass, above the glass transition temperature. In some embodiments of the present invention, heating is carried out at at least one temperature in the range of from about 850 to 1100 ° C (in some embodiments, the implementation of the present invention is preferably from 900 to 1000 ° C). As a rule, to facilitate the coalescence of an amorphous material, it is carried out under pressure (for example, from a value exceeding zero to 1 GPa or higher). In one embodiment of the present invention, a batch of particles, etc., is placed in a mold and hot pressed at a temperature higher than the glass transition temperature, resulting in a viscous glass stream leading to coalescence to produce a relatively large body. Examples of traditional coalescence methods include hot pressing, hot isostatic pressing, hot extrusion pressing, etc. As a rule, it is preferable to cool the body obtained as a result of coalescence before further heat treatment. After heat treatment, if necessary, the body obtained as a result of coalescence can be crushed into smaller particles or particles with a given size distribution.

В объем настоящего изобретения также входит дополнительная тепловая обработка для дальнейшего улучшения требуемых свойств материала. Например, для устранения остаточной пористости и увеличения плотности материала можно использовать горячее изостатическое прессование (например, при температуре приблизительно от 900 до 1400°С). Необязательно полученное в результате коалесценции изделие может быть подвергнуто тепловой обработке с получением стеклокерамики, кристаллической керамики или керамики, иным образом включающей кристаллическую керамику.The scope of the present invention also includes additional heat treatment to further improve the required properties of the material. For example, to eliminate residual porosity and increase the density of the material, hot isostatic pressing can be used (for example, at a temperature of about 900 to 1400 ° C.). Optionally, the product obtained as a result of coalescence can be subjected to heat treatment to obtain glass ceramics, crystalline ceramics or ceramics that otherwise include crystalline ceramics.

Коалесценцию аморфного материала и/или стеклокерамики (например, частиц) можно проводить с помощью ряда способов, включая спекание при повышенном или при нормальном давлении (например, спекание, плазменное спекание, горячее прессование, горячее изостатическое прессование (HIP), горячую ковку, горячее экструзионное прессование и др.).The coalescence of amorphous material and / or glass ceramics (e.g. particles) can be carried out using a number of methods, including sintering at elevated or normal pressure (e.g., sintering, plasma sintering, hot pressing, hot isostatic pressing (HIP), hot forging, hot extrusion pressing, etc.).

Тепловую обработку можно проводить разными способами, включая известные в данной области способы тепловой обработки стекла с получением стеклокерамики. Например, материал можно подвергать тепловой обработке порциями, используя резистивные, индукционные или газовые печи. Альтернативно можно проводить, например, тепловую обработку непрерывного потока материала, используя ротационные обжиговые печи. В случае применения ротационной обжиговой печи материал подают непосредственно в печь, в которой установлена повышенная температура. Время воздействия повышенной температуры может изменять от нескольких секунд (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения даже менее 5 секунд) и нескольких минут до нескольких часов. Температура может находиться в интервале приблизительно от 900 до 1600°С, обычно от 1200 до 1500°С. В объем настоящего изобретения также входит проведение тепловой обработки материала с использованием периодического процесса (например, для обеспечения зарождения кристаллов) либо непрерывного процесса (например, для обеспечения роста кристаллов и для достижения заданной плотности). На стадии зарождения кристаллов температура обычно изменяется приблизительно от 900 до 1100°С, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приблизительно от 925 до 1050°С. Подобным образом на стадии достижения заданной плотности температура обычно изменяется приблизительно от 1100 до 1600°С, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно от 1200 до 1500°С. Данную тепловую обработку можно проводить, например, подавая материал непосредственно в печь при повышенной температуре. Альтернативно, например, материал можно подавать в печь при гораздо более низкой температуре (например, при комнатной температуре) и затем нагревать до заданной температуры с предварительно установленной скоростью. В объем настоящего изобретения также входит проведение тепловой обработки в атмосфере, отличающейся от воздуха. В некоторых случаях может быть даже желательно проводить тепловую обработку в восстанавливающей(их) атмосфере(ах). Кроме того, например, может быть желательно проводить тепловую обработку под давлением газа, как в случае гидростата для горячего прессования или в случае газовой печи под давлением. В объем настоящего изобретения также входит превращение (например, путем дробления) полученного изделия или изделия, подвергнутого тепловой обработке, в частицы (например, в абразивные частицы).Heat treatment can be carried out in various ways, including methods known in the art for heat treating glass to produce glass ceramics. For example, the material can be cooked in batches using resistive, induction or gas furnaces. Alternatively, it is possible to carry out, for example, heat treatment of a continuous flow of material using rotary kilns. In the case of using a rotary kiln, the material is fed directly to the furnace in which the elevated temperature is set. The exposure time of the elevated temperature can vary from a few seconds (in some embodiments, even less than 5 seconds) and several minutes to several hours. The temperature may range from about 900 to 1600 ° C, usually from 1200 to 1500 ° C. It is also within the scope of the present invention to conduct heat treatment of the material using a batch process (for example, to ensure crystal nucleation) or a continuous process (for example, to ensure crystal growth and to achieve a given density). At the stage of crystal nucleation, the temperature usually varies from about 900 to 1100 ° C., In some embodiments, implementation of the present invention from about 925 to 1050 ° C. Similarly, in the step of achieving a predetermined density, the temperature usually varies from about 1100 to 1600 ° C., in some embodiments, preferably from 1200 to 1500 ° C. This heat treatment can be carried out, for example, feeding the material directly into the furnace at elevated temperature. Alternatively, for example, the material can be fed into the oven at a much lower temperature (for example, at room temperature) and then heated to a predetermined temperature at a predetermined speed. It is also within the scope of the present invention to conduct heat treatment in an atmosphere other than air. In some cases, it may even be desirable to conduct heat treatment in a reducing atmosphere (s). In addition, for example, it may be desirable to carry out heat treatment under gas pressure, as in the case of a hot-pressing hydrostat or in the case of a gas furnace under pressure. It is also within the scope of the present invention to convert (for example, by crushing) the resulting product or heat-treated product into particles (e.g., abrasive particles).

Аморфный материал подвергают тепловой обработке для того, чтобы вызвать, по меньшей мере, частичную кристаллизацию с образованием стеклокерамики. Тепловая обработка некоторых стекол, приводящая к образованию стеклокерамики, хорошо известна в данной области. Для ряда стекол известны условия нагревания, приводящие к зарождению кристаллов и образованию стеклокерамики. Альтернативно специалист в данной области может определить соответствующие условия, исходя из анализа изотермического превращения (ТТТ) стекла с помощью известных в данной области способов. Специалист в данной области после прочтения описания настоящего изобретения сможет построить кривые ТТТ для стекол, полученных в соответствии с настоящим изобретением, и определить подходящие условия для зарождения и/или роста кристаллов с образованием керамики в соответствии с настоящим изобретением.The amorphous material is subjected to heat treatment in order to cause at least partial crystallization with the formation of glass ceramics. The heat treatment of some glasses leading to the formation of glass ceramics is well known in the art. For a number of glasses, heating conditions are known, leading to the nucleation of crystals and the formation of glass ceramics. Alternatively, one of skill in the art can determine the appropriate conditions based on an analysis of the isothermal conversion (TTT) of the glass using methods known in the art. A person skilled in the art, after reading the description of the present invention, will be able to construct TTT curves for glasses prepared in accordance with the present invention and determine suitable conditions for nucleation and / or growth of crystals to form ceramics in accordance with the present invention.

Как правило, стеклокерамика прочнее аморфного материала, из которого ее получают. Следовательно, прочность материала можно корректировать, например, изменяя степень превращения аморфного материала в кристаллическую(ие) керамическую(ие) фазу(ы). Альтернативно или в добавление к вышесказанному на прочность материала может влиять, например, количество центров кристаллизации, которые также могут влиять на число и размер кристаллов кристаллической(их) фазы(фаз). Дополнительные подробности, относящиеся к получению стеклокерамики, можно найти, например, в Glass-Ceramics (Стеклокерамика), Р.W.McMillan, Academic Press, Inc., 2-е издание, 1979.As a rule, glass ceramics are stronger than the amorphous material from which it is obtained. Therefore, the strength of the material can be adjusted, for example, by changing the degree of conversion of the amorphous material into crystalline (s) ceramic (s) phase (s). Alternatively or in addition to the above, the strength of the material can be influenced, for example, by the number of crystallization centers, which can also affect the number and size of crystals of the crystalline (s) phase (s). Further details regarding the manufacture of glass ceramics can be found, for example, in Glass-Ceramics, P.W. McMillan, Academic Press, Inc., 2nd edition, 1979.

Например, в процессе тепловой обработки типовых аморфных материалов, приводящей к образованию стеклокерамики согласно настоящему изобретению, образование таких фаз, как La2Zr2O7, и в случае присутствия ZrO2, кубического/тетрагонального ZrO2, в некоторых случаях моноклинического ZrO2 наблюдалось при температуре, превышающей приблизительно 900°С. Хотя теоретическое основание отсутствует, полагают, что фазы, содержащие цирконий, первыми кристаллизуются из аморфного материала. Предположительно образование фаз Al2O3, ReAlO3 (где Re обозначает катион по меньшей мере одного редкоземельного металла), ReAl11O18, Re3Al5O12, Y3Al5O12 и др., как правило, происходит при температуре, превышающей приблизительно 925°С. Как правило, порядок размера кристаллов в процессе стадии нуклеации измеряется нанометрами. Например, наблюдалось образование кристаллов размером 10-15 нанометров. По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения тепловая обработка приблизительно при 1300°С в течение приблизительно 1 часа обеспечивает полную кристаллизацию. Как правило, время тепловой обработки для каждой из стадий зарождения и роста кристаллов может изменять от нескольких секунд (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения даже менее 5 секунд) и нескольких минут до часа и более.For example, during the heat treatment of typical amorphous materials, leading to the formation of glass ceramics according to the present invention, the formation of phases such as La 2 Zr 2 O 7 , and in the presence of ZrO 2 , cubic / tetragonal ZrO 2 , in some cases monoclinic ZrO 2 was observed at a temperature exceeding approximately 900 ° C. Although there is no theoretical basis, it is believed that phases containing zirconium are the first to crystallize from an amorphous material. Presumably, the formation of phases Al 2 O 3 , ReAlO 3 (where Re denotes a cation of at least one rare-earth metal), ReAl 11 O 18 , Re 3 Al 5 O 12 , Y 3 Al 5 O 12 , etc., usually occurs when temperatures exceeding approximately 925 ° C. As a rule, the order of the size of the crystals during the nucleation stage is measured by nanometers. For example, the formation of crystals with a size of 10-15 nanometers was observed. In at least some embodiments, implementation of the present invention, heat treatment at approximately 1300 ° C for approximately 1 hour provides complete crystallization. Typically, the heat treatment time for each of the stages of crystal nucleation and growth can vary from a few seconds (in some embodiments even less than 5 seconds) and several minutes to an hour or more.

Размер полученных кристаллов, как правило, можно регулировать, по меньшей мере частично, изменяясь время и/или температуру нуклеации и/или кристаллизации. Хотя, как правило, предпочтительно иметь мелкие кристаллы (например, порядок размера которых не превышает микрометра или даже нанометра), может быть получена стеклокерамика в соответствии с настоящим изобретением, содержащая кристаллы более крупных размеров (например, не менее 1-10 микрометров, не менее 10-25 микрометров, не менее 50-100 микрометров или даже более 100 микрометров). Хотя теоретическое основание отсутствует, в данной области принято считать, что чем меньше размер кристаллов (при одинаковой плотности), тем лучше механические свойства (например, твердость и прочность) керамики.The size of the obtained crystals, as a rule, can be adjusted, at least in part, by changing the time and / or temperature of nucleation and / or crystallization. Although it is generally preferable to have small crystals (for example, the order of size of which does not exceed a micrometer or even a nanometer), glass ceramics in accordance with the present invention containing crystals of larger sizes (for example, at least 1-10 micrometers, not less than 10-25 micrometers, not less than 50-100 micrometers or even more than 100 micrometers). Although there is no theoretical basis, it is generally accepted in this area that the smaller the size of the crystals (at the same density), the better the mechanical properties (for example, hardness and strength) of the ceramic.

Примеры кристаллических фаз, которые могут присутствовать в вариантах стеклокерамики согласно осуществлению настоящего изобретения, включают Al2O3 (например, α-Al2O3), Y2О3, REO, HfO2, ZrO2 (например, кубический ZrO2 и тетрагональный ZrO2), ВаО, СаО, Cr2O3, СоО, Fe2О3, GeO2, Li2O, MgO, MnO, NiO, Na2O, Р2O5, Sc2O3, SiO2, SrO, TeO2, TiO2, Y2О3, Y2O3, ZnO, "комплексные оксиды металлов" (включая "комплекс Al2O3-оксид металла (например, комплекс Al2O3-REO (например, ReAlO3 (например, GdAlO3, LaAlO3), ReAl11O18 (например, LaAl11O18) и Re3Al5O12 (например, Dy3Al5О12)), комплекс Al2O3-Y2О3 (например, Y3Al5О12) и комплекс ZrO2-REO (например, Re2Zr2O7 (например, La2Zr2O7))) и их сочетания.Examples of crystalline phases that may be present in the glass ceramic embodiments of the present invention include Al 2 O 3 (e.g. α-Al 2 O 3 ), Y 2 O 3 , REO, HfO 2 , ZrO 2 (e.g. cubic ZrO 2 and tetragonal ZrO 2 ), BaO, CaO, Cr 2 O 3 , CoO, Fe 2 O 3 , GeO 2 , Li 2 O, MgO, MnO, NiO, Na 2 O, P 2 O 5 , Sc 2 O 3 , SiO 2 , SrO, TeO 2 , TiO 2 , Y 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZnO, “complex metal oxides” (including the “Al 2 O 3 metal oxide complex (for example, the Al 2 O 3 -REO complex (for example, ReAlO 3 (e.g. GdAlO 3 , LaAlO 3 ), ReAl 11 O 18 (e.g. LaAl 11 O 18 ) and Re 3 Al 5 O 12 (e.g. Dy 3 Al 5 O 12 )), Al 2 O 3 -Y complex 2 O 3 (e.g., Y 3 Al 5 12) and complex ZrO 2 -REO (e.g., Re 2 Zr 2 O 7 (e.g., La 2 Zr 2 O 7))), and combinations thereof.

В объем настоящего изобретения также входит замена части катионов иттрия и/или алюминия в комплексе Al2O3-оксид металла (например, комплекс Al2O3-Y2O3 (например, алюминат иттрия, обладающий структурой кристалла граната)) другими катионами. Например, часть катионов Al в комплексе Al2O3-Y2О3 может быть заменена по меньшей мере одним катионом элемента, выбранного из группы, состоящей из Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si, Co и их сочетаний. Например, часть катионов Y в комплексе Al2O3-Y2О3 может быть заменена по меньшей мере одним катионом элемента, выбранного из группы, состоящей из Се, Dy, Er, Eu, Gd, Но, La, Lu, Nd, Pr, Sm, Th, Tm, Yb, Fe, Ti, Mn, V, Cr, Co, Mi, Cu, Mg, Ca, Sr и их сочетаний. Подобным образом в объем настоящего изобретения также входит замена части катионов алюминия в оксиде алюминия. Например, алюминий в оксиде алюминия можно заменить на Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si и Со. Как описано выше, замена катионов может влиять на свойства (например, твердость, ударная вязкость, прочность, теплопроводность и др.) сплавленного материала.It is also within the scope of the present invention to replace part of the yttrium and / or aluminum cations in the Al 2 O 3 metal oxide complex (for example, the Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex (for example, yttrium aluminate having a garnet crystal structure)) with other cations . For example, part of the Al cations in the Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex can be replaced by at least one cation of an element selected from the group consisting of Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si, Co, and combinations thereof . For example, part of the Y cations in the Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex can be replaced by at least one cation of an element selected from the group consisting of Ce, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, La, Lu, Nd, Pr, Sm, Th, Tm, Yb, Fe, Ti, Mn, V, Cr, Co, Mi, Cu, Mg, Ca, Sr, and combinations thereof. Similarly, it is also within the scope of the present invention to replace a portion of the aluminum cations in alumina. For example, aluminum in alumina can be replaced with Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si, and Co. As described above, the replacement of cations can affect the properties (for example, hardness, toughness, strength, thermal conductivity, etc.) of the fused material.

В объем настоящего изобретения также входит замена части катионов редкоземельного металла и/или алюминия в комплексе Al2О3-оксид металла (например, комплекс Al2O3-REO) другими катионами. Например, часть катионов Al в комплексе Al2O3-REO может быть заменена по меньшей мере одним катионом элемента, выбранного из группы, состоящей из Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si, Co и их сочетаний. Например, часть катионов Y в комплексе Al2O3-REO может быть заменена по меньшей мере одним катионом элемента, выбранного из группы, состоящей из Y, Fe, Ti, Mn, V, Cr, Co, Ni, Cu, Mg, Ca, Sr и их сочетаний. Подобным образом, в объем настоящего изобретения также входит замена части катионов алюминия в оксиде алюминия. Например, алюминий в оксиде алюминия можно заменить на Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si и Со. Как описано выше, замена катионов может влиять на свойства (например, твердость, ударная вязкость, прочность, теплопроводность и др.) сплавленного материала.It is also within the scope of the present invention to replace part of the cations of the rare earth metal and / or aluminum in the Al 2 O 3 metal oxide complex (for example, the Al 2 O 3 -REO complex) with other cations. For example, part of the Al cations in the Al 2 O 3 -REO complex can be replaced by at least one cation of an element selected from the group consisting of Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si, Co, and combinations thereof. For example, part of the Y cations in the Al 2 O 3 -REO complex can be replaced by at least one cation of an element selected from the group consisting of Y, Fe, Ti, Mn, V, Cr, Co, Ni, Cu, Mg, Ca , Sr, and combinations thereof. Similarly, it is also within the scope of the present invention to replace a portion of the aluminum cations in alumina. For example, aluminum in alumina can be replaced with Cr, Ti, Sc, Fe, Mg, Ca, Si, and Co. As described above, the replacement of cations can affect the properties (for example, hardness, toughness, strength, thermal conductivity, etc.) of the fused material.

Средний размер кристалла можно определить с помощью способа пересекающихся линий в соответствии со стандартом ASTM Е 112-96 "Стандартные аналитические способы определения среднего размера зерна". Образец устанавливают в базовой смоле (например, в смоле с торговым наименованием "TRANSOPTIC POWDER" от Buehler, Лейк-Блафф, Иллинойс), имеющем, как правило, форму цилиндра с диаметром приблизительно 2,5 см и высотой приблизительно 1,9 см. Установленный фрагмент подготавливают, используя традиционные способы полирования с применением полировального приспособления (аналогичное полученному от Buehler, Лейк-Блафф, Иллинойс, под торговым наименованием "ЕСОМЕТ 3"). Образец полируют 3 минуты алмазным шлифовальным кругом и затем 5 минут полируют каждой из взвесей, содержащих частицы размером 45, 30, 15, 9, 3 и 1 микрометр. Закрепленный и отполированный образец металлизируют тонким слоем сплава золота с палладием и наблюдают с помощью сканирующего электронного микроскопа (такого как JEOL SEM, модель JSM 840 A). Средний размер кристалла определяют с помощью обычной микрофотографии микроструктуры образца, полученной с помощью электронного микроскопа с обратным рассеянием (BSE - back-scattered electron micrograph), следующим образом. Считают число кристаллов, приходящихся на единицу длины (NL) произвольной прямой линии, проведенной через микрофотографию. Средний размер кристалла определяют, исходя из данного числа, по приведенному ниже уравнению.The average crystal size can be determined using the method of intersecting lines in accordance with ASTM E 112-96 "Standard analytical methods for determining the average grain size". The sample is set in a base resin (for example, a resin with the trade name "TRANSOPTIC POWDER" from Buehler, Lake Bluff, Illinois), which is typically in the form of a cylinder with a diameter of approximately 2.5 cm and a height of approximately 1.9 cm. Installed the fragment is prepared using traditional polishing methods using a polishing device (similar to that obtained from Buehler, Lake Bluff, Illinois, under the trade name "ECOMET 3"). The sample is polished for 3 minutes with a diamond grinding wheel and then polished for 5 minutes with each of the suspensions containing particles of sizes 45, 30, 15, 9, 3 and 1 micrometer. A fixed and polished sample is metallized with a thin layer of a gold alloy with palladium and observed using a scanning electron microscope (such as JEOL SEM, model JSM 840 A). The average crystal size is determined using a conventional micrograph of a microstructure of a sample obtained using a back-scattered electron micrograph (BSE), as follows. Count the number of crystals per unit length (N L ) of an arbitrary straight line drawn through a micrograph. The average crystal size is determined on the basis of this number according to the equation below.

Figure 00000002
Figure 00000002

где NL обозначает число кристаллов, приходящихся на единицу длины, а М обозначает увеличение микрофотографии.where N L denotes the number of crystals per unit length, and M denotes an increase in micrograph.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую альфа оксид алюминия, у которого по меньшей мере один средний размер кристалла не превышает 150 нанометров.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing alpha alumina in which at least one average crystal size does not exceed 150 nanometers.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую альфа оксид алюминия, где по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно 95 или даже 100) процентов от количества альфа оксида алюминия, присутствующего в такой порции, находится в виде кристаллов, размеры которых не превышают 200 нанометров.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing alpha alumina, where at least 90 (in some embodiments of the present invention, preferably 95 or even 100) percent of the amount of alpha alumina present in such a portion is in the form of crystals whose sizes do not exceed 200 nanometers.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую альфа Al2O3, кристаллический ZrO2 и первый комплекс Al2O3-Y2O3, где по меньшей мере один из альфа Al2O3, кристаллического ZrO2 или первого комплекса Al2О3-Y2О3 находится в виде кристаллов, средний размер которых не превышает 150 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-Y2О3. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2О3-REO.Some embodiments of the present invention include glass ceramics comprising alpha Al 2 O 3 , crystalline ZrO 2, and a first Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex, wherein at least one of alpha Al 2 O 3 , crystalline ZrO 2, or a first Al complex 2 O 3 -Y 2 O 3 is in the form of crystals, the average size of which does not exceed 150 nanometers. In some embodiments of the present invention, it is preferable that the glass ceramics further comprise a second, different from the first, complex Al 2 O 3 —Y 2 O 3 . In some embodiments of the present invention, it is preferred that the glass ceramic further comprises an Al 2 O 3 -REO complex.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую первый комплекс Al2O3-Y2О3, второй, отличный от первого, комплекс Al2О3-Y2О3 и кристаллический ZrO2, где по меньшей мере один из первого комплекса Al2O3-Y2О3, второго комплекса Al2O3-Y2О3 или кристаллического ZrO2 по меньшей мере на 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно на 95 или даже 100) процентов состоит из кристаллов, размеры которых не превышают 200 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-Y2O3. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2О3-REO.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing the first Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex, a second, different from the first, Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex and crystalline ZrO 2 , where at least one of the first complex Al 2 O 3 -Y 2 O 3 , the second complex of Al 2 O 3 -Y 2 O 3 or crystalline ZrO 2 at least 90 (in some embodiments, preferably 95 or even 100) percent consists of crystals, sizes which do not exceed 200 nanometers. In some embodiments, implementation of the present invention, it is preferable that the glass ceramic further includes a second, different from the first, complex Al 2 O 3 -Y 2 O 3 . In some embodiments of the present invention, it is preferred that the glass ceramic further comprises an Al 2 O 3 -REO complex.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую альфа Al2O3, кристаллический ZrO2 и первый комплекс Al2О3-REO, где по меньшей мере один из альфа Al2O3, кристаллического ZrO2 или первого комплекса Al2O3-REO, кристаллы которого в среднем по размеру не превышают 150 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-REO. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2O3-Y2О3.Some embodiments of the present invention include glass ceramics comprising alpha Al 2 O 3 , crystalline ZrO 2, and a first Al 2 O 3 -REO complex, wherein at least one of alpha Al 2 O 3 , crystalline ZrO 2, or a first Al 2 O 3 complex -REO, whose crystals on average do not exceed 150 nanometers in size. In some embodiments, implementation of the present invention, it is preferable that the glass ceramic further comprises a second, different from the first, complex Al 2 O 3 -REO. In some embodiments of the present invention, it is preferable that the glass ceramics further comprise an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую первый комплекс Al2O3-REO, второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-REO и кристаллический ZrO2, где по меньшей мере один из первого комплекса Al2O3-REO, второго комплекса Al2O3-REO или кристаллического ZrO2 по меньшей мере на 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно на 95 или даже 100) процентов состоит из кристаллов, размеры которых не превышают 200 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2O3-Y2О3.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing a first Al 2 O 3 -REO complex, a second, different from the first, Al 2 O 3 -REO complex and crystalline ZrO 2 , where at least one of the first Al 2 O 3 -REO complex , the second complex of Al 2 O 3 -REO or crystalline ZrO 2 at least 90 (in some embodiments, preferably 95 or even 100) percent consists of crystals whose sizes do not exceed 200 nanometers. In some embodiments of the present invention, it is preferable that the glass ceramics further comprise an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую первый комплекс Al2O3-Y2O3, второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-Y2O3 и кристаллический ZrO2, где по меньшей мере один из первого комплекса Al2O3-Y2О3, второго, отличного от первого, комплекса Al2О3-Y2О3 или кристаллического ZrO2, средний размер кристаллов которого не превышают 150 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-Y2О3. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2O3-REO.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing the first Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex, a second, different from the first, Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex and crystalline ZrO 2 , where at least one of the first complex Al 2 O 3 -Y 2 O 3 , the second, different from the first, complex Al 2 O 3 -Y 2 O 3 or crystalline ZrO 2 , the average crystal size of which does not exceed 150 nanometers. In some embodiments of the present invention, it is preferable that the glass ceramics further comprise a second, different from the first, complex Al 2 O 3 —Y 2 O 3 . In some embodiments of the present invention, it is preferred that the glass ceramic further comprises an Al 2 O 3 -REO complex.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую первый комплекс Al2O3-Y2О3, второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-Y2О3 и кристаллический ZrO2, где по меньшей мере один из первого комплекса Al2O3-Y2О3, второго, отличного от первого, комплекса Al2O3-Y2О3 или кристаллического ZrO2 по меньшей мере на 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно на 95 или даже 100) процентов состоит из кристаллов, размеры которых не превышают 200 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2O3-REO.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing the first Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex, a second, different from the first, Al 2 O 3 -Y 2 O 3 complex and crystalline ZrO 2 , where at least one of the first complex Al 2 O 3 -Y 2 O 3 , a second, different from the first, complex Al 2 O 3 -Y 2 O 3 or crystalline ZrO 2 by at least 90 (in some embodiments, preferably 95 or even 100 percent) consists of crystals whose sizes do not exceed 200 nanometers. In some embodiments of the present invention, it is preferred that the glass ceramic further comprises an Al 2 O 3 -REO complex.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую первый комплекс Al2O3-REO, второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-REO и кристаллический ZrO2, где по меньшей мере один из первого комплекса Al2O3-REO, второго, отличного от первого, комплекса Al2O3-REO или кристаллического ZrO2 находится в виде кристаллов, средний размер которых не превышает 150 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-REO. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2O3-Y2О3.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing a first Al 2 O 3 -REO complex, a second, different from the first, Al 2 O 3 -REO complex and crystalline ZrO 2 , where at least one of the first Al 2 O 3 -REO complex , the second, different from the first, complex Al 2 O 3 -REO or crystalline ZrO 2 is in the form of crystals, the average size of which does not exceed 150 nanometers. In some embodiments, implementation of the present invention, it is preferable that the glass ceramic further comprises a second, different from the first, complex Al 2 O 3 -REO. In some embodiments of the present invention, it is preferable that the glass ceramics further comprise an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают стеклокерамику, содержащую первый комплекс Al2O3-REO, второй, отличный от первого, комплекс Al2O3-REO и кристаллический ZrO2, где по меньшей мере один из первого комплекса Al2O3-REO, второго, отличного от первого, комплекса Al2O3-REO или кристаллического ZrO2 по меньшей мере на 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно на 95 или даже 100) процентов состоит из кристаллов, размеры которых не превышают 200 нанометров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы стеклокерамика дополнительно включала комплекс Al2O3-Y2О3.Some embodiments of the present invention include glass ceramics containing a first Al 2 O 3 -REO complex, a second, different from the first, Al 2 O 3 -REO complex and crystalline ZrO 2 , where at least one of the first Al 2 O 3 -REO complex , the second, different from the first, complex Al 2 O 3 -REO or crystalline ZrO 2 at least 90 (in some embodiments of the present invention preferably 95 or even 100) percent consists of crystals whose sizes do not exceed 200 nanometers. In some embodiments of the present invention, it is preferable that the glass ceramics further comprise an Al 2 O 3 —Y 2 O 3 complex.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стеклокерамика в соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере на 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100 процентов по объему состоит из кристаллов, где средний размер кристаллов составляет менее 1 микрометра. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения содержание кристаллов в стеклокерамике в соответствии с настоящим изобретением составляет не более чем по меньшей мере 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100 объемных процентов, где средний размер кристаллов не превышает 0,5 микрометра. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения содержание кристаллов в стеклокерамике в соответствии с настоящим изобретением составляет менее 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100 объемных процентов, где средний размер кристаллов не превышает 0,3 микрометра. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения содержание кристаллов в стеклокерамике в соответствии с настоящим изобретением составляет менее чем по меньшей мере 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100 объемных процентов, где средний размер кристаллов не превышает 0,15 микрометра.In some embodiments, implementation of the present invention, the glass ceramics in accordance with the present invention at least 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99, or even 100 percent by volume consists of crystals, where the average crystal size is less than 1 micrometer. In some embodiments, implementation of the present invention, the crystal content in the glass ceramics in accordance with the present invention is not more than at least 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99, or even 100 volume percent, where the average crystal size does not exceed 0 5 micrometers. In some embodiments, implementation of the present invention, the crystal content in the glass ceramics in accordance with the present invention is less than 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99, or even 100 volume percent, where the average crystal size does not exceed 0.3 micrometers. In some embodiments, implementation of the present invention, the crystal content in the glass ceramics in accordance with the present invention is less than at least 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99, or even 100 volume percent, where the average crystal size does not exceed 0, 15 micrometers.

Кристаллы, полученные в результате тепловой обработки аморфного материала, приводящей к образованию вариантов стеклокерамики в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь равноосную, столбчатую или сплюснутую плоскую конфигурацию.The crystals obtained by heat treatment of an amorphous material, leading to the formation of glass ceramics variants in accordance with the present invention, can have an equiaxed, columnar or flattened flat configuration.

Абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением имеют плотность, составляющую не менее 85, 90, 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100% от теоретической плотности.Abrasive particles in accordance with the present invention have a density of at least 85, 90, 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, or even 100% of the theoretical density.

Среднюю твердость материала настоящего изобретения можно определить следующим образом. Фрагменты образца устанавливают в базовой смоле (например, в смоле с торговым наименованием "TRANSOPTIC POWDER" от Buehler, Лейк-Блафф, шт. Иллинойс), имеющем, как правило, форму цилиндра с диаметром приблизительно 2,5 см и высотой приблизительно 1,9 см. Установленный фрагмент подготавливают, используя традиционные способы полирования с применением полировального приспособления (аналогичное поставленному Buehler, Лейк-Блафф, шт. Иллинойс, под торговым наименованием "ЕСОМЕТ 3"). Образец полируют приблизительно 3 минуты алмазным шлифовальным кругом и затем 5 минут полируют каждой из взвесей, содержащих частицы размером 45, 30, 15, 9, 3 и 1 микрометра. Микротвердость измеряют с помощью обычного прибора для определения микротвердости (аналогичный поставленному Mitutoyo Corporation, Токио, Япония, под торговым наименованием "MITUTOYO MVK-VL"), оборудованного индентором Викерса, при усилии вдавливания 100 грамм. Микротвердость измеряют в соответствии с рекомендациями, предложенными ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991).The average hardness of the material of the present invention can be determined as follows. Fragments of the sample are set in a base resin (for example, resin with the trade name "TRANSOPTIC POWDER" from Buehler, Lake Bluff, Illinois), which is typically in the form of a cylinder with a diameter of approximately 2.5 cm and a height of approximately 1.9 see. An established fragment is prepared using traditional polishing methods using a polishing tool (similar to that supplied by Buehler, Lake Bluff, Ill., under the trade name "ECOMET 3"). The sample is polished for approximately 3 minutes with a diamond grinding wheel and then polished for 5 minutes with each of the suspensions containing particles of sizes 45, 30, 15, 9, 3 and 1 micrometer. Microhardness is measured using a conventional microhardness tester (similar to that supplied by Mitutoyo Corporation, Tokyo, Japan, under the trade name "MITUTOYO MVK-VL") equipped with a Vickers indenter with an indentation force of 100 grams. Microhardness is measured in accordance with the recommendations of ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991).

Средняя твердость абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением составляет по меньшей мере 15 ГПа, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 16 ГПа, по меньшей мере 17 ГПа или даже по меньшей мере 18 ГПа.The average hardness of the abrasive particles in accordance with the present invention is at least 15 GPa, in some embodiments, the implementation of the present invention is at least 16 GPa, at least 17 GPa, or even at least 18 GPa.

Другие подробности, касающиеся аморфных материалов и стеклокерамики, в том числе их получения, применения и свойств, можно найти в заявках США, имеющих серийные номера 09/922526, 09/922527 и 09/922530, поданных 2 августа 2001 г., и серийные номера 10/211598, 10/211630, 10/211639, 10/211034, 10/211044, 10/211628, 10/211640 и 10/211684, поданных одновременно с настоящей заявкой.Other details regarding amorphous materials and glass ceramics, including their preparation, use and properties, can be found in US applications having serial numbers 09/922526, 09/922527 and 09/922530, filed August 2, 2001, and serial numbers 10/211598, 10/211630, 10/211639, 10/211034, 10/211044, 10/211628, 10/211640 and 10/211684, filed simultaneously with this application.

Абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением, как правило, включают кристаллическую керамику (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 75, 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100 объемных процентов) кристаллической керамики.Abrasive particles in accordance with the present invention typically include crystalline ceramics (in some embodiments, the implementation of the present invention preferably at least 75, 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 , 99.5 or even 100 volume percent) of crystalline ceramics.

Абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением могут быть пропущены через сито и отсортированы с помощью хорошо известных в данной области способов, с использованием известных в промышленности классификационных стандартов, таких как стандарты ANSI (Американского национального института стандартов), стандарты FEPA (Федерации европейских производителей абразивных изделий) и JIS (Японские промышленные стандарты). Размеры абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением могут находиться в широком интервале, как правило, изменяясь приблизительно от 0,1 до 5000 микрометров, более часто приблизительно от 1 до 2000 микрометров; предпочтительно приблизительно от 5 до 1500 микрометров, более предпочтительно приблизительно от 100 до 1500 микрометров.The abrasive particles in accordance with the present invention can be passed through a sieve and sorted using methods well known in the art, using industry-recognized classification standards such as ANSI (American National Standards Institute), FEPA (European Federation of Abrasive Manufacturers) standards ) and JIS (Japanese Industry Standards). The sizes of abrasive particles in accordance with the present invention can be in a wide range, typically varying from about 0.1 to 5000 micrometers, more often from about 1 to 2000 micrometers; preferably from about 5 to 1500 micrometers, more preferably from about 100 to 1500 micrometers.

Классификационные разряды ANSI включают: ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400 и ANSI 600. Предпочтительными разрядами ANSI для абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением являются ANSI 8-220. Классификационные разряды FEPA включают Р8, Р12, Р16, Р24, Р36, Р40, Р50, Р60, Р80, Р100, Р120, Р150, Р180, Р220, Р320, Р400, Р500, Р600, Р800, Р1000 и Р1200. Предпочтительными разрядами FEPA для абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением являются Р12-Р220. Классификационные разряды JIS включают JIS 8, JIS 12, JIS 16, JIS 24, JIS 36, JIS 46, JIS 54, JIS 60, JIS 80, JIS 100, JIS 150, JIS 180, JIS 220, JIS 240, JIS 280, JIS 320, JIS 360, JIS 400, JIS 600, JIS 800, JIS 1000, JIS 1500, JIS 2500, JIS 4000, JIS 6000, JIS 8000 и JIS 10000. Предпочтительными разрядами JIS для абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением являются JIS 8-220.ANSI classification categories include: ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400, and ANSI 600. Preferred ANSI discharges for abrasive particles in accordance with the present invention are ANSI 8-220. FEPA classification discharges include P8, P12, P16, P24, P36, P40, P50, P60, P80, P100, P120, P150, P180, P220, P320, P400, P500, P600, P800, P1000 and P1200. Preferred FEPA discharges for abrasive particles in accordance with the present invention are P12-P220. JIS classification categories include JIS 8, JIS 12, JIS 16, JIS 24, JIS 36, JIS 46, JIS 54, JIS 60, JIS 80, JIS 100, JIS 150, JIS 180, JIS 220, JIS 240, JIS 280, JIS 320, JIS 360, JIS 400, JIS 600, JIS 800, JIS 1000, JIS 1500, JIS 2500, JIS 4000, JIS 6000, JIS 8000 and JIS 10000. The preferred JIS discharges for abrasive particles in accordance with the present invention are JIS 8- 220.

После дробления и сортировки, как правило, получают абразивные частицы, имеющие разное распределение по размеру или относящиеся к разным разрядам. Полученные совокупности разрядов могут не соответствовать потребностям производителя или поставщика в данное конкретное время. С целью сокращения до минимума товарно-материальных запасов не пользующиеся спросом фракции можно повторно использовать в расплаве для получения аморфного материала. Повторное использование осуществляют после стадии дробления, где частицы присутствуют в виде крупных комков или более маленьких кусков (иногда называемых "мелкие"), которые не имеют конкретного распределения по размеру.After crushing and sorting, as a rule, abrasive particles are obtained having a different size distribution or belonging to different discharges. The resulting sets of discharges may not correspond to the needs of the manufacturer or supplier at this particular time. In order to reduce inventory to a minimum, non-demanding fractions can be reused in the melt to produce amorphous material. Reuse is carried out after the crushing stage, where the particles are present in the form of large lumps or smaller pieces (sometimes called "small"), which do not have a specific size distribution.

В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет способ получения абразивных частиц, который включает тепловую обработку аморфного материала (например, стекла), содержащего частицы, в результате которой по меньшей мере часть аморфного материала превращается в стеклокерамику с получением абразивных частиц, содержащих стеклокерамику. В другом примере осуществления настоящего изобретения представлен способ получения абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, который включает тепловую обработку аморфного материала, в результате которой по меньшей мере часть аморфного материала превращается в стеклокерамику, и дробление полученного после тепловой обработки материала с получением абразивных частиц. При дроблении стекла получаются более острые частицы, чем при дроблении в значительной степени кристаллизованной стеклокерамики или кристаллического материала.In another aspect, the present invention provides a method for producing abrasive particles, which comprises heat treating an amorphous material (eg, glass) containing particles, as a result of which at least a portion of the amorphous material is converted to glass ceramics to produce abrasive particles containing glass ceramic. In another embodiment, the present invention provides a method for producing abrasive particles containing glass ceramics, which includes heat treatment of an amorphous material, as a result of which at least a portion of the amorphous material is converted into glass ceramics, and crushing the material obtained after heat treatment to produce abrasive particles. When glass is crushed, sharper particles are obtained than when crushed substantially crystallized glass ceramics or crystalline material.

В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет аггломератные абразивные зерна, каждое из которых содержит совокупность абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением, удерживаемых вместе связующим. В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет абразивное изделие (например, абразивные изделия с покрытием, абразивные изделия со связующим (включая шлифовальные круги со стекловидным, смоловидным и металлическим связующим, отрезные круги, шлифовальные головки и хонинговальные бруски), абразивные изделия на нетканой основе и абразивные щетки), включающее связующее и совокупность абразивных частиц, которые (в том числе аггломерированные абразивные частицы) по меньшей мере отчасти представляют собой частицы в соответствии с настоящим изобретением. Способы получения и применения таких абразивных изделий известны специалистам в данной области техники. Кроме того, абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением можно использовать в способах шлифования с применением абразивных частиц, например, с применением взвесей шлифующих соединений (например, полирующих соединений), измельчения, струи дроби, вибрационной мельницы и т.д.In another aspect, the present invention provides agglomerate abrasive grains, each of which contains a combination of abrasive particles in accordance with the present invention, held together by a binder. In another aspect, the present invention provides an abrasive article (eg, coated abrasive articles, bonded abrasive articles (including glass, grinding and metal bonding grinding wheels, cutting wheels, grinding heads and honing blocks), non-woven abrasive products and abrasive brushes ), comprising a binder and a set of abrasive particles, which (including agglomerated abrasive particles) are at least partially particles in accordance with a great invention. Methods for the preparation and use of such abrasive products are known to those skilled in the art. In addition, the abrasive particles in accordance with the present invention can be used in grinding methods using abrasive particles, for example, using suspensions of grinding compounds (e.g. polishing compounds), grinding, shot blasting, vibratory mill, etc.

Абразивные изделия с покрытием, как правило, включают основу, абразивные частицы и по меньшей мере одно связующее, удерживающее абразивные частицы на основе. Основой может служить любой подходящий материал, в том числе ткань, полимерная пленка, волокнистая масса, нетканые материалы, бумага, их сочетания и модифицированные варианты. В качестве связующего можно использовать любое связующее, в том числе неорганическое или органическое связующее (включая термически отвержденные смолы и смолы, отвержденные излучением). Абразивные частицы могут присутствовать в одном слое или в двух слоях абразивного изделия с покрытием.Coated abrasive products typically include a base, abrasive particles, and at least one binder holding the abrasive particles on the base. The basis can be any suitable material, including fabric, polymer film, pulp, non-woven materials, paper, their combinations and modified options. Any binder, including an inorganic or organic binder (including thermally cured resins and radiation cured resins), can be used as a binder. Abrasive particles may be present in a single layer or in two layers of a coated abrasive article.

Пример абразивного изделия с покрытием в соответствии с настоящим изобретением изображен на Фиг.1. В соответствии с данным чертежом абразивное изделие в соответствии с настоящим изобретением с покрытием 1 состоит из основы (подложки) 2 и абразивного слоя 3. Абразивный слой 3 включает абразивные частицы 4 в соответствии с настоящим изобретением, удерживаемые на основной поверхности подложки 2 образующим покрытием 5 и клеящим покрытием 6. В некоторых случаях используют сверхклеящее покрытие (не показано).An example of a coated abrasive article in accordance with the present invention is shown in FIG. In accordance with this drawing, an abrasive article in accordance with the present invention with a coating 1 consists of a base (substrate) 2 and an abrasive layer 3. The abrasive layer 3 includes abrasive particles 4 in accordance with the present invention, held on the main surface of the substrate 2 by the forming coating 5 and adhesive coating 6. In some cases, an ultra-adhesive coating (not shown) is used.

Абразивные изделия со связующим, как правило, включают формованную массу абразивных частиц, удерживаемых вместе органическим, металлическим или стеклоподобным связующим. Сформированным из этой массы изделием может быть, например, круг, такой как шлифовальный круг или отрезной круг. Диаметр шлифовальных кругов, как правило, изменяется приблизительно от 1 см до более 1 метра, диаметр отрезных кругов изменяется приблизительно от 1 см до более 80 см (более предпочтительно приблизительно от 3 до 50 см). Толщина отрезного круга обычно изменяется приблизительно от 0,5 мм до 5 см, чаще приблизительно от 0,5 мм до 2 см. Формованная масса также может находиться в виде, например, хонинговального бруска, сегмента, шлифовальной головки, диска (например, радиально-шлифовальная машина с двойным диском) или другой, традиционным образом скрепленной формы. Абразивные изделия со связующим обычно включают приблизительно 3-50 объемных % связующего материала, приблизительно 30-90 объемных % абразивных частиц (или смесей абразивных частиц), до 50 объемных % добавок (включая интенсификаторы шлифовки), до 70 объемных % пор по отношению к общему объему абразивного изделия со связующим.Binder abrasive products typically include a molded mass of abrasive particles held together by an organic, metal, or glass-like binder. A product formed from this mass may be, for example, a wheel, such as a grinding wheel or a cutting wheel. The diameter of the grinding wheels typically varies from about 1 cm to more than 1 meter, the diameter of the cutting wheels varies from about 1 cm to more than 80 cm (more preferably from about 3 to 50 cm). The thickness of the cutting wheel usually varies from about 0.5 mm to 5 cm, more often from about 0.5 mm to 2 cm. The molded mass can also be in the form, for example, of a honing bar, segment, grinding head, disk (for example, radially double disc grinder) or other traditionally bonded form. Binder abrasive products typically include about 3-50% by volume of a binder, about 30-90% by volume of abrasive particles (or mixtures of abrasive particles), up to 50% by volume of additives (including grinding enhancers), up to 70% by volume relative to the total the volume of the abrasive product with a binder.

Предпочтительной формой является шлифовальный круг. На Фиг.2 изображен шлифовальный круг 10 в соответствии с настоящим изобретением, который включает абразивные частицы 11 в соответствии с настоящим изобретением, сформованные в круг и закрепленные на втулке 12.The preferred form is a grinding wheel. Figure 2 shows the grinding wheel 10 in accordance with the present invention, which includes abrasive particles 11 in accordance with the present invention, molded into a circle and mounted on the sleeve 12.

Абразивные изделия на нетканой основе, как правило, включают открытую пористую высокополимерную волокнистую структуру, где абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением распределены по всей структуре и удерживаются в ней органическим связующим. Примеры волокон включают полиэфирные волокна, полиамидные волокна и полиарамидные волокна. На Фиг.3 схематично изображено с увеличением 100х типичное абразивное изделие в соответствии с настоящим изобретением на нетканой основе. Такое абразивное изделие в соответствии с настоящим изобретением на нетканой основе включает в качестве основы волокнистую подложку 50, на которой абразивные частицы 52 в соответствии с настоящим изобретением удерживаются посредством связующего 54.Non-woven abrasive products typically include an open porous, high polymeric fibrous structure, where the abrasive particles in accordance with the present invention are distributed throughout the structure and are held therein by an organic binder. Examples of fibers include polyester fibers, polyamide fibers and polyaramide fibers. Figure 3 schematically shows with a magnification of 100x a typical abrasive product in accordance with the present invention on a non-woven basis. Such an abrasive product in accordance with the present invention on a nonwoven basis includes, as a basis, a fibrous substrate 50 on which the abrasive particles 52 in accordance with the present invention are held by a binder 54.

Используемые абразивные щетки включают щетки, имеющие совокупность щетинок, единых с основой (см., например, патенты США №5427595 (Pihl и др.), 5443906 (Pihl и др.), 5679067 (Johnson и др.) и 5903951 (lonta и др.)). Предпочтительно такие щетки получают путем формования под давлением смеси полимера и абразивных частиц.Used abrasive brushes include brushes having a set of bristles that are common with the base (see, for example, US patents No. 54427595 (Pihl and others), 5443906 (Pihl and others), 5679067 (Johnson and others) and 5903951 (lonta and other)). Preferably, such brushes are prepared by injection molding a mixture of polymer and abrasive particles.

Подходящие для получения абразивных изделий органические связующие включают термоотверждающиеся органические полимеры. Примеры подходящих термоотверждающихся органических полимеров включают фенольные смолы, мочевиноформальдегидные смолы, меламиноформальдегидные смолы, уретановые смолы, акрилатные смолы, полиэфирные смолы, аминопласты, имеющие боковые цепи с α,β-ненасыщенными карбонильными группами, эпоксидные смолы, уретаноакриловую смолу, алкидноакриловую смолу и их сочетания. Связующее и/или абразивное изделие могут включать такие добавки, как волокна, смазочные средства, увлажняющие средства, тиксотропные материалы, поверхностно-активные материалы, пигменты, красители, антистатические средства (например, сажу, оксид ванадия, графит и др.), связующие средства (например, силаны, титанаты, циркоалюминаты и др.), пластификаторы, суспендирующие средства и т.д. Количество данных необязательных добавок выбирают так, чтобы обеспечить требуемые свойства. Связующие средства могут улучшить сцепление с абразивными частицами и/или наполнителем. Связующее с химической точки зрения может быть термоотверждающимся, отверждающимся под действием излучения или отверждающимся под действием их сочетания. Другие подробности, касающиеся химических свойств связующих, можно найти в патентах США №4588419 (Caul и др.), 4751138 (Tumey и др.) и 5436063 (Follett и др.).Organic binders suitable for making abrasive products include thermosetting organic polymers. Examples of suitable thermosetting organic polymers include phenolic resins, urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, urethane resins, acrylate resins, polyester resins, amino plastics having side chains with α, β-unsaturated carbonyl groups, epoxies, urethane acrylic resins, alkyd acrylic resins and alkyd acrylic resins. A binder and / or abrasive product may include additives such as fibers, lubricants, moisturizers, thixotropic materials, surfactants, pigments, dyes, antistatic agents (e.g. carbon black, vanadium oxide, graphite, etc.), binders (e.g. silanes, titanates, zircoaluminates, etc.), plasticizers, suspending agents, etc. The amount of these optional additives is selected to provide the desired properties. Binders can improve adhesion to abrasive particles and / or filler. A binder from a chemical point of view can be thermoset, radiation curable, or a combination thereof. Other details regarding the chemical properties of binders can be found in US Pat. Nos. 4,588,419 (Caul et al.), 4,751,138 (Tumey et al.) And 5,436,063 (Follett et al.).

Что касается абразивов со стекловидным связующим, в данной области хорошо известны стекловидные связующие материалы, имеющие аморфную структуру и обычно находящиеся в твердом состоянии. В некоторых случаях стекловидное связующее вещество включает кристаллические фазы. Абразивные изделия в соответствии с настоящим изобретением со стекловидным связующим могут иметь форму круга (включая отрезные круги), хонинговального бруска, шлифовальной головки или другую обычную для абразива со связующим форму. Предпочтительным абразивным изделием в соответствии с настоящим изобретением со стекловидным связующим является шлифовальный круг.With regard to glassy binder abrasives, glassy binder materials having an amorphous structure and usually in a solid state are well known in the art. In some cases, the vitreous binder comprises crystalline phases. The glassy binder abrasive articles of the present invention may be in the form of a circle (including cutting wheels), a honing block, a grinding head, or other conventional binder shape abrasive. A preferred abrasive product in accordance with the present invention with a vitreous binder is a grinding wheel.

Примеры оксидов металлов, использующихся для получения стекловидных связующих материалов, включают оксид кремния, силикаты, оксид алюминия, соду, оксид кальция, оксид калия, оксид титана, оксид железа, оксид цинка, оксид лития, оксид магния, оксид бора, силикат алюминия, боросиликатное стекло, силикат лития алюминия, их сочетания и т.д. Как правило, для получения стекловидных связующих материалов можно использовать смеси, содержащие от 10 до 100% стеклообразной фритты, хотя чаще используют смеси, содержащие от 20 до 80% стеклообразной фритты или от 30 до 70% стеклообразной фритты. Остальная часть стекловидного связующего материала - отличный от фритты материал. Альтернативно для получения стекловидного связующего можно использовать смесь, не содержащую фритты. Как правило, стекловидные связующие материалы выдерживают при температуре в интервале приблизительно от 700 до 1500°С, обычно в интервале приблизительно от 800 до 1300°С, иногда в интервале приблизительно от 900 до 1200°С или даже в интервале приблизительно от 950 до 1100°С. Истинная температура, при которой связующее вызревает, зависит, например, от химического состава конкретного связующего.Examples of metal oxides used to produce glassy binders include silica, silicates, alumina, soda, calcium oxide, potassium oxide, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, lithium oxide, magnesium oxide, boron oxide, aluminum silicate, borosilicate glass, lithium aluminum silicate, their combinations, etc. As a rule, mixtures containing from 10 to 100% glassy frit can be used to produce glassy binders, although mixtures containing 20 to 80% glassy frit or 30 to 70% glassy frit are more often used. The rest of the glassy binder is non-frit material. Alternatively, a frit-free mixture may be used to produce a vitreous binder. Typically, glassy binders are held at a temperature in the range of about 700 to 1500 ° C., usually in the range of about 800 to 1300 ° C., sometimes in the range of about 900 to 1200 ° C., or even in the range of about 950 to 1100 ° FROM. The true temperature at which the binder matures depends, for example, on the chemical composition of a particular binder.

Предпочтительные стекловидные связующие материалы могут включать материалы, содержащие оксид кремния, оксид алюминия (желательно по меньшей мере 10 мас.% оксида алюминия) и оксид бора (желательно по меньшей мере 10 мас.% оксида бора). В большинстве случаев стекловидный связующий материал дополнительно включает оксид(ы) щелочного(ых) металла(ов) (например, Na2O и K2O) (в некоторых случаях по меньшей мере 10 мас.% оксида(ов) щелочного(ых) металла(ов)).Preferred vitreous binders may include materials containing silica, alumina (preferably at least 10 wt.% Alumina) and boron oxide (preferably at least 10 wt.% Boron). In most cases, the glassy binder material further includes an alkali metal oxide (s) (s) (e.g., Na 2 O and K 2 O) (in some cases, at least 10 wt.% Alkaline oxide (s) metal (s)).

Связующие материалы также могут содержать наполнители или интенсификаторы шлифовки, как правило, в виде зернистого материала. Зернистые материалы обычно представляют собой неорганические материалы. Примеры используемых в данном изобретении наполнителей включают карбонаты металлов (например, карбонат кальция (например, мел, известковый шпат, известковую глину, белый известняк, мрамор и известняк), карбонат кальция магния, карбонат натрия, карбонат магния), оксид кремния (например, кварц, стеклянные шарики, полые стеклянные шарики и стекловолокна), силикаты (например, тальк, глины (монтмориллонит), полевой шпат, слюду, силикат кальция, метасиликат кальция, алюмосиликат натрия, силикат натрия), сульфаты металлов (например, сульфат кальция, сульфат бария, сульфат натрия, сульфат алюминия натрия, сульфат алюминия), гипс, вермикулит, древесную муку, тригидрат алюминия, сажу, оксиды металлов (например, оксид кальция (жженая известь), оксид алюминия, диоксид титана) и сульфиты металлов (например, сульфит кальция).Binder materials may also contain fillers or grinding enhancers, typically in the form of a granular material. Granular materials are typically inorganic materials. Examples of fillers used in this invention include metal carbonates (e.g., calcium carbonate (e.g., chalk, limestone, limestone, white limestone, marble, and limestone), magnesium carbonate, sodium carbonate, magnesium carbonate), silicon oxide (e.g. quartz , glass beads, hollow glass beads and fiberglass), silicates (e.g. talc, clays (montmorillonite), feldspar, mica, calcium silicate, calcium metasilicate, sodium aluminosilicate, sodium silicate), metal sulfates (e.g. calcium sulfate, barium sulfate, sodium sulfate, sodium aluminum sulfate, aluminum sulfate), gypsum, vermiculite, wood flour, aluminum trihydrate, soot, metal oxides (e.g. calcium oxide (burnt lime), aluminum oxide, titanium dioxide) and metal sulfites (e.g. calcium sulfite).

Как правило, добавление интенсификатора шлифования увеличивает срок службы абразивного изделия. Интенсификатор шлифования представляет собой материал, который оказывает существенное влияние на химические и физические процессы шлифования, улучшая эксплуатационные характеристики. Хотя теоретическое основание отсутствует, считается, что интенсификатор(ы) шлифования (а) уменьшают трение между абразивными частицами и обрабатываемым объектом, подлежащим шлифованию, (b) предотвращают "закупоривание" абразивных частиц (т.е. предохраняют металлические частицы от сваривания на верхушках абразивных частиц) или по меньшей мере уменьшают тенденцию к образованию налета на верхнем участке абразивной частицы, (с) уменьшают температуру на границе соприкосновения абразивных частиц и обрабатываемого объекта или (d) уменьшают шлифующие усилия.Typically, the addition of a grinding aid increases the life of the abrasive product. Grinding intensifier is a material that has a significant impact on the chemical and physical grinding processes, improving operational characteristics. Although there is no theoretical basis, it is believed that grinding intensifier (s) (a) reduce friction between the abrasive particles and the workpiece to be sanded, (b) prevent "clogging" of the abrasive particles (i.e., prevent metal particles from welding on the tops of abrasive particles) or at least reduce the tendency to plaque in the upper portion of the abrasive particle, (c) reduce the temperature at the interface between the abrasive particles and the workpiece, or (d) reduce uyuschie efforts.

Интенсификаторы шлифования охватывают большой ряд различных материалов и по своей основе могут быть неорганическими или органическими. Примеры интенсификаторов шлифования включают такие классы химических соединений, как воски, органические галогеносодержащие соединения, соли галогенводородных кислот, а также металлы и их сплавы. Как правило, органические галогеносодержащие соединения разрушаются в процессе шлифования с высвобождением галогеноводородной кислоты или газообразного галогенида.Grinding intensifiers cover a wide range of different materials and can be inorganic or organic in their basis. Examples of grinding enhancers include classes of chemical compounds such as waxes, organic halogenated compounds, salts of hydrohalic acids, and metals and their alloys. As a rule, organic halogen-containing compounds are destroyed during grinding with the release of hydrohalic acid or gaseous halide.

Примеры таких веществ включают хлорированные воски, например, тетрахлорнафталин, пентахлорнафталин и поливинилхлорид. Примеры солей галогенводородных кислот включают хлорид натрия, калиевый криолит, натриевый криолит, аммониевый криолит, тетрафторборат калия, тетрафторборат натрия, фториды кремния, хлорид калия и хлорид магния. Примеры металлов включают олово, свинец, висмут, кобальт, сурьму, кадмий и сплав железа с титаном. Прочие интенсификаторы шлифования включают серу, серосодержащие органические соединения, графит и сульфиды металлов. В объем настоящего изобретение также входит применение сочетания разных интенсификаторов шлифования, которые в некоторых случаях могут иметь синергическое действие. Предпочтительным интенсификатором шлифования является криолит; наиболее предпочтительным интенсификатором шлифования является тетрафторборат калия.Examples of such substances include chlorinated waxes, for example, tetrachloronaphthalene, pentachloronaphthalene and polyvinyl chloride. Examples of salts of hydrohalic acids include sodium chloride, potassium cryolite, sodium cryolite, ammonium cryolite, potassium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, silicon fluorides, potassium chloride and magnesium chloride. Examples of metals include tin, lead, bismuth, cobalt, antimony, cadmium, and an alloy of iron with titanium. Other grinding enhancers include sulfur, sulfur-containing organic compounds, graphite and metal sulfides. The scope of the present invention also includes the use of a combination of different grinding intensifiers, which in some cases may have a synergistic effect. The preferred grinding enhancer is cryolite; the most preferred grinding intensifier is potassium tetrafluoroborate.

Интенсификаторы шлифования, в частности, могут использоваться в абразивных изделиях с покрытием и со связующим. В абразивных изделиях с покрытием интенсификатор шлифования обычно находится в сверхпокрывающем связующем слое, нанесенном на поверхность абразивных частиц. Однако иногда интенсификатор добавляют к покрывающему связующему слою. Как правило, количество интенсификатора шлифования, содержащегося в абразивных изделиях с покрытием, составляет приблизительно 50-300 г/м2 (предпочтительно приблизительно 80-160 г/м2). В абразивных изделиях со стекловидным связующим интенсификатор шлифования, как правило, заполняет поры изделия.Grinding intensifiers, in particular, can be used in coated and bonded abrasive products. In coated abrasive products, the grinding enhancer is usually located in a supercoating binder layer deposited on the surface of the abrasive particles. However, sometimes an intensifier is added to the coating binder layer. Typically, the amount of grinding enhancer contained in coated abrasive products is about 50-300 g / m 2 (preferably about 80-160 g / m 2 ). In abrasive products with a vitreous binder, the grinding intensifier, as a rule, fills the pores of the product.

Абразивные изделия могут содержать 100% абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением или смеси таких абразивных частиц с другими абразивными частицами и/или с разбавляющими частицами. Однако абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением должны составлять по меньшей мере 2 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 5 мас.% и более предпочтительно приблизительно 30-100 мас.% от количества абразивных частиц, присутствующих в абразивном изделии. В некоторых случаях абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением могут быть смешаны с другими абразивными частицами и/или с разбавляющими частицами в отношении, находящемся в интервале от 5 до 75 мас.%, приблизительно от 25 до 75 мас.%, приблизительно 40 до 60% мас. или приблизительно 50/50 мас.% (т.е. в равных количествах по массе). Примеры подходящих традиционных абразивных частиц включают сплавленный оксид алюминия (в том числе белый сплавленный оксид алюминия, подвергнутый тепловой обработке оксид алюминия и коричневый оксид алюминия), карбид кремния, карбид бора, карбид титана, алмаз, кубический нитрид бора, гранат, сплавленный оксид алюминия циркония, абразивные частицы, полученные с помощью золь-гелевой технологии и т.д. Абразивные частицы, полученные с помощью золь-гелевой технологии, могут быть как отсортированными, так и неотсортированными. Подобным образом абразивные частицы, полученные с помощью золь-гелевой технологии, могут иметь произвольную форму или свойственную для них форму, например, стержня или трехгранника. Примеры абразивных частиц, полученных с помощью золь-гелевой технологии, включают частицы, описанные в патентах США №4314827 (Leitheiser и др.), 4518397 (Leitheiser и др.), 4623364 (Cottringer и др.), 4744802 (Schwabel), 4770671 (Monroe и др.), 4881951 (Wood и др.), 5011508 (Wald и др.), 5090968 (Pellow), 5139978 (Wood), 5201916 (Berg и др.), 5227104 (Bauer), 5366523 (Rowenhorst и др.), 5429647 (Larmie), 5498269 (Larmie) и 5551963 (Larmie). Дополнительную подробную информацию, касающуюся спеченных абразивных частиц из оксида алюминия, полученных с использованием в качестве сырьевого материала порошкообразных оксидов алюминия, можно найти, например, в патентах США №5259147 (Falz), 5593467 (Monroe) и 5665127 (Moltgen). Дополнительную подробную информацию, касающуюся сплавленных абразивных частиц, можно найти, например, в патентах США №1161620 (Coulter), 1192709 (Tone), 1247337 (Saunders и др.), 1268533 (Alien), 2424645 (Baumann и др.), 3891408 (Rowse и др.), 3781172 (Pett и др.), 3893826 (Quinan и др.), 4126429 (Watson), 4457767 (Poon и др.), 5023212 (Dubots и др.), 5143522 (Gibson и др.) и 5336280 (Dubots и др.), а также в заявках США, имеющих серийные номера 09/495978, 09/496422, 09/496638 и 09/496713, каждая из которых подана 2 февраля 2000 г., и 09/618876, 09/618879, 09/619106, 09/619191, 09/619192, 09/619215, 09/619289, 09/619563, 09/619729, 09/619744 и 09/620262, каждая из которых подана 19 июля 2000 г., и 09/772730, поданная 30 января 2001 г. В некоторых случаях абразивные изделия, содержащие смеси абразивных частиц, имеют улучшенные характеристики шлифования по сравнению с абразивными изделиями, содержащими один тип абразивных частиц.Abrasive articles may contain 100% abrasive particles in accordance with the present invention or a mixture of such abrasive particles with other abrasive particles and / or with dilution particles. However, the abrasive particles in accordance with the present invention should comprise at least 2 wt.%, Preferably at least 5 wt.% And more preferably about 30-100 wt.% Of the amount of abrasive particles present in the abrasive product. In some cases, the abrasive particles in accordance with the present invention can be mixed with other abrasive particles and / or with diluent particles in a ratio ranging from 5 to 75 wt.%, From about 25 to 75 wt.%, About 40 to 60 % wt. or approximately 50/50 wt.% (i.e. in equal amounts by weight). Examples of suitable conventional abrasive particles include fused alumina (including white fused alumina, heat-treated alumina and brown alumina), silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, diamond, cubic boron nitride, garnet, fused zirconia , abrasive particles obtained using sol-gel technology, etc. Abrasive particles obtained using sol-gel technology can be either sorted or unsorted. Similarly, abrasive particles obtained using sol-gel technology can have an arbitrary shape or their characteristic shape, for example, a rod or a trihedron. Examples of abrasive particles obtained using sol-gel technology include particles described in US patent No. 4314827 (Leitheiser and others), 4518397 (Leitheiser and others), 4623364 (Cottringer and others), 4744802 (Schwabel), 4770671 (Monroe et al.), 4881951 (Wood et al.), 5011508 (Wald et al.), 5090968 (Pellow), 5139978 (Wood), 5201916 (Berg et al.), 5227104 (Bauer), 5366523 (Rowenhorst and et al.), 5429647 (Larmie), 5498269 (Larmie) and 5551963 (Larmie). Additional detailed information regarding sintered alumina abrasive particles obtained using powdered alumina as raw material can be found, for example, in US Pat. Nos. 5,259,147 (Falz), 5,593,467 (Monroe) and 5,665,127 (Moltgen). Further detailed information regarding fused abrasive particles can be found, for example, in US Pat. Nos. 11,61620 (Coulter), 1192709 (Tone), 1247337 (Saunders et al.), 1268533 (Alien), 2424645 (Baumann et al.), 3891408 (Rowse et al.), 3781172 (Pett et al.), 3893826 (Quinan et al.), 4126429 (Watson), 4457767 (Poon et al.), 5023212 (Dubots et al.), 5143522 (Gibson et al. ) and 5336280 (Dubots et al.), as well as in US applications having serial numbers 09/495978, 09/496422, 09/496638 and 09/496713, each of which was filed February 2, 2000, and 09/618876, 09/618879, 09/619106, 09/619191, 09/619192, 09/619215, 09/619289, 09/619563, 09/619729, 09/619744 and 09/620262, each of which was filed July 19, 2000, and 09/772730, filed January 30, 2001. Someone In other cases, abrasive articles containing mixtures of abrasive particles have improved grinding characteristics compared to abrasive products containing one type of abrasive particles.

Если имеет место смесь абразивных частиц, то типы образующих ее частиц могут иметь одинаковый размер. Альтернативно типы абразивных частиц могут иметь разный размер частиц. Например, абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением могут быть более крупными, а абразивные частицы другого типа более мелкими. И наоборот, абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением, например, могут быть более мелкими, а абразивные частицы другого типа более крупными.If there is a mixture of abrasive particles, then the types of particles forming it may have the same size. Alternatively, the types of abrasive particles may have different particle sizes. For example, abrasive particles in accordance with the present invention may be larger and other types of abrasive particles smaller. Conversely, abrasive particles in accordance with the present invention, for example, may be smaller, and other types of abrasive particles larger.

Примеры подходящих разбавляющих частиц включают мрамор, гипс, кремень, оксид кремния, оксид железа, алюмосиликат, стекло (включая полые стеклянные шарики и стеклянные шарики), пеноглинозем, шарики из оксида алюминия и разбавляющие агломераты. Абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением также могут быть объединены в абразивные агломераты или с абразивными агломератами. Абразивные агломератные частицы, как правило, включают совокупность абразивных частиц, связующее и, как вариант, добавки.Examples of suitable diluent particles include marble, gypsum, flint, silica, iron oxide, aluminosilicate, glass (including hollow glass beads and glass beads), foam alumina, alumina beads and diluent agglomerates. The abrasive particles in accordance with the present invention can also be combined into abrasive agglomerates or with abrasive agglomerates. Abrasive agglomerate particles, as a rule, include a combination of abrasive particles, a binder and, optionally, additives.

Связующим может быть органическое и/или неорганическое вещество. Абразивные агломераты могут иметь произвольную форму или свойственную им заданную форму. Форма может представлять собой брусок, цилиндр, пирамиду, конус, квадрат и т.д. Размер абразивных агломератных частиц, как правило, изменяется приблизительно от 100 до 5000 микрометров, обычно приблизительно от 250 до 2500 микрометров. Дополнительную подробную информацию, касающуюся абразивных агломератных частиц, можно найти, например, в патентах США №4311489 (Kressner), 4652275 (Bloecher и др.), 4799939 (Bloecher и др.), 5549962 (Holmes и др.) и 5975988 (Christianson), а также в заявках США, имеющих серийные номера 09/688444 и 09/688484, поданных 16 октября 2000 г.The binder may be an organic and / or inorganic substance. Abrasive agglomerates can have an arbitrary shape or their predetermined shape. The shape may be a bar, cylinder, pyramid, cone, square, etc. The size of the abrasive agglomerate particles typically varies from about 100 to 5000 micrometers, usually from about 250 to 2500 micrometers. Further detailed information regarding abrasive agglomerate particles can be found, for example, in US Pat. ), as well as in US applications with serial numbers 09/688444 and 09/688484, filed October 16, 2000

Абразивные частицы могут быть однородно распределены в абразивном изделии, или они могут концентрироваться в определенных участках или фрагментах абразивного изделия. Например, абразив с покрытием может состоять из двух слоев абразивных частиц. Первый слой содержит абразивные частицы, отличные от абразивных частиц в соответствии с настоящим изобретением, а второй (внешний) слой содержит абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением. Подобным образом абразив со связующим может иметь две разные секции шлифовального круга. Внешняя секция, в отличие от внутренней, может включать абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением. Альтернативно абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением могут быть однородно распределены по всему абразивному изделию со связующим.The abrasive particles can be uniformly distributed in the abrasive product, or they can be concentrated in certain areas or fragments of the abrasive product. For example, a coated abrasive may consist of two layers of abrasive particles. The first layer contains abrasive particles other than the abrasive particles in accordance with the present invention, and the second (outer) layer contains abrasive particles in accordance with the present invention. Similarly, an abrasive with a binder can have two different sections of the grinding wheel. The outer section, in contrast to the inner, may include abrasive particles in accordance with the present invention. Alternatively, the abrasive particles in accordance with the present invention can be uniformly distributed throughout the binder abrasive product.

Дополнительную подробную информацию, касающуюся абразивных изделий с покрытием, можно найти, например, в патентах США №4734104 (Broberg), 4737163 (Larkey), 5203884 (Buchanan и др.), 5152917 (Pieper и др.), 5378251 (Culler и др.), 5417726 (Stout и др.), 5436063 (Follett и др.), 5496386 (Broberg и др.), 5609706 (Benedict и др.), 5520711 (Helmin), 5954844 (Law и др.), 5961674 (Gagliardi и др.) и 5975988 (Christinason). Дополнительную подробную информацию, касающуюся абразивных изделий со связующим, можно найти, например, в патентах США №4543107 (Rue), 4741743 (Narayanan и др.), 4800685 (Haynes и др.), 4898597 (Hay и др.), 4997461 (Markhoff-Matheny и др.), 5037453 (Narayanan и др.), 5110332 (Narayanan и др.) и 5863308 (Qi и др.). Дополнительную подробную информацию, касающуюся абразивных изделий со стекловидным связующим, можно найти, например, в патентах США №4543107 (Rue), 4898597 (Hay и др.), 4997461 (Markhoff-Matheny и др.), 5094672 (Giles Jr. и др.), 5118326 (Sheldon и др.), 5131926 (Sheldon и др.), 5203886 (Sheldon и др.), 5282875 (Wood и др.), 5738696 (Wu и др.) и 5863308 (Qi). Дополнительную подробную информацию, касающуюся абразивных изделий на нетканой основе, можно найти, например, в патенте США №2958593 (Hoover и др.).Further detailed information regarding coated abrasive products can be found, for example, in US Pat. .), 5417726 (Stout and others), 5436063 (Follett and others), 5496386 (Broberg and others), 5609706 (Benedict and others), 5520711 (Helmin), 5954844 (Law and others), 5961674 ( Gagliardi et al.) And 5975988 (Christinason). Further detailed information regarding abrasive products with a binder can be found, for example, in U.S. Pat. Markhoff-Matheny et al.), 5037453 (Narayanan et al.), 5110332 (Narayanan et al.) And 5863308 (Qi et al.). Further detailed information regarding abrasive products with a glassy binder can be found, for example, in US Pat. Nos. 4,543,107 (Rue), 4,898,597 (Hay et al.), 4,997,461 (Markhoff-Matheny et al.), 5,094,672 (Giles Jr. et al .), 5118326 (Sheldon and others), 5131926 (Sheldon and others), 5203886 (Sheldon and others), 5282875 (Wood and others), 5738696 (Wu and others) and 5863308 (Qi). Further detailed information regarding nonwoven abrasive products can be found, for example, in US Pat. No. 2,985,593 (Hoover et al.).

Настоящее изобретение предоставляет способ шлифования поверхности, включающий приведение в контакт по меньшей мере одной абразивной частицы в соответствии с настоящим изобретением с поверхностью обрабатываемого изделия и перемещение по меньшей мере одного из элементов абразивной частицы или поверхности контакта, приводящее к шлифованию по меньшей мере части упомянутой поверхности абразивной частицей. Способы шлифования абразивными частицами в соответствии с настоящим изобретением изменяются от обдирного шлифования (т.е. удаления значительной части поверхности под высоким давлением) до полировки (например, полировки медицинских имплантатов абразивными ремнями с покрытием), причем в последнем способе, как правило, используются мелкие абразивные частицы (например, имеющие разряд менее ANSI 220, и более мелкие). Абразивные частицы также можно использовать для прецизионного шлифования, например, для шлифования кулачковых валов кругами со стекловидным связующим. Специалисты в данной области могут легко определить размер абразивных частиц, используемых для конкретного способа шлифования.The present invention provides a surface grinding method comprising contacting at least one abrasive particle in accordance with the present invention with the surface of a workpiece and moving at least one of the elements of the abrasive particle or contact surface, resulting in grinding of at least a portion of said abrasive surface particle. Abrasive grinding methods in accordance with the present invention range from abrasive grinding (i.e., removing a large part of the surface under high pressure) to polishing (for example, polishing medical implants with coated abrasive belts), and the latter method typically uses small abrasive particles (for example, having a discharge less than ANSI 220, and smaller). Abrasive particles can also be used for precision grinding, for example, for grinding cam shafts in circles with a glassy binder. Specialists in this field can easily determine the size of the abrasive particles used for a particular grinding method.

Шлифование абразивными частицами в соответствии с настоящим изобретением может быть сухим или влажным. Влажное шлифование можно проводить при подаче жидкости распылением или непрерывным потоком. Примеры традиционно используемых жидкостей включают воду, водорастворимое масло, органическую смазочную жидкость и эмульсии. Жидкость может служить для уменьшения тепла, образующегося при шлифовании, и/или может действовать как смазочное средство. Жидкость может содержать минорные количества таких добавок, как бактерицидные средства, противопенные средства и т.д.Abrasive grinding in accordance with the present invention may be dry or wet. Wet grinding can be carried out by spraying or in a continuous stream. Examples of commonly used fluids include water, a water-soluble oil, an organic lubricating fluid, and emulsions. The liquid may serve to reduce heat generated during grinding and / or may act as a lubricant. The liquid may contain minor amounts of additives such as bactericides, anti-foaming agents, etc.

Абразивные частицы в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для шлифования таких обрабатываемых объектов, как алюминиево-металлические объекты, углеродистые стали, мягкие стали, инструментальные стали, нержавеющая сталь, закаленная сталь, титан, стекло, керамика, дерево, аналогичные дереву материалы, краска, окрашенные поверхности, поверхности, покрытые органическим материалом, и т.д. Приложенное усилие при шлифовании, как правило, изменяется приблизительно от 1 до 100 килограмм.The abrasive particles in accordance with the present invention can be used for grinding such machined objects as aluminum metal objects, carbon steels, mild steels, tool steels, stainless steel, hardened steel, titanium, glass, ceramics, wood, wood-like materials, paint, painted surfaces, surfaces coated with organic material, etc. The applied grinding force typically varies from about 1 to 100 kilograms.

Преимущества и варианты осуществления данного изобретения далее иллюстрируются нижеследующими примерами, но конкретные материалы и их количества, приведенные в данных примерах, а также другие условия и подробности не следует рассматривать как чрезмерно ограничивающие данное изобретение. Все части и значения процентного содержания приведены в массовых долях, если не указано иначе. Если не оговорено иное, во всех примерах не содержится значительных количеств SiO2, В2О3, Р2O5, GeO2, TeO2, As2O3 и V2O5.The advantages and embodiments of the present invention are further illustrated by the following examples, but the specific materials and their amounts given in these examples, as well as other conditions and details, should not be construed as excessively limiting the invention. All parts and percentages are given in mass fractions unless otherwise indicated. Unless otherwise specified, all examples do not contain significant amounts of SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , GeO 2 , TeO 2 , As 2 O 3 and V 2 O 5 .

ПримерыExamples

Примеры 1-20Examples 1-20

В полиэтиленовую емкость объемом 250 мл (диаметр 7,3 см) загружают 50 г смеси различных порошков (как показано ниже в Таблице 1, с источниками сырьевых материалов, приведенных в Таблице 2), 75 г изопропилового спирта и 200 г среды для размола оксида алюминия (цилиндрическая форма - как высота, так и диаметр равны 0,635 см; 99,9% оксид алюминия; получен от Coors, Golden, CO). Содержимое полиэтиленовой емкости размалывают в течение 16 часов при 60 оборотах в минуту (об/мин). После размола размалывающую среду удаляют и суспензию выливают в теплый (приблизительно 75°С) стеклянный поддон (PYREX) и сушат. Высушенную смесь просеивают через сито с 70 меш (размер отверстия 212 микрометров) с помощью красильной кисти.In a 250 ml polyethylene container (7.3 cm in diameter), 50 g of a mixture of various powders are loaded (as shown in Table 1 below, with sources of raw materials shown in Table 2), 75 g of isopropyl alcohol and 200 g of aluminum oxide grinding medium (cylindrical shape - both height and diameter are 0.635 cm; 99.9% aluminum oxide; obtained from Coors, Golden, CO). The contents of the polyethylene container are ground for 16 hours at 60 revolutions per minute (rpm). After grinding, the grinding media is removed and the suspension is poured into a warm (approximately 75 ° C.) glass pan (PYREX) and dried. The dried mixture is sieved through a 70 mesh sieve (hole size 212 micrometers) using a dye brush.

После измельчения и просеивания смесь размолотых сырьевых частиц медленно подают (0,5 г/мин) в пламя водородно-кислородной горелки для плавления частиц. Горелка, используемая для плавления частиц, производящая в результате плавленые капли, представляет собой настольную горелку типа Bethlehem PM2D, модель В, поставляемую Bethlehem Apparatus Co., Хеллертаун, Пенсильвания. Скорости потока водорода и кислорода для горелки являются следующими. Для внутреннего кольца скорость потока водорода составляет 8 литров в минуту, а расход кислорода составляет 3,5 л/мин. Для внешнего кольца скорость потока водорода составляет 23 л/мин, а расход кислорода составляет 12 л/мин. Высушенные и отобранные по размеру частицы медленно подают (0,5 г/мин) в пламя горелки, которое плавит частицы и выносит их в 19-литровый (5-галлонный) цилиндрический контейнер (30 см в диаметре на 34 см высоты) с непрерывно циркулирующей турбулентной водой для быстрого гашения плавленых капель. Угол, под которым пламя входит в воду, составляет приблизительно 45°, а длина пламени от горелки до водной поверхности составляет приблизительно 18 сантиметров (см). Полученные плавленые и быстро погашенные частицы собирают и сушат при 110°С. Частицы являются сферическими по форме и различаются по размеру от нескольких микрометров (т.е. микрон) до 250 микрометров.After grinding and sieving, the mixture of ground raw particles is slowly fed (0.5 g / min) into the flame of a hydrogen-oxygen burner to melt the particles. The burner used to melt the particles, resulting in melted droplets, is a Bethlehem PM2D type model burner supplied by Bethlehem Apparatus Co., Hellertown, PA. The flow rates of hydrogen and oxygen for the burner are as follows. For the inner ring, the hydrogen flow rate is 8 liters per minute, and the oxygen flow rate is 3.5 l / min. For the outer ring, the hydrogen flow rate is 23 l / min, and the oxygen flow rate is 12 l / min. The dried and particle-sized particles are slowly fed (0.5 g / min) into the burner flame, which melts the particles and carries them out into a 19-liter (5-gallon) cylindrical container (30 cm in diameter at 34 cm in height) with continuously circulating turbulent water to quickly quench fused drops. The angle at which the flame enters the water is approximately 45 °, and the length of the flame from the burner to the water surface is approximately 18 centimeters (cm). The resulting fused and rapidly quenched particles are collected and dried at 110 ° C. Particles are spherical in shape and vary in size from a few micrometers (i.e. microns) to 250 micrometers.

Процент выхода аморфного материала рассчитывают из полученных образованных в пламени шариков, используя фракцию размером -100+120 меш (т.е. фракцию, собранную между ситами с размерами отверстий 150 и 125 микрометров). Измерения проводят следующим образом. Единичный слой шариков распределяют на предметном стекле. Шарики наблюдают, используя оптический микроскоп. Применяя перекрестье окуляра оптического микроскопа в качестве направляющей, шарики, которые лежат вдоль прямой линии, считают аморфными или кристаллическими в зависимости от их оптической чистоты. Всего насчитывают 500 шариков, и процент выхода аморфного материала определяют по количеству аморфных шариков, разделенному на общее количество подсчитанных шариков.The percent yield of amorphous material is calculated from the resulting balls formed in the flame using a fraction of −100 + 120 mesh (i.e., a fraction collected between sieves with hole sizes of 150 and 125 micrometers). The measurements are carried out as follows. A single layer of balls is distributed on a glass slide. Balls are observed using an optical microscope. Using the crosshairs of an optical microscope eyepiece as a guide, balls that lie along a straight line are considered amorphous or crystalline depending on their optical purity. In total, 500 balls are counted, and the percent yield of amorphous material is determined by the number of amorphous balls divided by the total number of balls counted.

Материалы, полученные в примерах 12-20, являются аморфными, как определяют визуальным наблюдением, но количественный анализ в соответствии с вышеуказанной методикой не проводят. Аморфный материал обычно является прозрачным вследствие отсутствия светорассеивающих центров, таких как границы кристаллов, в то время как кристаллические частицы имеют кристаллическую структуру и являются непрозрачными вследствие светорассеивающих эффектов.The materials obtained in examples 12-20 are amorphous, as determined by visual observation, but quantitative analysis in accordance with the above method is not carried out. An amorphous material is usually transparent due to the absence of light scattering centers, such as crystal boundaries, while crystalline particles have a crystalline structure and are opaque due to light scattering effects.

Фазу смеси (стекловидная/аморфная/кристаллическая) определяют дифференциальным термическим анализом (ДТА), как описано ниже. Материал классифицируют как аморфный, если соответствующая кривая ДТА отражает событие экзотермической кристаллизации (Тx). Если та же кривая также отражает эндотермическое событие (Тg) при температуре ниже Тx, считают, что она состоит из стекловидной фазы. Если кривая ДТА не отражает таких событий, считают, что она содержит кристаллические фазы.The phase of the mixture (vitreous / amorphous / crystalline) is determined by differential thermal analysis (DTA), as described below. A material is classified as amorphous if the corresponding DTA curve reflects an exothermic crystallization event (T x ). If the same curve also reflects an endothermic event (T g ) at a temperature below T x , consider that it consists of a vitreous phase. If the DTA curve does not reflect such events, consider that it contains crystalline phases.

Дифференциальный термический анализ (ДТА) проводят следующим образом. Данные ДТА получают (используя прибор, полученный от Netzsch Instruments, Селб, Германия, под торговым наименованием "NETZSCH STA 409 DTA/TGA"), применяя фракцию с размером -140+170 меш (т.е. фракцию, собранную между ситами с размерами отверстий между 105 и 90 микрометров). Количество каждого просеянного образца, помещаемого в прободержатель из Al2О3 объемом 100 мкл, составляет приблизительно 400 миллиграмм. Каждый образец нагревают в статическом воздухе со скоростью 10°С/минуту от комнатной температуры (приблизительно 25°С) до 1100°С.Differential thermal analysis (DTA) is carried out as follows. DTA data is obtained (using a device obtained from Netzsch Instruments, Selb, Germany, under the trade name "NETZSCH STA 409 DTA / TGA") using a fraction with a size of -140 + 170 mesh (i.e. a fraction collected between sieves with sizes holes between 105 and 90 micrometers). The amount of each sieved sample placed in a 100 μl Al 2 O 3 sample holder is approximately 400 milligrams. Each sample is heated in static air at a rate of 10 ° C / min from room temperature (approximately 25 ° C) to 1100 ° C.

Как показано на Фиг.4, линия 123 представляет собой данные ДТА в графическом виде для материала примера 1. На линии 123 Фиг.4 имеет место эндотермическое событие при температуре приблизительно 872°С, о чем свидетельствует нисходящая кривая линии 123. Полагают, что данное событие происходит вследствие стеклования (Тg) стеклообразного материала. При температуре приблизительно 958°С наблюдают экзотермическое событие, о чем свидетельствует острый пик на линии 123. Полагают, что данное событие происходит вследствие кристаллизации (Тx) материала. Данные значения Тg и Тx для других образцов, кроме образцов примеров 15-20, представлены ниже в Таблице 1.As shown in Figure 4, line 123 is a graphical DTA data for the material of Example 1. On line 123 of Figure 4, an endothermic event occurs at a temperature of approximately 872 ° C, as indicated by a downward curve of line 123. It is believed that this the event occurs due to the glass transition (T g ) of the glassy material. An exothermic event is observed at a temperature of approximately 958 ° C., as evidenced by the sharp peak on line 123. It is believed that this event occurs due to crystallization (T x ) of the material. These values of T g and T x for other samples, except for samples of examples 15-20, are presented below in Table 1.

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005

Пример 21Example 21

Примерно 25 грамм шариков из Примера 1 помещают в графитовую пресс-форму и подвергают горячей штамповке, используя одношнековое прессующее устройство (получено под торговым обозначением "HP-50", Thermal Technology Inc., Бри, шт. Калифорния). Горячую штамповку проводят в атмосфере аргона при давлении 13,8 мегапаскаля (МПа) (2000 фунтов на квадратный дюйм). Печь горячей штамповки нагревают в градиенте до 970°С при 25°С/мин. В результате получают диск диаметром 3,4 см и толщиной 0,6 см прозрачного объемного материала. ДТА исследование проводят, как описано в примере 1-20. На кривой представлено эндотермичское событие при температуре приблизительно 885°С, о чем свидетельствует нисходящее изменение на кривой. Полагают, что данное событие происходит вследствие стеклования (Тg) стеклообразного материала. При температуре приблизительно 928°С тот же материал дает экзотермическое событие, о чем свидетельствует острый пик на кривой. Полагают, что данное событие происходит вследствие кристаллизации (Тx) материала.Approximately 25 grams of the balls from Example 1 are placed in a graphite mold and hot stamped using a single screw pressing device (obtained under the trade name "HP-50", Thermal Technology Inc., Bree, Calif.). Hot stamping is carried out in an argon atmosphere at a pressure of 13.8 megapascals (MPa) (2000 pounds per square inch). The hot stamping furnace is heated in a gradient to 970 ° C at 25 ° C / min. The result is a disk with a diameter of 3.4 cm and a thickness of 0.6 cm of a transparent bulk material. DTA research is carried out as described in example 1-20. The endothermic event at a temperature of approximately 885 ° C is shown on the curve, as indicated by a downward change in the curve. It is believed that this event occurs due to the glass transition (T g ) of the glassy material. At a temperature of approximately 928 ° C, the same material gives an exothermic event, as evidenced by a sharp peak in the curve. It is believed that this event occurs due to crystallization (T x ) of the material.

Пример 22Example 22

В полиэтиленовую емкость объемом 250 мл (диаметр 7,3 см) загружают 50 г следующей смеси: 19,3 г частиц оксида алюминия (получен от Alcoa Industrial Chemicals, Боксит, шт. Арканзас, под торговым обозначением A16SG), 9,5 г частиц оксида циркония (получен от Zirconia Sales, Inc. of Marietta, шт. Джорджия под торговым обозначением DK-2) и 21,2 грамма частиц оксида лантана (получен от Molycorp Inc., Маунтин Пасс, шт. Калифорния), 75 г изопропилового спирта и 200 г среды для размола оксида алюминия (цилиндрическая форма, как высота, так и диаметр равны 0,635 см; 99,9% оксид алюминия; получен от Coors, Голден, Колорадо). Содержимое полиэтиленовой емкости размалывают в течение 16 часов при 60 оборотах в минуту (об/мин). Соотношение оксида алюминия к оксиду циркония в исходном материале составляет 2:1, и оксид алюминия и оксид циркония совместно составляют приблизительно 58 мас.%. После размола размалывающую среду удаляют и суспензию выливают в теплый (приблизительно 75°С) стеклянный поддон (PYREX) и сушат. Высушенную смесь просеивают через сито с 70 меш (размер отверстия 212 микрометров) с помощью красильной кисти.In a 250 ml polyethylene container (7.3 cm diameter), 50 g of the following mixture are charged: 19.3 g of alumina particles (obtained from Alcoa Industrial Chemicals, Bauxite, Arkansas, under the trade designation A16SG), 9.5 g of particles zirconium oxide (obtained from Zirconia Sales, Inc. of Marietta, Georgia under the trade designation DK-2) and 21.2 grams of lanthanum oxide particles (obtained from Molycorp Inc., Mountain Pass, California), 75 g of isopropyl alcohol and 200 g of medium for grinding aluminum oxide (cylindrical shape, both height and diameter are 0.635 cm; 99.9% aluminum oxide; obtained from Coors, Golden, Colo ADO). The contents of the polyethylene container are ground for 16 hours at 60 revolutions per minute (rpm). The ratio of alumina to zirconia in the starting material is 2: 1, and alumina and zirconium together are approximately 58 wt.%. After grinding, the grinding media is removed and the suspension is poured into a warm (approximately 75 ° C.) glass pan (PYREX) and dried. The dried mixture is sieved through a 70 mesh sieve (hole size 212 micrometers) using a dye brush.

После измельчения и просеивания смесь размолотых сырьевых частиц медленно подают (0,5 г/мин) в пламя водородно-кислородной горелки для плавления частиц. Горелка, используемая для процесса плавления частиц, при котором образуются плавленые капли, представляет собой настольную горелку типа Bethlehem PM2D, Модель В, поставляемую Bethlehem Apparatus Co., Хеллертаун, Пенсильвания. Скорости потока водорода и кислорода для горелки являются следующими. Для внутреннего кольца расход водорода составляет 8 л/мин, а расход кислорода 3,5 л/мин. Для внешнего кольца расход водорода составляет 23 л/мин, а расход кислорода составляет 12 л/мин. Высушенные и отобранные по размеру частицы медленно подают (0,5 г/мин) в пламя горелки, которое плавит частицы и выносит их на наклонную поверхность из нержавеющей стали (приблизительно 51 см (20 дюймов)) под углом падения 45 градусов с холодной водой, текущей по поверхности (приблизительно 8 л/мин) для быстрого гашения плавленых капель. Полученные плавленые и погашенные частицы собирают и сушат при 110°С. Частицы являются сферическими по форме и различаются по размеру от нескольких микрометров (т.е. микрон) до 250 микрометров.After grinding and sieving, the mixture of ground raw particles is slowly fed (0.5 g / min) into the flame of a hydrogen-oxygen burner to melt the particles. The burner used for the particle smelting process, in which fused droplets form, is a Bethlehem PM2D Model B type burner supplied by Bethlehem Apparatus Co., Hellertown, PA. The flow rates of hydrogen and oxygen for the burner are as follows. For the inner ring, the hydrogen flow rate is 8 l / min, and the oxygen flow rate is 3.5 l / min. For the outer ring, the hydrogen flow rate is 23 l / min, and the oxygen flow rate is 12 l / min. The dried and particle-sized particles are slowly fed (0.5 g / min) into the burner flame, which melts the particles and carries them out onto an inclined stainless steel surface (approximately 51 cm (20 inches)) at an angle of incidence of 45 degrees with cold water, flowing over the surface (approximately 8 l / min) to quickly quench fused drops. The resulting fused and quenched particles are collected and dried at 110 ° C. Particles are spherical in shape and vary in size from a few micrometers (i.e. microns) to 250 micrometers.

Впоследствии шарики, образованные в пламени, имеющие диаметры менее чем 125 микрометров, пропускают через плазменную пушку и осаждают на субстратах из нержавеющей стали следующим образом.Subsequently, balls formed in a flame having diameters of less than 125 micrometers are passed through a plasma gun and deposited on stainless steel substrates as follows.

Четыре субстрата из нержавеющей стали 304 (с размерами 76,2 миллиметра (мм) ×25,4 мм ×3,175 мм) и два субстрата из углеродистой стали 1080 (76,2 мм ×25,4 мм ×1,15 мм) получают следующим образом. Стороны для покрытия обрабатывают песчаной струей, промывают в ультразвуковой бане и затем протирают дочиста изопропиловым спиртом. Четыре субстрата из нержавеющей стали и один из углеродистой стали 1080 помещают на расстоянии приблизительно 10 сантиметров (см) перед соплом плазменной пушки (получена под торговым обозначением "Praxair SG-100 Plasma Gun" от Praxair Surface Technologies, Конкорд, шт. Нью-Хэмпшир). Второй субстрат из углеродистой стали 1080 помещают на расстоянии 18 см перед соплом плазменной пушки. Покрытия, сделанные на вторых образцах из углеродистой стали 1080 на расстоянии 18 см перед соплом плазменной пушки, далее не характеризуют.Four substrates of stainless steel 304 (with dimensions of 76.2 mm (mm) × 25.4 mm × 3.175 mm) and two substrates of carbon steel 1080 (76.2 mm × 25.4 mm × 1.15 mm) are obtained as follows way. The sides to be coated are treated with a sand jet, washed in an ultrasonic bath, and then wiped clean with isopropyl alcohol. Four stainless steel substrates and one carbon steel 1080 are placed at a distance of approximately 10 centimeters (cm) in front of the plasma gun nozzle (obtained under the trade designation “Praxair SG-100 Plasma Gun” from Praxair Surface Technologies, Concord, New Hampshire) . A second substrate of carbon steel 1080 is placed at a distance of 18 cm in front of the plasma gun nozzle. Coatings made on second samples of carbon steel 1080 at a distance of 18 cm in front of the plasma gun nozzle are not further described.

Плазменный блок имеет мощность, равную 40 кВт. Газ плазмы представляет аргон (50 фунтов на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм), 0,3 мегапаскаля (МПа) с гелием в качестве вспомогательного газа (150 фунт/кв. дюйм, 1 МПа). Шарики пропускают через плазменную пушку, используя аргон в качестве газа-носителя (50 фунт/кв. дюйм, 0,3 МПа), применяя компьютеризованный порошковый питатель Praxair, модель 1270 (получен от Praxair Surface Technologies, Конкорд, шт. Нью-Хэмпшир). Во время осаждения прикладывают напряжение приблизительно 40 вольт и силу тока приблизительно 900 ампер, а плазменную пушку панорамируют слева направо, вверх и вниз для ровного покрытия субстратов. Когда достигают желаемой толщины, плазменное распыление прекращают и образцы регенерируют. Субстрат 1080 из углеродистой стали изгибают, таким образом отделяя покрытие от субстрата, что приводит к свободно стоящему базовому материалу. Осажденный материал имеет размер z (толщину), равную приблизительно 1350 микрометров, как определяют, используя оптическую микроскопию.The plasma unit has a power of 40 kW. The plasma gas is argon (50 psi), 0.3 megapascal (MPa) with helium as auxiliary gas (150 psi, 1 MPa). The balls are passed through a plasma gun using argon as a carrier gas (50 psi, 0.3 MPa) using a Praxair Model 1270 computerized powder feeder (obtained from Praxair Surface Technologies, Concord, NY). Approximately a voltage is applied during deposition. 40 volts and a current of approximately 900 amperes, and the plasma gun is panned from left to right, up and down for even coating of the substrates. When the desired thickness is reached, plasma spraying is stopped and the samples are regenerated. The carbon steel substrate 1080 is bent, thereby separating the coating from the substrate, resulting in a free-standing base material. The deposited material has a size z (thickness) of approximately 1350 micrometers as determined using optical microscopy.

Фазу смеси (стекловидная/аморфная/кристаллическая) определяют дифференциальным термическим анализом (ДТА), как описано ниже. Материал классифицируют как аморфный, если соответствующая кривая ДТА отражает событие экзотермической кристаллизации (Тх). Если та же кривая также отражает эндотермическое событие (Тg) при температуре ниже Тх, считают, что вещество состоит из стеклофазы. Если кривая ДТА не отражает таких событий, считают, что вещество содержит кристаллические фазы.The phase of the mixture (vitreous / amorphous / crystalline) is determined by differential thermal analysis (DTA), as described below. A material is classified as amorphous if the corresponding DTA curve reflects an exothermic crystallization event (T x ). If the same curve also reflects an endothermic event (T g ) at a temperature below T x , consider that the substance consists of a glass phase. If the DTA curve does not reflect such events, consider that the substance contains crystalline phases.

Дифференциальный термический анализ (ДТА) проводят, используя следующий способ. Данные ДТА получают (используя прибор, полученный от Netzsch Instruments, Селб, Германия, под торговым обозначением "NETZSCH STA 409 DTA/TGA"), применяя фракцию размером -140+170 меш (т.е. фракцию, собранную между ситами с размерами отверстий между 105 и 90 микрометрами). Количество каждого просеянного образца, помещаемого в прободержатель из Al2О3 объемом 100 мкл, составляет приблизительно 400 миллиграмм. Каждый образец нагревают в статическом воздухе при скорости 10°С/мин от комнатной температуры (приблизительно 25°С) до 1100°С.Differential thermal analysis (DTA) is carried out using the following method. DTA data is obtained (using a device obtained from Netzsch Instruments, Selb, Germany, under the trade designation "NETZSCH STA 409 DTA / TGA") using a fraction of size -140 + 170 mesh (ie, a fraction collected between sieves with hole sizes between 105 and 90 micrometers). The amount of each sieved sample placed in a 100 μl Al 2 O 3 sample holder is approximately 400 milligrams. Each sample is heated in static air at a speed of 10 ° C / min from room temperature (approximately 25 ° C) to 1100 ° C.

Покрытый материал (на субстратах из нержавеющей стали 304) представляет эндотермическое событие при температуре приблизительно 880°С, о чем свидетельствует нисходящее изменение кривой записи. Полагают, что данное событие происходит вследствие стеклования (Тg) стеклообразного материала. Тот же материал проявляет экзотермическое событие при температуре приблизительно 931°С, о чем свидетельствует острый пик на кривой. Полагают, что данное событие происходит вследствие кристаллизации (Тх) материала. Таким образом, покрытый материал (на субстратах из нержавеющей стали 304) и свободно стоящий базовый материал являются стекловидными, как определено по записи ДТА.The coated material (on 304 stainless steel substrates) represents an endothermic event at a temperature of approximately 880 ° C, as indicated by a downward change in the recording curve. It is believed that this event occurs due to the glass transition (T g ) of the glassy material. The same material exhibits an exothermic event at a temperature of approximately 931 ° C, as evidenced by a sharp peak in the curve. It is believed that this event occurs due to crystallization (T x ) of the material. Thus, the coated material (on stainless steel substrates 304) and the free-standing base material are glassy, as determined by DTA.

Часть стекловидного свободно стоящего объемного материала далее подвергают тепловой обработке при 1300°С в течение 48 часов. Для определения присутствующих фаз применяют рентгеновскую дифракцию порошка РД (используя рентгеновский дифрактометр (получен под торговым обозначением "PHILLIPS XRG 3100" от Phillips, Махвах, шт. Нью-Джерси) с Кα1 излучением меди 1,54050 ангстрем)). Фазы определяют, сравнивая присутствующие пики в РД отображении кристаллизованного материала с рентгенограммами кристаллических фаз, представленных в базах данных JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards), опубликованных Международным центром дифракционных данных. Полученный в результате кристаллический материал включает LaAlO3, Zr2O3 (кубический, тетрагональный), LaAl11O18 и переходные фазы Al2О3.A part of the vitreous free-standing bulk material is then subjected to heat treatment at 1300 ° C for 48 hours. To determine the phases present, X-ray powder diffraction is used (using an X-ray diffractometer (obtained under the trade designation "PHILLIPS XRG 3100" from Phillips, Machwah, NJ) with Kα1 radiation of copper 1.54050 angstroms)). The phases are determined by comparing the peaks present in the XRD image of the crystallized material with X-ray diffraction patterns of the crystalline phases presented in the JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards) databases published by the International Center for Diffraction Data. The resulting crystalline material includes LaAlO 3 , Zr 2 O 3 (cubic, tetragonal), LaAl 11 O 18 and transition phases Al 2 O 3 .

Еще одну часть стекловидного свободно стоящего объемного материала кристаллизуют при 1300°С в течение 1 часа в печи с электрическим нагревом (получена от CM Furnaces, Блумфилд, шт. Нью-Джерси, под торговым обозначением "Rapid Temp Furnace"). Кристаллизованное покрытие дробят молотком в частицы размером -30+35 меш (т.е. фракцию, собираемую между ситами с размером отверстий 600 и 500 микрометров). Частицы очищают от осколков промыванием в ультразвуковой ванне (получена от Cole-Parmer, Вернон Хилс, шт. Иллинойс, под торговым обозначением "8891") в течение 15 минут, сушат при 100°С и несколько частиц устанавливают на металлическом цилиндре (диаметром 3 см и высотой 2 см), используя углеродную ленту. Установленный образец покрывают напылением тонким слоем золота-палладия и наблюдают, используя JEOL сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) (модель JSM 840A). Поверхность разлома является грубой, и в СЭМ не присутствовали кристаллы размером более 200 нанометров (нм) (Фиг.5).Another portion of the glassy free-standing bulk material is crystallized at 1300 ° C. for 1 hour in an electric-heated furnace (obtained from CM Furnaces, Bloomfield, NJ, under the trade designation “Rapid Temp Furnace”). The crystallized coating is crushed with a hammer into particles with a size of -30 + 35 mesh (i.e., the fraction collected between sieves with openings of 600 and 500 micrometers). The particles are cleaned of splinters by washing in an ultrasonic bath (obtained from Cole-Parmer, Vernon Hills, Ill., Under the trade designation "8891") for 15 minutes, dried at 100 ° C and several particles are mounted on a metal cylinder (3 cm in diameter) and 2 cm high) using carbon tape. An established sample is coated with a thin layer of gold-palladium and observed using JEOL scanning electron microscopy (SEM) (model JSM 840A). The fracture surface is rough, and no crystals larger than 200 nanometers (nm) were present in the SEM (Figure 5).

Пример 23Example 23

Исходные частицы получают, как описано в примере 22, используя следующую 50-граммовую смесь: 21,5 грамм частиц оксида алюминия (получен от Alcoa Industrial Chemicals, Боксит, шт. Арканзас, под торговым обозначением A16SG), 9 грамм частиц оксида циркония (получен от Zirconia Sales, Inc. of Marietta, шт. Джорджия, под торговым обозначением DK-2) и 19,5 грамм частиц оксида церия (получен от Rhone-Poulence, Франция). Отношение оксида алюминия к оксиду циркония в исходном материале составляет 2,4:1, и оксид алюминия и оксид циркония вместе составляют приблизительно 61 мас.%. Исходные частицы формуют в пламени в шарики (размер которых изменяется от нескольких микрометров до 250 микрометров), как описано в примере 22. Впоследствии, шарики, формованные в пламени, имеющие диаметры между 180 и 250 микрометрами, пропускают через плазменную пушку и осаждают на субстратах из нержавеющей и углеродистой стали, как описано в примере 22.Starting particles were prepared as described in Example 22 using the following 50 gram mixture: 21.5 grams of alumina particles (obtained from Alcoa Industrial Chemicals, Bauxite, Arkansas, under the trade designation A16SG), 9 grams of zirconia particles (obtained from Zirconia Sales, Inc. of Marietta, Georgia, under the trade designation DK-2) and 19.5 grams of cerium oxide particles (obtained from Rhone-Poulence, France). The ratio of alumina to zirconia in the starting material is 2.4: 1, and alumina and zirconia together are approximately 61% by weight. The starting particles are formed in a flame into balls (the size of which varies from a few micrometers to 250 micrometers), as described in Example 22. Subsequently, balls formed in a flame having diameters between 180 and 250 micrometers are passed through a plasma gun and deposited on substrates of stainless and carbon steel, as described in example 22.

Субстраты 1080 из углеродистой стали изгибают, таким образом отделяя покрытие от субстрата, что приводит к свободно стоящему базовому материалу. Полученный базовый материал имеет размер z (толщину) приблизительно 700 микрометров, как определяют, используя оптическую микроскопию. Микроструктуру также наблюдают, используя оптическую микроскопию. Материал состоит, как правило, из сферических и наклонных кристаллических частиц, которые являются непрозрачными в, главным образом, аморфной матрице, которая является прозрачной. Аморфный материал обычно является прозрачным вследствие отсутствия светорассеивающих центров, таких как границы кристаллов, в то время как кристаллические частицы проявляют кристаллическую структуру и являются непрозрачными вследствие светорассеивающих эффектов. Кристаллические фазы, определенные анализом РД порошка, как описано в примере 22, состоят из Zr0,4Ce0,6O2 (кубический) и переходного Al2О3.The carbon steel substrates 1080 are bent, thereby separating the coating from the substrate, resulting in a free-standing base material. The resulting base material has a size z (thickness) of approximately 700 micrometers, as determined using optical microscopy. The microstructure is also observed using optical microscopy. The material consists, as a rule, of spherical and inclined crystalline particles, which are opaque in the mainly amorphous matrix, which is transparent. An amorphous material is usually transparent due to the absence of light scattering centers, such as crystal boundaries, while crystalline particles exhibit a crystalline structure and are opaque due to light scattering effects. The crystalline phases determined by analysis of the RD of the powder, as described in Example 22, consist of Zr 0.4 Ce 0.6 O 2 (cubic) and transition Al 2 O 3 .

Второй эксперимент по осаждению проводят, используя формованные в пламени шарики, имеющие диаметры менее чем 125 микрометров. Полученное в результате покрытие имеет размер z (толщину) приблизительно 1100 микрометров, как определяют, используя оптическую микроскопию. Микроструктуру также наблюдают, используя оптическую микроскопию. Данный материал имеет сходные признаки (т.е. состоит, как правило, из сферических и наклонных кристаллических частиц в, главным образом, аморфной матрице) с теми материалами, которые образованы из шариков, имеющих диаметр между 180 и 250 микрометрами. Кристаллические фазы, определенные анализом РД порошка, как описано в примере 22, состоят из Zr0,4Ce0,6O2 (кубический) и переходного Al2О3.A second deposition experiment is carried out using flame formed beads having diameters of less than 125 micrometers. The resulting coating has a size z (thickness) of approximately 1100 micrometers, as determined using optical microscopy. The microstructure is also observed using optical microscopy. This material has similar characteristics (i.e., it consists, as a rule, of spherical and inclined crystalline particles in a mainly amorphous matrix) with those materials that are formed from balls having a diameter between 180 and 250 micrometers. The crystalline phases determined by analysis of the RD of the powder, as described in Example 22, consist of Zr 0.4 Ce 0.6 O 2 (cubic) and transition Al 2 O 3 .

Среднюю твердость распыленного материала данного примера определяют следующим образом. Срезы материала устанавливают в базовой смоле (получена под торговым обозначением "TRANSOPTIC POWDER" от Buehler Ltd., Лейк-Блафф, шт. Иллинойс). Полученный цилиндр из смолы имеет приблизительно 2,5 см в диаметре и приблизительно 1,9 см по высоте. Установленный срез подготавливают, используя традиционную методику полирования, используя полировщик (получают от Buehler, Лейк-Блафф, шт. Иллинойс под торговым обозначением "ЕСОМЕТ 3"). Образец полируют в течение приблизительно 3 минут с помощью алмазного диска с последующим 5-минутным полированием каждой из 45, 30, 15, 9, 3 и 1-микрометровой взвеси. Измерения микротвердости проводят, используя обычный прибор для измерения микротвердости (получают под торговым обозначением "MITUTOYO MVK-VL" от Mitutoyo Corporation, Токио, Япония), снабженный индентером Викерса, с использованием 100-граммовой нагрузки наконечника. Измерения микротвердости проводят в соответствии с инструкциями, установленными в ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991). Средняя микротвердость (средний результат 20 измерений) материала данного примера составляет 15 гигапаскалей (ГПа).The average hardness of the atomized material of this example is determined as follows. Slices of material are set in a base resin (obtained under the trade name "TRANSOPTIC POWDER" from Buehler Ltd., Lake Bluff, Illinois). The resulting resin cylinder is approximately 2.5 cm in diameter and approximately 1.9 cm in height. An established slice is prepared using a conventional polishing technique using a polisher (obtained from Buehler, Lake Bluff, Ill., Under the trade designation "ECOMET 3"). The sample is polished for approximately 3 minutes using a diamond disk, followed by 5 minutes polishing of each of 45, 30, 15, 9, 3, and 1 micrometer suspensions. Microhardness measurements are carried out using a conventional microhardness meter (obtained under the trade name "MITUTOYO MVK-VL" from Mitutoyo Corporation, Tokyo, Japan) equipped with a Vickers indenter using a 100 gram tip load. Microhardness measurements are carried out in accordance with the instructions set forth in ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991). The average microhardness (average result of 20 measurements) of the material of this example is 15 gigapascals (GPa).

Пример 24Example 24

Исходные частицы получают, как описано в примере 22, используя следующую 50-граммовую смесь: 27,9 грамм частиц оксида алюминия (получен от Alcoa Industrial Chemicals, Боксит, шт.Арканзас под торговым обозначением A16SG), 7,8 грамм частиц оксида циркония (получен от Zirconia Sales, Inc. of Marietta, шт. Джорджия под торговым обозначением DK-2) и 14,3 грамм частиц оксида иттрия (получен от Н.С. Stark Newton, шт. Массачусетс). Отношение оксида алюминия к оксиду циркония в первоначальном исходном материале составляет 3,5:1, и оксид алюминия и оксид циркония вместе составляют приблизительно 72 мас.%. Исходные частицы далее просеивают через сито 30 меш (размер отверстия 600 мкм) и подвергают тепловой обработке при 1400°С в течение 2 часов в печи с электрическим нагревом (получена от CM Furnaces, Блумфилд, шт. Нью-Джерси, под торговым обозначением "Rapid Temp Furnace"). Прошедшие тепловую обработку частицы далее просеивают для отделения частиц с диаметрами между 125 и 180 микрометрами, которые далее пропускали через плазменную пушку и осаждали на субстратах из нержавеющей стали, как описано в примере 22.The starting particles were prepared as described in Example 22 using the following 50 gram mixture: 27.9 grams of alumina particles (obtained from Alcoa Industrial Chemicals, Bauxite, Arkansas under the trade designation A16SG), 7.8 grams of zirconia particles ( obtained from Zirconia Sales, Inc. of Marietta, Georgia under the trade designation DK-2) and 14.3 grams of yttrium oxide particles (obtained from N. S. Stark Newton, Mass.). The ratio of alumina to zirconia in the original starting material is 3.5: 1, and alumina and zirconia together are approximately 72 wt.%. The starting particles are further sieved through a 30 mesh sieve (opening size 600 μm) and heat treated at 1400 ° C. for 2 hours in an electric heating furnace (obtained from CM Furnaces, Bloomfield, NJ, under the trade designation “Rapid Temp Furnace "). The heat-treated particles are further sieved to separate particles with diameters between 125 and 180 micrometers, which are then passed through a plasma gun and deposited on stainless steel substrates, as described in example 22.

Субстраты 1080 из углеродистой стали изгибают, таким образом отделяя покрытие от субстрата, что приводит к свободно стоящему базовому материалу. Полученный базовый материал имеет размер z (толщину), приблизительно 700 микрометров, как определяют, используя оптическую микроскопию. Микроструктуру также наблюдают, используя оптическую микроскопию. Материал состоит, в основном, из кристаллических непрозрачных частиц (которые сохраняют свои оригинальные формы) в, главным образом, прозрачной аморфной матрице. Кристаллические фазы, определенные анализом РД порошка, как описано в примере 22, состоят из Al5Y2О3 и Y0,15Zr0,85O1,93.The carbon steel substrates 1080 are bent, thereby separating the coating from the substrate, resulting in a free-standing base material. The resulting base material has a size z (thickness) of approximately 700 micrometers, as determined using optical microscopy. The microstructure is also observed using optical microscopy. The material consists mainly of crystalline opaque particles (which retain their original shapes) in a mainly transparent amorphous matrix. The crystalline phases determined by the analysis of the RD of the powder, as described in Example 22, consist of Al 5 Y 2 O 3 and Y 0.15 Zr 0.85 O 1.93 .

Еще одну часть свободно стоящего базового материала кристаллизуют при 1300°С в течение 1 часа, а поверхность разлома покрывают напылением тонким слоем золота-палладия и наблюдают, используя JEOL СЭМ (Модель JSM 840 A), как описано выше в примере 22. Поверхность разлома является грубой, и не присутствуют кристаллы размером более 200 нанометров (нм) (Фиг.6).Another part of the free-standing base material is crystallized at 1300 ° C for 1 hour, and the fracture surface is sprayed with a thin layer of gold-palladium and observed using JEOL SEM (Model JSM 840 A), as described above in example 22. The fracture surface is coarse, and no crystals larger than 200 nanometers (nm) are present (FIG. 6).

Второй эксперимент по осаждению проводят, используя частицы, прошедшие тепловую обработку, имеющие диаметры менее чем 125 микрометров. Полученное в результате покрытие имеет толщину, равную приблизительно 1500 микрометрам (размер z). Микроструктуру изучают, используя оптическую микроскопию. Данный материал имеет сходные признаки (т.е. состоит, как правило, из непрозрачных, кристаллических частиц (которые сохраняют свои оригинальные формы) в, главным образом, прозрачной, аморфной матрице) с теми материалами, которые образованы из шариков, имеющих диаметр в диапазоне между 180 и 250 микрометрами. Кристаллические фазы, определенные анализом РД порошка, как описано в примере 22, состоят из Al5Y3O12 и Y0,15Zr0,85O1,93.A second precipitation experiment was carried out using heat-treated particles having diameters of less than 125 micrometers. The resulting coating has a thickness of approximately 1,500 micrometers (size z). The microstructure is studied using optical microscopy. This material has similar characteristics (i.e., it consists, as a rule, of opaque, crystalline particles (which retain their original forms) in a mainly transparent, amorphous matrix) with those materials that are formed from balls having a diameter in the range between 180 and 250 micrometers. The crystalline phases determined by analysis of the RD of the powder, as described in Example 22, consist of Al 5 Y 3 O 12 and Y 0.15 Zr 0.85 O 1.93 .

Пример 25Example 25

Утолщенное покрытие, состоящее из различных слоев вышеуказанных трех примеров, обрабатывают плазменным распылением, используя исходные частицы, полученные в примерах 22-24. Первый слой покрывают, как описано в примере 23, второй, как описано в примере 22, и третий, как описано в примере 24.The thickened coating, consisting of various layers of the above three examples, is treated by plasma spraying using the starting particles obtained in examples 22-24. The first layer is coated as described in example 23, the second, as described in example 22, and the third, as described in example 24.

Субстрат не обрабатывают песчаной струей перед покрытием, так что его легко удаляют, отслаивая рукой, что приводит к свободно стоящему базовому материалу с размерами приблизительно 75 миллиметров (мм) ×25 мм ×7,5 мм. Поперечный срез при разрезании каждого слоя отделяют от материала, используя алмазную пилу. Отделенный кусочек устанавливают в базовой смоле (получен под торговым обозначением "TRANSOPTIC POWDER" от Buehler Ltd., Лейк-Блафф, шт.Иллинойс) таким образом, чтобы различные слои были видимы. Полученный цилиндр из смолы имеет приблизительно 2,5 см в диаметре и приблизительно 1,9 см по высоте. Установленный срез подготавливают, используя традиционную методику полирования, используя полировщик (получают от Buehler, Лейк-Блафф, шт. Иллинойс, под торговым обозначением "ЕСОМЕТ 3"). Образец полируют в течение приблизительно 3 минут с помощью алмазного диска с последующим 5-минутным полированием каждой из 45, 30, 15, 9, 3 и 1-микрометровой взвеси.The substrate is not treated with a sand stream before coating, so that it is easily removed by peeling off by hand, which leads to a free-standing base material with dimensions of approximately 75 millimeters (mm) × 25 mm × 7.5 mm. The cross section during cutting of each layer is separated from the material using a diamond saw. The separated piece is set in a base resin (obtained under the trade name "TRANSOPTIC POWDER" from Buehler Ltd., Lake Bluff, Illinois) so that the various layers are visible. The resulting resin cylinder is approximately 2.5 cm in diameter and approximately 1.9 cm in height. An established slice is prepared using a traditional polishing technique using a polisher (obtained from Buehler, Lake Bluff, Ill., Under the trade designation "ECOMET 3"). The sample is polished for approximately 3 minutes using a diamond disk, followed by 5 minutes polishing of each of 45, 30, 15, 9, 3, and 1 micrometer suspensions.

Первый слой имеет размер z (толщину), равную приблизительно 2,5 мм, как определяют, используя оптическую микроскопию. Микроструктуру наблюдают, используя оптическую микроскопию. Данный материал имеет сходные признаки с признаками материала примера 23 (т.е. состоит, в основном, из сферических и непрозрачных кристаллических частиц в, главным образом, прозрачной аморфной матрице). Второй слой имеет размер z (толщину), равную приблизительно 2 мм, как определяют, используя оптическую микроскопию. Микроструктуру также наблюдают, используя оптическую микроскопию. Данный материал имеет сходные признаки с признаками материала примера 22 (т.е. является прозрачным, что позволяет предположить, что он аморфный). Третий слой имеет размер z (толщину), равную приблизительно 3 мм, как определяют, используя оптическую микроскопию. Микроструктуру также наблюдают, используя оптическую микроскопию. Данный материал имеет сходные признаки с признаками материала примера 24 (т.е. он состоит, в основном, из непрозрачных кристаллических частиц (которые сохраняют свои оригинальные формы) в, главным образом, прозрачной аморфной матрице).The first layer has a size z (thickness) of approximately 2.5 mm, as determined using optical microscopy. The microstructure is observed using optical microscopy. This material has similar characteristics with those of Example 23 (i.e., consists mainly of spherical and opaque crystalline particles in a mainly transparent amorphous matrix). The second layer has a size z (thickness) of approximately 2 mm, as determined using optical microscopy. The microstructure is also observed using optical microscopy. This material has similar characteristics with those of Example 22 (i.e., it is transparent, which suggests that it is amorphous). The third layer has a size z (thickness) of approximately 3 mm, as determined using optical microscopy. The microstructure is also observed using optical microscopy. This material has similar characteristics to those of Example 24 (i.e., it consists mainly of opaque crystalline particles (which retain their original shapes) in a mainly transparent amorphous matrix).

Пример 26Example 26

Консолидированный материал, полученный в примере 21, дробят, используя щековую дробилку "Chipmunk" (Тип VD, произведен BICO Inc., Бербанк, шт. Калифорния), до абразивных частиц и сортируют для отбора фракции -30+35 меш (т.е. фракции, собранной между ситами с размерами отверстий 600 и 500 микрометров) и фракции -35+40 меш (т.е. фракции, собранной между ситами с размерами отверстий 500 и 425 микрометров). Данные две меш-фракции объединяют для получения смеси 50/50.The consolidated material obtained in Example 21 is crushed using a Chipmunk jaw crusher (Type VD, manufactured by BICO Inc., Burbank, Calif.) To abrasive particles and sorted to a -30 + 35 mesh fraction (i.e. the fraction collected between sieves with openings of 600 and 500 micrometers) and the -35 + 40 mesh fraction (i.e., the fraction collected between sieves with openings of 500 and 425 micrometers). These two mesh fractions are combined to form a 50/50 mixture.

Среднее аспектное отношение (отношение ширины к длине) для частиц измеряют, используя систему анализа образов Цейса (Zeiss Image Analysis System) (Zeiss Stemi SV11 микроскоп и программное обеспечение компьютера) и видеокамеру (камера 3 CCD, модель 330 (получена от Dage MTI Inc., Мичиган Сити, шт. Индиана)). Полученное в результате отношение ширины к длине составляет 1,86.The average aspect ratio (width to length ratio) for particles is measured using a Zeiss Image Analysis System (Zeiss Stemi SV11 microscope and computer software) and a video camera (CCD camera 3, model 330 (obtained from Dage MTI Inc.) , Michigan City, Indiana)). The resulting ratio of width to length is 1.86.

Плотность частиц измеряют, используя газовый пикнометр АссиРус 1330, Micrometrics, Норкросс, шт. Джорджия. Полученная плотность составляет 4,65 грамма на кубический сантиметр (г/см3).Particle density is measured using a gas pycnometer AssiRus 1330, Micrometrics, Norcross, pc. Georgia. The resulting density is 4.65 grams per cubic centimeter (g / cm 3 ).

Раздробленные частицы подвергают тепловой обработке при 1300°С в течение 45 минут в печи с электрическим нагревом (получена от CM Furnaces, Блумфилд, шт. Нью-Джерси, под торговым обозначением "Rapid Temp Furnace"). Полученные в результате кристаллические частицы сохраняют свою первоначальную раздробленную форму. Плотность частиц составляет 5,24 грамма на кубический сантиметр (г/см3). Кристаллические стеклокерамические фазы, определенные анализом РД, как описано в примерах 1-20, состоят из LaAlO2, кубического/тетрагонального ZrO2, LaAl11O18, α-Al2О3, моноклинного ZrO2 и минорных аморфных фазThe crushed particles are heat-treated at 1300 ° C. for 45 minutes in an electric-heated furnace (obtained from CM Furnaces, Bloomfield, NJ, under the trade designation “Rapid Temp Furnace”). The resulting crystalline particles retain their original fragmented shape. The particle density is 5.24 grams per cubic centimeter (g / cm 3 ). The crystalline glass-ceramic phases determined by RD analysis as described in Examples 1-20 consist of LaAlO 2 , cubic / tetragonal ZrO 2 , LaAl 11 O 18 , α-Al 2 O 3 , monoclinic ZrO 2 and minor amorphous phases

Пример 27-28Example 27-28

В полиэтиленовую емкость объемом 250 мл (диаметр 7,3 см) загружают 19,3 г частиц оксида алюминия (получен от Alcoa Industrial Chemicals, Боксит, шт.Арканзас, под торговым обозначением A16SG), 9,5 г частиц оксида циркония (получен от Zirconia Sales, Inc. of Marietta, шт. Джорджия под торговым обозначением "DK-2") и 21,2 грамма частиц оксида лантана (получен от Molycorp Inc., Маунтин Пасс, шт. Калифорния), 75 г изопропилового спирта и 200 г среды для размола из оксида алюминия (цилиндрическая форма, как высота, так и диаметр равны 0,635 см; 99,9% оксид алюминия; получен от Coors, Golden, CO). Содержимое полиэтиленовой емкости размалывают в течение 16 часов при 60 оборотах в минуту (об/мин). После размола размалывающую среду удаляют и суспензию выливают в теплый (приблизительно 75°С) стеклянный поддон (PYREX) и сушат в течение 3 минут. Высушенную смесь просеивают через сито с 14 меш (размер отверстия 1400 микрометров) с помощью красильной кисти и предварительно спекают при 1400°С на воздухе в течение двух часов.19.3 g of alumina particles (obtained from Alcoa Industrial Chemicals, Bauxite, Arkansas, under the trade designation A16SG), 9.5 g of zirconia particles (obtained from Zirconia Sales, Inc. of Marietta, Georgia under the trade name "DK-2") and 21.2 grams of lanthanum oxide particles (obtained from Molycorp Inc., Mountain Pass, California), 75 g of isopropyl alcohol and 200 g grinding media of aluminum oxide (cylindrical shape, both height and diameter are 0.635 cm; 99.9% aluminum oxide; obtained from Coors, Golden, CO). The contents of the polyethylene container are ground for 16 hours at 60 revolutions per minute (rpm). After grinding, the grinding medium is removed and the suspension is poured into a warm (approximately 75 ° C.) glass pan (PYREX) and dried for 3 minutes. The dried mixture is sieved through a sieve with 14 mesh (hole size 1400 micrometers) using a dye brush and pre-sintered at 1400 ° C in air for two hours.

На конце графитового стержня (приблизительно 60 см длиной, 15 мм в диаметре) сверлят отверстие (приблизительно 13 мм в диаметре, приблизительно 8 см глубиной). Приблизительно 20 грамм предварительно спеченных частиц вводят в полый конец. Полый конец графитового стержня вводят в горячую зону печи сопротивления (получена от Astro Industries, Санта-Барбара, шт. Калифорния). Печь модифицируют для ее преобразования в трубчатую печь с графитовой трубой с внутренним диаметром, равным приблизительно 18 мм. Горячую зону поддерживают при температуре 2000°С и печь наклоняют под углом приблизительно 30°, чтобы расплав не выливался из стержня. Конец стержня держат в горячей зоне в течение 10 минут для обеспечения однородного плавления. После 10 мин стержень быстро удаляют из печи и наклоняют, чтобы вылить расплав на поверхность гашения.A hole is drilled at the end of a graphite rod (approximately 60 cm long, 15 mm in diameter) (approximately 13 mm in diameter, approximately 8 cm deep). About 20 grams of pre-sintered particles are introduced into the hollow end. The hollow end of a graphite rod is introduced into the hot zone of a resistance furnace (obtained from Astro Industries, Santa Barbara, Calif.). The furnace is modified to convert it into a graphite tube tube furnace with an inner diameter of approximately 18 mm. The hot zone is maintained at a temperature of 2000 ° C. and the furnace is tilted at an angle of approximately 30 ° so that the melt does not pour out of the rod. The end of the rod is kept in the hot zone for 10 minutes to ensure uniform melting. After 10 minutes, the rod is quickly removed from the furnace and tilted to pour the melt onto the quench surface.

Для примера 27 поверхность гашения представляет две противоположные пластины из нержавеющей стали. Пластины 17,8 см ×5 см ×2,5 см помещают длинными концами параллельно друг другу с зазором, равным приблизительно 1 мм. Расплав выливают в зазор, где он быстро затвердевает в форме пластины с размером z (толщиной), равным приблизительно 1 мм. Погашенный расплав является, в основном, прозрачным и аморфным и имеет температуру стеклования (Тg) 885°С и температуру кристаллизации (Тх) 930°С, как определено по кривой ДТА, полученной, как описано в примерах 1-20.For example 27, the blanking surface represents two opposing stainless steel plates. Plates of 17.8 cm × 5 cm × 2.5 cm are placed with long ends parallel to each other with a gap of approximately 1 mm. The melt is poured into the gap, where it quickly solidifies in the form of a plate with a size z (thickness) of approximately 1 mm. The quenched melt is mainly transparent and amorphous and has a glass transition temperature (T g ) of 885 ° C and a crystallization temperature (T x ) of 930 ° C, as determined by the DTA curve obtained as described in Examples 1-20.

Для примера 28 поверхность гашения представляет два вращающихся в противоположных направлениях стальных ролика. Ролики имеют 5 см в диаметре и приводятся в движение электрическим двигателем при 80 об/мин Зазор между роликами составляет приблизительно 0,8 мм. Расплав выливают в зазор, где ролики быстро затвердевают в пластину со значительными размерами x и y и размером z (толщиной), равной 0,8 мм. Погашенный расплав является, в основном, прозрачным и аморфным и имеет температуру стеклования (Тg) 885°С и температуру кристаллизации (Тх) 930°С, как определено по кривой ДТА, полученной, как описано в примерах 1-20.For example 28, the blanking surface represents two steel rollers rotating in opposite directions. The rollers are 5 cm in diameter and are driven by an electric motor at 80 rpm. The gap between the rollers is approximately 0.8 mm. The melt is poured into the gap, where the rollers quickly solidify into a plate with significant dimensions x and y and a size z (thickness) of 0.8 mm. The quenched melt is mainly transparent and amorphous and has a glass transition temperature (T g ) of 885 ° C and a crystallization temperature (T x ) of 930 ° C, as determined by the DTA curve obtained as described in Examples 1-20.

Пример 29Example 29

Базовый аморфный/стекловидный материал, полученный в примере 21, дробят, используя щековую дробилку "Chipmunk" (Тип VD, произведен BICO Inc., Бербанк, шт. Калифорния), до абразивных частиц и сортируют для отбора фракции -30+35 меш (т.е. фракции, собранной между ситами с размерами отверстий 600 и 500 микрометров) и фракции -35+40 меш (т.е. фракции, собранной между ситами с размерами отверстий 500 и 425 микрометров). Данные две меш-фракции объединяют для получения смеси 50/50.The base amorphous / vitreous material obtained in Example 21 is crushed using a Chipmunk jaw crusher (Type VD, manufactured by BICO Inc., Burbank, Calif.) To abrasive particles and sorted for -30 + 35 mesh fractions (t i.e., the fraction collected between sieves with openings of 600 and 500 micrometers) and the -35 + 40 mesh fraction (i.e. the fraction collected between sieves with openings of 500 and 425 micrometers). These two mesh fractions are combined to form a 50/50 mixture.

Измерения отношения ширины к длине проводят, используя способ примера 26. Полученное в результате отношение ширины к длине составляет 1,83.The measurement of the ratio of width to length is carried out using the method of example 26. The resulting ratio of width to length is 1.83.

Плотность частиц измеряют, используя способ примера 26. Полученная плотность составляет 4,61 г/см3.The density of the particles is measured using the method of example 26. The resulting density is 4.61 g / cm 3 .

Примеры 30-31Examples 30-31

Диск горячей штамповки получают, как описано в примере 21, и разделяют его на 2 полоски (приблизительно 2 см ×0,5 см ×0,5 см), используя алмазную пилку (получена от Buehler, Лейк-Блафф, шт. Иллинойс, под торговым обозначением "ISOMET 1000"). Обе полоски отжигают в печи с электрическим нагревом (получена от CM Furnaces, Блумфилд, шт. Нью-Джерси, под торговым обозначением "Rapid Temp Furnace") при 800°С в течение 2 часов. Во время процесса отжига кристаллизации не происходит.A hot stamping disc was prepared as described in Example 21 and divided into 2 strips (approximately 2 cm × 0.5 cm × 0.5 cm) using a diamond file (obtained from Buehler, Lake Bluff, Ill., Under trade designation "ISOMET 1000"). Both strips are annealed in an electrically heated oven (obtained from CM Furnaces, Bloomfield, NJ, under the trade name Rapid Temp Furnace) at 800 ° C. for 2 hours. During the annealing process, crystallization does not occur.

Для примера 30 одну полоску дробят молотком в частицы размером -30+35 меш (т.е. фракцию, собираемую между ситами с размером отверстий 600 и 500 микрометров). Дробленые частицы подвергают тепловой обработке при 1300°С в течение 1 часа в печи с электрическим нагревом (получена от CM Furnaces, Блумфилд, шт.Нью-Джерси, под торговым обозначением "Rapid Temp Furnace"), чтобы кристаллизовать их. Частицы очищают от осколков промыванием в ультразвуковой ванне (получена от Cole-Parmer, Верной Хилс, шт.Иллинойс, под торговым обозначением "8891") в течение 15 минут, сушат при 100°С и несколько частиц устанавливают на металлическом цилиндре (диаметр 3 см и высота 2 см), используя углеродную ленту. Установленный образец покрывают напылением тонким слоем золота-палладия и наблюдают, используя JEOL сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) (Модель JSM 840 A).For example 30, one strip is crushed with a hammer into particles with a size of -30 + 35 mesh (i.e. the fraction collected between sieves with openings of 600 and 500 micrometers). Crushed particles are heat treated at 1300 ° C. for 1 hour in an electric heating furnace (obtained from CM Furnaces, Bloomfield, NJ, under the trade designation “Rapid Temp Furnace”) to crystallize them. The particles are cleaned of splinters by washing in an ultrasonic bath (obtained from Cole-Parmer, Verna Hills, Illinois, under the trade designation "8891") for 15 minutes, dried at 100 ° C and several particles are mounted on a metal cylinder (diameter 3 cm and a height of 2 cm) using carbon tape. An established sample is coated with a thin layer of gold-palladium and observed using JEOL scanning electron microscopy (SEM) (Model JSM 840 A).

В материале примера 30 заметны классические характеристики разрушения стекла, даже после того, как происходит кристаллизация. Поверхность разлома, показанная на Фиг.7, представляет хороший пример линий Валлнера (Wallner lines), общих для большинства случаев разрушения стекла. Поверхность разлома, показанная на Фиг.8, имеет скол - еще одну общую характеристику разрушения стекла. Определения линий Валлнера и зазубрин взяты по приведенным в учебнике Fundamentals of Inorganic Glasses. Arun K Varshneya, стр.425-27, 1994.In the material of example 30, the classical characteristics of the destruction of glass are noticeable, even after crystallization occurs. The fault surface shown in FIG. 7 is a good example of Wallner lines common to most glass fracture cases. The fault surface shown in Fig. 8 has a cleavage, another common characteristic of glass fracture. The definitions of Wallner and Notch lines are taken from the Fundamentals of Inorganic Glasses textbook. Arun K Varshneya, pp. 425-27, 1994.

Среднюю твердость материала примера 30 определяют следующим образом. Несколько частиц устанавливают в базовой смоле (поставляется под торговым обозначением "TRANSOPTIC POWDER" от Buehler Ltd., Лейк-Блафф, шт.Иллинойс). Полученный цилиндр из смолы имеет приблизительно 2,5 см в диаметре и приблизительно 1,9 см по высоте. Установленный срез подготавливают, используя традиционную методику полирования, используя полировщик (получают от Buehler, Лейк-Блафф, шт.Иллинойс, под торговым обозначением "ЕСОМЕТ 3"). Образец полируют в течение приблизительно 3 минут с помощью алмазного диска с последующим 5-минутным полированием каждой из 45, 30, 15, 9, 3 и 1-микрометровой взвеси. Измерения микротвердости проводят, используя обычный прибор для измерения микротвердости (поставляется под торговым обозначением "MITUTOYO MVK-VL" от Mitutoyo Corporation, Токио, Япония), снабженный индентером Викерса, с использованием 500-граммовой нагрузки наконечника. Измерения микротвердости проводят в соответствии с инструкциями, установленными в ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991). Средняя микротвердость является средним результатом 20 измерений. Средняя микротвердость материала примера 30 составляет 16,4 гигапаскаля (ГПа).The average hardness of the material of example 30 is determined as follows. Several particles are set in the base resin (supplied under the trade name "TRANSOPTIC POWDER" from Buehler Ltd., Lake Bluff, Illinois). The resulting resin cylinder is approximately 2.5 cm in diameter and approximately 1.9 cm in height. An established slice is prepared using a traditional polishing technique using a polisher (obtained from Buehler, Lake Bluff, Illinois, under the trade designation "ECOMET 3"). The sample is polished for approximately 3 minutes using a diamond disk, followed by 5 minutes polishing of each of 45, 30, 15, 9, 3, and 1 micrometer suspensions. Microhardness measurements are performed using a conventional microhardness meter (supplied under the trade name "MITUTOYO MVK-VL" from Mitutoyo Corporation, Tokyo, Japan) equipped with a Vickers indenter using a 500 gram tip load. Microhardness measurements are carried out in accordance with the instructions set forth in ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991). The average microhardness is the average of 20 measurements. The average microhardness of the material of example 30 is 16.4 gigapascals (GPa).

Для примера 31 вторую половину полоски подвергают тепловой обработке при 1300°С в течение 1 часа в печи с электрическим нагревом (получена от CM Furnaces, Блумфилд, шт.Нью-Джерси, под торговым обозначением "Rapid Temp Furnace"). Полоску, прошедшую тепловую обработку, дробят молотком в частицы размером -30+35 меш (т.е. фракцию, собираемую между ситами с размером отверстий 600 и 500 микрометров). Частицы устанавливают и наблюдают, применяя вышеописанные способы.For Example 31, the second half of the strip was heat-treated at 1300 ° C. for 1 hour in an electric-heated furnace (obtained from CM Furnaces, Bloomfield, NJ, under the trade designation “Rapid Temp Furnace”). The heat-treated strip is crushed with a hammer into particles with a size of -30 + 35 mesh (i.e., the fraction collected between sieves with openings of 600 and 500 micrometers). Particles are set and observed using the above methods.

В противоположность поверхности разрушения стекла материала примера 30 материал примера 31 представляет поверхности разломов, в общем случае видных в поликристаллическом материале. Поверхность разлома, показанная на примере 9, показывает грубую поверхность с признаком, сходным по размеру с размером кристалла, типичным для трансгранулярного разлома.In contrast to the glass fracture surface of the material of Example 30, the material of Example 31 represents fault surfaces generally visible in a polycrystalline material. The fracture surface shown in Example 9 shows a rough surface with a feature similar in size to the crystal size typical of a transgranular fracture.

Пример 32Example 32

Шарики из примера 4 подвергают тепловой обработке при 1300°С в течение 30 минут в печи с электрическим нагревом. Кристаллизованные шарики устанавливают и полируют, как описано в примерах 30-31, и покрывают тонким слоем золота-палладия и наблюдают, используя JEOL SEM (Модель JSM 840 А). Фиг.10 представляет типичную микрофотографию обратного рассеяния электронов (BSE) микроструктуры, обнаруженной в кристаллизованных шариках. Кристаллизованный образец является нанокристаллическим с очень узким распределением размера кристаллов, причем кристаллы, большие, чем 200 нм, визуально наблюдать по микрофотографии не удается.The balls from example 4 are subjected to heat treatment at 1300 ° C for 30 minutes in an electric heating furnace. The crystallized beads were mounted and polished as described in Examples 30-31 and coated with a thin layer of gold-palladium and observed using JEOL SEM (Model JSM 840 A). Figure 10 is a typical electron backscattering (BSE) micrograph of a microstructure found in crystallized beads. The crystallized sample is nanocrystalline with a very narrow crystal size distribution, and crystals larger than 200 nm cannot be visually observed from the micrograph.

Средний размер кристаллов определяют способом пересечения линии в соответствии со стандартом ASTM E112-96 "Standard Test Methods for Determining Average Grain Size". Образец устанавливают в базовой смоле (получен под торговым обозначением "TRANSOPTIC POWDER" от Buehler Ltd., Лейк-Блафф, шт.Иллинойс). Полученный цилиндр из полимера имеет приблизительно 2,5 см в диаметре и приблизительно 1,9 см по высоте. Установленный срез подготавливают, используя традиционную методику полирования, используя полировщик (получают от Buehler, Лейк-Блафф, шт. Иллинойс под торговым обозначением "ЕСОМЕТ 3"). Образец полируют в течение приблизительно 3 минут с помощью алмазного диска с последующим 5-минутным полированием каждой из 45, 30, 15, 9, 3 и 1-микрометровой взвеси. Установленный и полированный образец покрывают тонким слоем золота-палладия и наблюдают, используя JEOL SEM (Модель JSM 840 А). Типичную микрофотографию обратного рассеяния электронов (BSE) микроструктуры, обнаруженной в образце, используют для определения среднего размера кристаллов следующим образом. Считают число кристаллов, которые пересекают единицу длины (NL) случайной линии, нарисованной поперек микрофотографии. Средний размер кристаллов определяют по данному числу, используя следующее уравнение:The average crystal size is determined by the line crossing method in accordance with ASTM E112-96 "Standard Test Methods for Determining Average Grain Size". The sample is set in a base resin (obtained under the trade name "TRANSOPTIC POWDER" from Buehler Ltd., Lake Bluff, Illinois). The resulting polymer cylinder is approximately 2.5 cm in diameter and approximately 1.9 cm in height. An established slice is prepared using a conventional polishing technique using a polisher (obtained from Buehler, Lake Bluff, Ill., Under the trade designation "ECOMET 3"). The sample is polished for approximately 3 minutes using a diamond disk, followed by 5 minutes polishing of each of 45, 30, 15, 9, 3, and 1 micrometer suspensions. An established and polished sample is coated with a thin layer of gold-palladium and observed using JEOL SEM (Model JSM 840 A). A typical electron backscattering (BSE) micrograph of the microstructure found in the sample is used to determine the average crystal size as follows. The number of crystals that cross the unit of length (N L ) of a random line drawn across the micrograph is counted. The average crystal size is determined by a given number using the following equation:

Figure 00000006
Figure 00000006

где NL представляет число кристаллов, пересекающих единицу длины, и М представляет увеличение микрофотографии. Средний размер кристаллов образца составляет 140 нм, как измерено способом пересечения линии.where N L represents the number of crystals crossing a unit of length, and M represents an increase in micrograph. The average crystal size of the sample is 140 nm, as measured by the line crossing method.

Пример 33Example 33

Консолидированный материал, полученный в примере 21, подвергают тепловой обработке при 1300°С в течение 45 минут в печи с электрическим нагревом (получена от CM Furnaces, Блумфилд, шт. Нью-Джерси, под торговым обозначением "Rapid Temp Furnace"). Полученный в результате кристаллический материал дробят, используя щековую дробилку "Chipmunk" (Тип VD, произведен BICO Inc., Бербанк, шт. Калифорния), до абразивных частиц и сортируют для отбора фракции -30+35 меш (т.е. фракции, собранной между ситами с размерами отверстий 600 и 500 микрометров) и фракции -35+40 меш (т.е. фракции, собранной между ситами с размерами отверстий 500 и 525 микрометров). Данные две меш-фракции объединяют для получения смеси 50/50.The consolidated material obtained in Example 21 was heat treated at 1300 ° C. for 45 minutes in an electric heating furnace (obtained from CM Furnaces, Bloomfield, NJ, under the trade designation “Rapid Temp Furnace”). The resulting crystalline material is crushed using a Chipmunk jaw crusher (Type VD, manufactured by BICO Inc., Burbank, Calif.) To abrasive particles and sorted to collect a −30 + 35 mesh fraction (i.e., fraction collected between sieves with openings of 600 and 500 micrometers) and a -35 + 40 mesh fraction (i.e., the fraction collected between sieves with openings of 500 and 525 micrometers). These two mesh fractions are combined to form a 50/50 mixture.

Измерения отношения ширины к длине проводят, используя способ примера 26. Полученное в результате отношение ширины к длине составляет 1,84.The measurement of the ratio of width to length is carried out using the method of example 26. The resulting ratio of width to length is 1.84.

Плотность частиц измеряют, используя способ примера 26. Полученная плотность составляет 5,19 г/см3.The particle density is measured using the method of example 26. The resulting density is 5.19 g / cm 3 .

Пример 34Example 34

Приблизительно 150 грамм шариков, полученных, как описано в примере 1, помещают в стальной контейнер с размерами 5 сантиметров (см) ×5 см ×5 см, который затем вакуумируют и герметически закрывают. Затем стальной контейнер подвергают горячему изостатическому прессованию (HIP), используя устройство для HIP (полученное под торговым обозначением "IPS Eagie-6", American Isostatic Pressing, шт. Огайо). HIP проводят при давлении 207 МПа в атмосфере аргона. Печь HIP нагревают до 970°С со скоростью 25°С/минуту и держат при этой температуре 30 минут. После завершения HIP сталь разрезают и материал загрузки удаляют. Наблюдают коалесценцию шариков с образованием единой массы прозрачного стекловидного материала. По кривой ДТА, проводимого, как описано в примерах 1-20, определяют, что температура стеклования (Тg) составляет 879°С, а температура кристаллизации (Тх) составляет 931°С.Approximately 150 grams of the pellets obtained as described in Example 1 are placed in a steel container with dimensions of 5 centimeters (cm) × 5 cm × 5 cm, which is then evacuated and sealed. The steel container is then subjected to hot isostatic pressing (HIP) using a HIP device (obtained under the trade name "IPS Eagie-6", American Isostatic Pressing, Ohio). HIP is carried out at a pressure of 207 MPa in an argon atmosphere. The HIP furnace is heated to 970 ° C at a rate of 25 ° C / min and kept at this temperature for 30 minutes. After completion of the HIP, the steel is cut and the loading material is removed. Observe the coalescence of the balls with the formation of a single mass of transparent glassy material. According to the DTA curve, carried out as described in examples 1-20, it is determined that the glass transition temperature (T g ) is 879 ° C and the crystallization temperature (T x ) is 931 ° C.

Пример 35Example 35

В мельницу с полиуретановыми направляющими загружают 819,6 грамма частиц оксида алюминия ("АРА-0.5"), 818 грамма частиц оксида лантана (полученного от Molycorp, Inc.), 362,4 грамма частиц оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия (с номинальным составом 94,6 мас.% ZrO2 (+HfO2) и 5,4 мас.% Y2O3), полученного под торговым обозначением "HSY-3" от Zirconia Sales, Inc. of Marietta, шт. Джорджия), 1050 грамм дистиллированной воды и приблизительно 2000 грамм среды для размола оксида циркония (полученной от Tosoh Ceramics, Division of Bound Brook, шт. Нью-Джерси, под торговым обозначением "YTZ"). Смесь размалывают при 120 оборотах в минуту (об/мин) в течение 4 часов до полного перемешивания ингредиентов. После размола среду удаляют и взвесь выливают на стеклянный поддон (PYREX), где ее сушат с помощью струйного сушильного аппарата. Высушенную смесь перетирают с помощью ступки и пестика и просеивают через сито 70 меш (размер отверстий 212 микрометров). После размола и просеивания некоторые частицы помещают в пламя водородно-кислородной горелки, как описано в примере 22.819.6 grams of alumina particles ("ARA-0.5"), 818 grams of lanthanum particles (obtained from Molycorp, Inc.), 362.4 grams of yttrium stabilized zirconia particles (with a nominal composition) are loaded into a mill with polyurethane guides 94.6 wt.% ZrO 2 (+ HfO 2 ) and 5.4 wt.% Y 2 O 3 ) obtained under the trade name "HSY-3" from Zirconia Sales, Inc. of Marietta. Georgia), 1,050 grams of distilled water and about 2,000 grams of zirconium oxide grinding media (obtained from Tosoh Ceramics, Division of Bound Brook, NJ, under the trade name "YTZ"). The mixture is ground at 120 revolutions per minute (rpm) for 4 hours until the ingredients are fully mixed. After grinding, the medium is removed and the suspension is poured onto a glass tray (PYREX), where it is dried using a jet dryer. The dried mixture is ground using a mortar and pestle and sieved through a 70 mesh sieve (hole size 212 micrometers). After grinding and sieving, some particles are placed in the flame of a hydrogen-oxygen burner, as described in example 22.

Приблизительно 50 грамм шариков помещают в графитовую форму и подвергают горячему прессованию, используя устройство для создания одноосного давления (полученное под торговым обозначением "HP-50", Thermal Technology Inc., Бри, шт. Калифорния). Горячее прессование проводят при 960°С в атмосфере аргона при давлении 13,8 мегапаскаля (МПа) (2000 фунтов на квадратный дюйм). Полученный полупрозрачный круг имеет диаметр, составляющий приблизительно 48 миллиметров, и толщину 5 мм. Проводят дополнительные циклы горячего прессования, получая другие диски. На Фиг.11 приведена оптическая микрофотография среза (толщиной 2 мм) материала, полученного горячим прессованием, демонстрирующая прозрачность материала. Плотность полученного горячим прессованием стекловидного материала, измеренная по методу Архимеда, находится в интервале приблизительно 4,1-4,4 г/см3. Модуль Юнга (Е) полученного горячим прессованием стекловидного материала, измеренный с помощью ультразвуковой аналитической системы (полученной от Nortek, Ричлэнд, шт. Вашингтон, под торговым обозначением «NDT-140»), находится в интервале приблизительно 130-150 ГПа. Среднюю микротвердость полученного горячим прессованием материала определяют следующим образом. Кусочки полученного горячим прессованием материала (размером приблизительно 2-5 миллиметров) устанавливают в базовой смоле (полученной под торговым обозначением «ЕСОМЕТ 3» от Buehler Ltd., Лейк-Блафф, шт. Иллинойс). Конечный цилиндр из смолы имеет диаметр, составляющий приблизительно 2,5 см (1 дюйм), и высоту приблизительно 1,9 см (0,75 дюйма). Установленные образцы полируют с помощью обычного устройства для шлифования/полирования (полученного под торговым обозначением «ЕСОМЕТ 3» от Buehler Ltd.) и традиционных алмазных взвесей, причем на последней стадии полировки используют алмазную взвесь с размером частиц 1 микрометр (полученной под торговым обозначением "METADI" от Buehler Ltd.), получая полированные срезы образца.Approximately 50 grams of the pellets are placed in a graphite mold and hot pressed using a uniaxial pressure generating device (obtained under the trade name "HP-50", Thermal Technology Inc., Bree, Calif.). Hot pressing is carried out at 960 ° C in an argon atmosphere at a pressure of 13.8 megapascals (MPa) (2000 psi). The resulting translucent circle has a diameter of approximately 48 millimeters and a thickness of 5 mm. Conduct additional cycles of hot pressing, receiving other disks. Figure 11 shows an optical micrograph of a slice (2 mm thick) of the material obtained by hot pressing, showing the transparency of the material. The density of the glassy material obtained by hot pressing, measured by the method of Archimedes, is in the range of about 4.1-4.4 g / cm 3 . The Young's modulus (E) of a hot-pressed glassy material, measured using an ultrasonic analysis system (obtained from Nortek, Richland, Wash., Under the trade designation "NDT-140"), is in the range of about 130-150 GPa. The average microhardness obtained by hot pressing the material is determined as follows. Pieces of the hot-pressed material (approximately 2-5 millimeters in size) are set in a base resin (obtained under the trade name "ECOMET 3" from Buehler Ltd., Lake Bluff, Ill.). The final resin cylinder has a diameter of approximately 2.5 cm (1 inch) and a height of approximately 1.9 cm (0.75 inches). Installed samples are polished using a conventional grinding / polishing device (obtained under the trade name "ECOMET 3" from Buehler Ltd.) and traditional diamond suspensions, and in the last stage of polishing a diamond suspension with a particle size of 1 micrometer (obtained under the trade name "METADI "from Buehler Ltd.), obtaining polished sections of the sample.

Измерения микротвердости проводят, используя традиционный прибор для измерения микротвердости (полученный под торговым обозначением "MITUTOYO MVK-VL" от Mitutoyo Corporation, Токио, Япония), снабженный индентером Викерса, с использованием 500-граммовой нагрузки наконечника. Измерения микротвердости проводят в соответствии с инструкциями ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991). Значение микротвердости определяют как среднее от 20 измерений. Средняя микротвердость полученного горячим прессованием материала составляет 8,3 гигапаскаля (гПа).Microhardness measurements are carried out using a traditional microhardness meter (obtained under the trade name "MITUTOYO MVK-VL" from Mitutoyo Corporation, Tokyo, Japan) equipped with a Vickers indenter using a 500 gram tip load. Microhardness measurements are carried out in accordance with ASTM Test Method E384 Test Methods for Microhardness of Materials (1991). The microhardness value is determined as the average of 20 measurements. The average microhardness of the material obtained by hot pressing is 8.3 gigapascals (hPa).

Среднее значение прочности на вдавливание полученного горячим прессованием материала рассчитывают, измеряя длину трещины, распространяющейся от верхушки вмятины от индентера Викерса, полученной при использовании устройства для измерения микротвердости (полученного под торговым обозначением "MITUTOYO MVK-VL" от Mitutoyo Corporation, Токио, Япония) с нагрузкой 500 грамм. Прочность на вдавливание (KIC) рассчитывают по уравнению:The average value of the indentation strength of the hot-pressed material is calculated by measuring the length of the crack propagating from the tip of the indent from the Vickers indenter obtained using the microhardness measuring device (obtained under the trade name "MITUTOYO MVK-VL" from Mitutoyo Corporation, Tokyo, Japan) with load of 500 grams. The indentation strength (K IC ) is calculated by the equation:

KIC=0,016(E/H)1/2 (P/c)3/2 K IC = 0.016 (E / H) 1/2 (P / c) 3/2

где Е - модуль Юнга данного материала;where E is the Young's modulus of this material;

Н - прочность по Викерсу;N - Vickers strength;

Р - усилие на индентере в Ньютонах;P is the indenter force in Newtons;

c - длина трещины от центра вмятины до ее конца.c is the length of the crack from the center of the dent to its end.

Образцы для измерения ударной вязкости получают, как описано выше для анализа микротвердости. Полученные значения прочности на вдавливание представляют собой среднее от 5 измерений. Длину трещины (с) измеряют штангенциркулем с цифровым отсчетом на микрофотографиях, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа ("JEOL SEM" (модель JSM 6400)). Среднее значение прочности на вдавливание полученного горячим прессованием материала составляет 1,4 МПа-м1/2. Коэффициент теплового расширения полученного горячим прессованием материала измеряют с помощью термического анализатора (полученного от Perkin Elmer, Шелтон, шт. Коннектикут, под торговым обозначением "PERKIN ELMER THERMAL ANALYSER"). Среднее значение коэффициента теплового расширения составляет 7,6×10-6/°C.Samples for measuring toughness are obtained as described above for microhardness analysis. The resulting indentation strengths are the average of 5 measurements. The length of the crack (s) is measured with a digital caliper on micrographs obtained using a scanning electron microscope ("JEOL SEM" (model JSM 6400)). The average value of the indentation strength obtained by hot pressing of the material is 1.4 MPa-m 1/2 . The thermal expansion coefficient of the hot-pressed material is measured using a thermal analyzer (obtained from Perkin Elmer, Shelton, Connecticut, under the trade designation "PERKIN ELMER THERMAL ANALYSER"). The average thermal expansion coefficient is 7.6 × 10 -6 / ° C.

Теплопроводность полученного горячим прессованием материала измеряют в соответствии со стандартом ASTM "D 5470-95, Test Method A" (1995). Среднее значение теплопроводности составляет 1,15 Вт/м·К.The thermal conductivity of the hot-pressed material is measured in accordance with ASTM standard "D 5470-95, Test Method A" (1995). The average value of thermal conductivity is 1.15 W / m · K.

Полупрозрачный круг полученного горячим прессованием стекла на основе La2O3-Al2O3-ZrO2 подвергают тепловой обработке в электрической печи (полученной под торговым обозначением "Model KKSK-666-3100" от Keith Furnacesof Pico Rivera, шт. Калифорния) следующим образом. Вначале круг нагревают от комнатной температуры (приблизительно 25°С) приблизительно до 900°С со скоростью 10°С/мин и затем держат при 900°С в течение приблизительно 1 часа. Далее круг нагревают от приблизительно 900°С до приблизительно 1300°С со скоростью приблизительно 10°С/мин, затем держат при 1300°С в течение приблизительно 1 часа, после чего охлаждают до комнатной температуры путем вращения печи. Проводят дополнительные циклы тепловой обработки по такой же схеме, получая другие круги.The semi-transparent circle obtained by hot pressing glass based on La 2 O 3 -Al 2 O 3 -ZrO 2 is subjected to heat treatment in an electric furnace (obtained under the trade name "Model KKSK-666-3100" from Keith Furnacesof Pico Rivera, pc. California) as follows way. Initially, the circle is warmed from room temperature (approximately 25 ° C.) to approximately 900 ° C. at a rate of 10 ° C./min and then held at 900 ° C. for approximately 1 hour. The circle is then heated from approximately 900 ° C. to approximately 1300 ° C. at a rate of approximately 10 ° C./min, then held at 1300 ° C. for approximately 1 hour, after which it is cooled to room temperature by rotating the oven. Conduct additional cycles of heat treatment in the same way, getting other circles.

На Фиг.12 приведена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) микрофотография полированного среза полученного в результате тепловой обработки материала примера 35, демонстрирующая тонкую кристаллическую природу материала. Полированный срез подготавливают, используя традиционные способы установки и полирования. Полирование выполняют с помощью устройства для полирования (полученного от Buehler of Лейк-Блафф, шт. Иллинойс, под торговым обозначением "ЕСОМЕТ 3 TYPE POLISHER-GRINDER"). Образец полируют приблизительно 3 минуты алмазным кругом, затем приблизительно по три минуты каждой из алмазных взвесей, содержащих частицы размером 45, 30, 15, 9 и 3 микрометра. Полированный образец покрывают тонким слоем сплава золота с палладием и наблюдают с помощью JEOL SEM (модель JSM 840 А).Figure 12 shows a scanning electron microscope (SEM) micrograph of a polished section of a heat-treated material of Example 35, showing the fine crystalline nature of the material. A polished slice is prepared using traditional installation and polishing methods. Polishing is performed using a polishing device (obtained from Buehler of Lake Bluff, Ill., Under the trade designation "ECOMET 3 TYPE POLISHER-GRINDER"). The sample is polished for approximately 3 minutes with a diamond wheel, then approximately three minutes for each of the diamond suspensions containing particles of sizes 45, 30, 15, 9 and 3 micrometers. A polished sample was coated with a thin layer of palladium-gold alloy and observed using JEOL SEM (Model JSM 840 A).

На основании данных рентгеновской порошковой дифрактометрии, как описано в примере 22, образца полученного тепловой обработкой материала примера 35 и анализа полированного образца с помощью SEM в режиме обратного рассеяния полагают, что темные участки на микрофотографии соответствуют кристаллам LaAl11O18, серые участки - кристаллам LaAlO3 и белые участки кубическому/тетрагональному ZrO2.Based on the data of X-ray powder diffractometry, as described in Example 22, a sample obtained by heat treatment of the material of Example 35, and analysis of a polished sample using SEM in backscattering mode, it is believed that the dark areas in the micrograph correspond to LaAl 11 O 18 crystals, the gray areas to LaAlO crystals 3 and white portions of cubic / tetragonal ZrO 2 .

Плотность полученного тепловой обработкой материала, измеренная по методу Архимеда, составляет приблизительно 5,18 г/см3. Модуль Юнга (Е) полученного тепловой обработкой материала, измеренный с помощью ультразвуковой аналитической системы (полученной от Nortek, Ричлэнд, шт. Вашингтон, под торговым обозначением "NDT-140"), составляет приблизительно 260 ГПа. Среднее значение микротвердости полученного тепловой обработкой материала, определенное по описанному выше для стеклянных шариков примера 35 способу, составляет 18,3 ГПа. Среднее значение устойчивости к образованию трещин (Kic) полученного тепловой обработкой материала, определенное по описанному выше для полученного горячим прессованием материала примера 35 способу, составляет 3,3 МПа·M1/2.The density of the material obtained by heat treatment, measured by the method of Archimedes, is approximately 5.18 g / cm 3 . The Young's modulus (E) of the heat-treated material measured using an ultrasonic analysis system (obtained from Nortek, Richland, Wash., Under the trade designation "NDT-140") is approximately 260 GPa. The average microhardness value obtained by heat treatment of the material, determined according to the method described above for glass balls of example 35, is 18.3 GPa. The average value of the resistance to cracking (K ic ) obtained by heat treatment of the material, determined by the method described above for the hot-pressed material of example 35, is 3.3 MPa · M 1/2 .

Пример 36Example 36

Материал примера 36 получают по способу примера 35 со следующими исключениями: в качестве сырьевого материала используют 240 грамм лантана (полученного от Molycorp, Inc.) и 260 грамм оксида алюминия ("АРА-0,5"), получая смесь, содержащую 48 мас.% лантана и 52 мас.% оксида алюминия; получают стекловидный материал примера 36 (имеющий Тg 840°С и Тх 925°С, определенные по кривой ДТА, который проводят по описанному в примерах 1-20 способу); средняя твердость материала примера 36, измеренная по способу примера 35, составляет 16,0±0,4 ГПа.The material of example 36 was prepared according to the method of example 35 with the following exceptions: 240 grams of lanthanum (obtained from Molycorp, Inc.) and 260 grams of alumina ("ARA-0.5") were used as raw material to obtain a mixture containing 48 wt. % lanthanum and 52 wt.% alumina; get the glassy material of example 36 (having T g 840 ° C and T x 925 ° C, determined by the DTA curve, which is carried out as described in examples 1-20); the average hardness of the material of example 36, measured by the method of example 35, is 16.0 ± 0.4 GPa.

Эффективность шлифования для 35, 35А, 36 и сравнительных примеров А-СGrinding Efficiency for 35, 35A, 36 and Comparative Examples AC

Материал примеров 35 и 36, прошедший горячее прессование, дробят, используя щековую дробилку "Chipmunk" (Тип VD, произведен BICO Inc., Бербанк, шт. Калифорния), до получения (абразивных) частиц и сортируют, оставляя фракцию -25+30 меш (т.е. фракцию, собранную между ситами с размерами отверстий 25 и 30 микрометров) и фракции -30+35 меш (т.е. фракции, собранные между ситами с размерами отверстий 30 и 35 микрометров) (стандартные сита для тестирования США). Данные две меш-фракции объединяют, получая смесь 50/50. Смешанный материал подвергают тепловой обработке, как описано в примере 35. Тридцать грамм полученных стеклокерамических абразивных частиц вводят в абразивный диск с покрытием. Абразивный диск с покрытием получают в соответствии с традиционными методиками. Стеклокерамические абразивные частицы связывают с подложками из вулканизированного волокна с диаметром 17,8 см и толщиной 0,8 мм (имеющими центральное отверстие диаметром 2,2 см), используя обычный наполненный карбонатом кальция фенольный образующий полимер (48% резол-фенольного полимера, 52% карбоната кальция, разбавленный до содержания твердых материалов 81% водой и эфиром гликоля) и обычный заполненный криолитом фенольный клеящий полимер (32% резол-фенольного полимера, 2% оксида железа, 66% криолита, разбавленный до содержания твердых материалов 78% водой и эфиром гликоля). Масса влажной базовой смолы составляет приблизительно 185 г/м2. Сразу после нанесения образующего покрытия стеклокерамические абразивные частицы покрывают электростатически. Базовую смолу предварительно отверждают в течение 120 минут при 88°С. Далее наполненное криолитом фенольное клеящее покрытие наносят на образующее покрытие и абразивные частицы. Масса влажного клея составляет приблизительно 850 г/м2. Клеящий полимер отверждают в течение 12 часов при 99°С. Покрытые абразивные круги изгибают перед тестированием.The hot pressed materials of Examples 35 and 36 are crushed using a Chipmunk jaw crusher (Type VD, manufactured by BICO Inc., Burbank, Calif.) To obtain (abrasive) particles and sorted, leaving a -25 + 30 mesh fraction (i.e. fractions collected between sieves with openings of 25 and 30 micrometers) and fractions -30 + 35 mesh (i.e. fractions collected between sieves with openings of 30 and 35 micrometers) (standard US test sieves) . These two mesh fractions are combined to give a 50/50 mixture. The mixed material is heat-treated as described in Example 35. Thirty grams of the obtained glass-ceramic abrasive particles are introduced into the coated abrasive disk. A coated abrasive disc is prepared in accordance with conventional techniques. Glass ceramic abrasive particles are bonded to vulcanized fiber substrates with a diameter of 17.8 cm and a thickness of 0.8 mm (having a central hole of 2.2 cm in diameter) using a conventional phenol-forming phenol-forming polymer (48% resol-phenolic polymer, 52% calcium carbonate, diluted to a solids content of 81% with water and glycol ether) and a conventional phenol adhesive polymer filled with cryolite (32% resol-phenol polymer, 2% iron oxide, 66% cryolite, diluted to solids in 78% water and glycol ether). The wet weight of the base resin is approximately 185 g / m 2 . Immediately after applying the forming coating, the glass-ceramic abrasive particles are electrostatically coated. The base resin is pre-cured for 120 minutes at 88 ° C. Next, a phenolic adhesive coating filled with cryolite is applied to the forming coating and abrasive particles. The wet glue mass is approximately 850 g / m 2 . The adhesive polymer is cured for 12 hours at 99 ° C. Coated abrasive wheels are bent before testing.

Покрытый абразивный диск примера 35А получают, как в примере 35, за исключением того, что абразивные частицы примера 35А чаще получают дроблением материала примера 35, прошедшего горячее прессование и термическую обработку, чем дроблением материала после термической обработки.The coated abrasive disk of Example 35A is prepared as in Example 35, except that the abrasive particles of Example 35A are more often obtained by crushing the material of Example 35 after hot pressing and heat treatment than by crushing the material after heat treatment.

Покрытые абразивные диски сравнительного примера А получают по способу примера 35 (описанному выше), за исключением того, что термически обработанные абразивные частицы плавленого оксида алюминия (полученного под торговым наименованием "ALODUR BFRL" от Triebacher, Филлах, Австрия) применяют вместо стеклокерамических абразивных частиц примера 35.The coated abrasive discs of Comparative Example A were prepared according to the method of Example 35 (described above), except that heat treated abrasive particles of fused alumina (obtained under the trade name "ALODUR BFRL" from Triebacher, Villach, Austria) were used instead of the glass ceramic abrasive particles of Example 35.

Покрытые абразивные диски сравнительного примера В получают по способу примера 35 (описанному выше), за исключением того, что абразивные частицы оксида алюминия-оксида циркония (имеющие эвтектический состав 53% Al2О3 и 47% ZrO2; получают под торговым наименованием "NORZON" от Norton Company, Вустер, шт. Массачусетс) применяют вместо стеклокерамических абразивных частиц примера 34.The coated abrasive discs of Comparative Example B were prepared according to the method of Example 35 (described above), except that the abrasive particles of alumina-zirconia (having a eutectic composition of 53% Al 2 O 3 and 47% ZrO 2 ; were obtained under the trade name "NORZON "from Norton Company, Worcester, Mass.) is used instead of the glass-ceramic abrasive particles of Example 34.

Покрытые абразивные диски сравнительного примера С получают, как описано выше, за исключением того, что абразивные частицы, полученные по золь-гелевой технологии (представлены на рынке под торговым наименованием "321 CUBITRON" от 3М Company, Сент-Пол, шт.Миннесота), применяют вместо стеклокерамических абразивных частиц примера 35.The coated abrasive discs of Comparative Example C were prepared as described above, except that abrasive particles obtained by sol-gel technology (marketed under the trade name "321 CUBITRON" from 3M Company, St. Paul, Minnesota), used instead of glass ceramic abrasive particles of example 35.

Эффективность шлифования покрытых абразивных дисков примеров 35, 35А, 36 и сравнительных примеров А-С оценивают следующим образом. Каждый покрытый абразивный диск устанавливают на наклонной алюминиевой опоре и используют для шлифования передней поверхности предварительно взвешенного обрабатываемого изделия из мягкой стали 1018 размером 1,25 см ×18 см ×10 см. Диск вращают со скоростью 5000 об/мин, в то время как часть диска, накладывающаяся на наклонную сторону опоры, контактирует с обрабатываемым изделием при нагрузке, равной 8,6 килограмма. Каждый диск используют для шлифовки индивидуального обрабатываемого изделия последовательно с интервалами в одну минуту. Общий срез представляет собой суммарное количество материала, удаленное с обрабатываемых изделий в течение периода тестирования. Общий срез для каждого образца после 12 минут шлифования, как и срез на 12-ой минуте (т.е. конечный срез), приведены в ниже в Таблице 7. Результаты примеров 35 и 36 являются средними результатами для двух дисков, в то время как для каждого из примеров 35А и сравнительных примеров А, В и С тестируют один диск.The grinding efficiency of the coated abrasive discs of examples 35, 35A, 36 and comparative examples AC are evaluated as follows. Each coated abrasive disk is mounted on an inclined aluminum support and used to grind the front surface of a pre-weighed 1018 mild steel workpiece measuring 1.25 cm × 18 cm × 10 cm. The disk is rotated at a speed of 5000 rpm, while part of the disk , superimposed on the inclined side of the support, is in contact with the workpiece at a load of 8.6 kilograms. Each disk is used to polish an individual workpiece in succession at intervals of one minute. The total slice is the total amount of material removed from the workpiece during the testing period. The total cut for each sample after 12 minutes of grinding, as well as the cut at 12 minutes (i.e. the final cut), are shown in Table 7 below. The results of Examples 35 and 36 are average results for two discs, while for each of examples 35A and comparative examples A, B and C, one disk is tested.

Таблица 3Table 3 ПримерExample Общий срез, гThe total cut, g Конечный срез, гThe final cut, g 3535 11631163 9292 35А35A 11971197 9292 3636 10941094 9191 Сравн. АComp. BUT 514514 2828 Сравн. ВComp. AT 689689 5353 Сравн. СComp. FROM 10671067 8989

Для специалистов в данной области очевидно, что могут быть осуществлены различные модификации и изменения данного изобретения без отступления от объема и сущности данного изобретения и что приведенные в данном описании иллюстративные варианты осуществления никоим образом не ограничивают данное изобретение.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the scope and spirit of the present invention and that the illustrative embodiments described herein do not in any way limit the present invention.

Claims (9)

1. Совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, имеющая по меньшей мере часть абразивных частиц, которая представляет собой совокупность абразивных частиц, включающих стеклокерамику, содержащую Al2O3 и отличный от Al2О3 оксид металла, причем по меньшей мере часть Al2O3 присутствует в виде альфа Al2О3.1. A collection of abrasive particles of a particular nominal discharge having at least a portion of abrasive particles, which is a collection of abrasive particles comprising glass ceramics containing Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide, with at least a portion of Al 2 O 3 is present as alpha Al 2 O 3 . 2. Способ получения абразивных частиц, включающий получение совокупности частиц конкретного номинального разряда, имеющей по меньшей мере часть частиц, которая представляет собой совокупность частиц, включающих аморфный материал, содержащий Al2О3 и отличный от Al2О3 оксид металла, и тепловую обработку частиц, содержащих аморфный материал, с превращением по меньшей мере части аморфного материала в стеклокерамику и с получением совокупности абразивных частиц конкретного номинального разряда, в которой по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, по п.1.2. A method of producing abrasive particles, comprising obtaining a population of particles of a particular nominal discharge having at least a portion of particles, which is a population of particles comprising an amorphous material containing Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide, and heat treatment particles containing an amorphous material, with the conversion of at least a portion of the amorphous material into glass ceramics and with the collection of abrasive particles of a specific nominal discharge, in which at least a portion of the abrasive particles stits is a combination of abrasive particles according to claim 1. 3. Способ получения абразивных частиц, включающий тепловую обработку частиц, содержащих аморфный материал, с превращением по меньшей мере части аморфного материала, содержащего Al2О3 и отличный от Al2О3 оксид металла, в стеклокерамику, которая содержит Al2О3 и отличный от Al2О3 оксид металла, причем по меньшей мере часть Al2О3 присутствует в виде альфа Al2О3, и сортировку абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, с получением совокупности абразивных частиц конкретного номинального разряда, в которой по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, по п.1.3. A method of producing abrasive particles, comprising the heat treatment of particles containing an amorphous material, with the conversion of at least a portion of the amorphous material containing Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide into a glass ceramic that contains Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide, wherein at least a portion of Al 2 O 3 is present in the form of alpha Al 2 O 3 , and sorting the abrasive particles containing glass ceramics to obtain an aggregate of abrasive particles of a particular nominal discharge in which at least a portion abrasive cha particles is an aggregate of abrasive particles of claim 1. 4. Способ получения абразивных частиц, включающий тепловую обработку керамики, содержащей аморфный материал, с превращением по меньшей мере части аморфного материала, содержащего Al2O3 и отличный от Al2О3 оксид металла, в стеклокерамику, которая содержит Al2О3 и отличный от Al2O3 оксид металла, причем по меньшей мере часть Al2O3 присутствует в виде альфа Al2O3, дробление стеклокерамики с получением абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, и сортировку абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, с получением совокупности абразивных частиц конкретного номинального разряда, в которой по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц, по п.1.4. A method of producing abrasive particles, comprising the heat treatment of ceramics containing an amorphous material, with the conversion of at least part of the amorphous material containing Al 2 O 3 and non-Al 2 O 3 metal oxide, into glass ceramics, which contains Al 2 O 3 and other than Al 2 O 3 metal oxide, wherein at least part of the Al 2 O 3 is present in the form of alpha Al 2 O 3, crushing vitrified to obtain abrasive particles comprising a glass-ceramic, and sorting the abrasive particles comprising the glass-ceramic to obtain aggregate abrasive h ticles specific nominal discharge, wherein at least a portion of the abrasive particles is a plurality of abrasive particles according to claim 1. 5. Абразивное изделие, включающее связующее и совокупность абразивных частиц, в которой по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц по п.1.5. An abrasive article comprising a binder and a combination of abrasive particles, in which at least a portion of the abrasive particles is a combination of abrasive particles according to claim 1. 6. Способ шлифования поверхности, включающий использование абразивного изделия, включающего связующее и совокупность абразивных частиц, в которой по меньшей мере часть абразивных частиц содержит стеклокерамику, включающую отличный от Al2О3 оксид металла и кристаллы альфа Al2О3, причем по меньшей мере 80 мас.% стеклокерамики каждой частицы из данной партии вместе составляют Al2О3 и отличный от Al2О3 оксид металла по отношению к общей массе стеклокерамики, приведение в контакт по меньшей мере одной из абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, с поверхностью обрабатываемого объекта и перемещение по меньшей мере одной из приведенных в контакт абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, и поверхности контакта, приводящее к шлифованию по меньшей мере части поверхности абразивными частицами, содержащими стеклокерамику и находящимися в контакте с данной поверхностью.6. A method of grinding a surface, comprising the use of an abrasive product comprising a binder and a combination of abrasive particles, in which at least a portion of the abrasive particles contains glass ceramics comprising a metal oxide other than Al 2 O 3 and alpha Al 2 O 3 crystals, at least 80 wt.% Of the glass ceramics of each particle from a given batch together comprise Al 2 O 3 and a different metal oxide than Al 2 O 3 in relation to the total weight of the glass ceramics, contacting at least one of the abrasive particles containing glass ammonia, with the surface of the workpiece and the movement of at least one of the contacted abrasive particles containing glass ceramics, and the contact surface, resulting in grinding of at least part of the surface with abrasive particles containing glass ceramics and in contact with this surface. 7. Совокупность абразивных частиц конкретного номинального разряда, имеющая по меньшей мере часть абразивных частиц, которая представляет собой совокупность абразивных частиц, включающих стеклокерамику, содержащую отличный от Al2О3 оксид металла и кристаллы альфа Al2О3, причем средний размер кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, не превышает 1 мкм.7. A collection of abrasive particles of a particular nominal discharge having at least a portion of abrasive particles, which is a collection of abrasive particles comprising glass ceramics containing a metal oxide other than Al 2 O 3 and alpha Al 2 O 3 crystals, the average crystal size being present in glass ceramics, does not exceed 1 micron. 8. Абразивное изделие, включающее связующее и совокупность абразивных частиц, в которой по меньшей мере часть абразивных частиц представляет собой совокупность абразивных частиц по п.7.8. An abrasive article, comprising a binder and a collection of abrasive particles, in which at least a portion of the abrasive particles is a collection of abrasive particles according to claim 7. 9. Способ шлифования поверхности, включающий использование абразивного изделия, включающего связующее и совокупность абразивных частиц, в которой по меньшей мере часть абразивных частиц содержит стеклокерамику, включающую отличный от Al2О3 оксид металла и кристаллы альфа Al2О3, причем средний размер кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, не превышает 1 мкм, приведение в контакт по меньшей мере одной из абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, с поверхностью обрабатываемого объекта и перемещение по меньшей мере одной из приведенных в контакт абразивных частиц, содержащих стеклокерамику, и поверхности контакта, приводящее к шлифованию по меньшей мере части поверхности абразивными частицами, содержащими стеклокерамику и находящимися в контакте с данной поверхностью.9. A method of grinding a surface, comprising the use of an abrasive product comprising a binder and a combination of abrasive particles, in which at least a portion of the abrasive particles contains glass ceramics comprising a metal oxide other than Al 2 O 3 and alpha Al 2 O 3 crystals, the average crystal size present in glass ceramics does not exceed 1 μm, bringing into contact at least one of the abrasive particles containing glass ceramics with the surface of the workpiece and moving at least one of the contacted abrasive particles containing glass ceramics, and the contact surface, resulting in grinding of at least part of the surface with abrasive particles containing glass ceramics and in contact with this surface.
RU2004102898/02A 2001-08-02 2002-08-02 Abrasive particles and methods of their production and application RU2303621C2 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US92253001A 2001-08-02 2001-08-02
US92252601A 2001-08-02 2001-08-02
US92252801A 2001-08-02 2001-08-02
US09/922,530 2001-08-02
US09/922,527 2001-08-02
US09/922,528 2001-08-02
US09/922,526 2001-08-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004102898A RU2004102898A (en) 2005-06-10
RU2303621C2 true RU2303621C2 (en) 2007-07-27

Family

ID=35834244

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004102897/02A RU2297397C2 (en) 2001-08-02 2002-08-02 Glass ceramics
RU2004102898/02A RU2303621C2 (en) 2001-08-02 2002-08-02 Abrasive particles and methods of their production and application
RU2004103076/03A RU2004103076A (en) 2001-08-02 2002-08-02 METHOD FOR PRODUCING AMORPHIC MATERIALS AND CERAMICS

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004102897/02A RU2297397C2 (en) 2001-08-02 2002-08-02 Glass ceramics

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004103076/03A RU2004103076A (en) 2001-08-02 2002-08-02 METHOD FOR PRODUCING AMORPHIC MATERIALS AND CERAMICS

Country Status (1)

Country Link
RU (3) RU2297397C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479409C1 (en) * 2009-03-11 2013-04-20 Сэнт-Гобэн Эбрейзивс, Инк. Coated abrasive tool and method of its fabrication
RU2539246C2 (en) * 2010-04-27 2015-01-20 3М Инновейтив Пропертиз Компани Shaped ceramic abrasive particles, methods for their obtaining and abrasive items containing them
RU2541262C2 (en) * 2013-04-15 2015-02-10 Василий Серафимович Колпаков Cermet grit
RU2540765C2 (en) * 2009-03-11 2015-02-10 Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен Molten mixture of grains of aluminium oxide and zirconium oxide
RU2586181C2 (en) * 2011-09-07 2016-06-10 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Abrasive machining of billet
RU2621085C2 (en) * 2012-04-04 2017-05-31 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Abrasive particles, method of obtaining abrasive particles and abrasive articles
RU2643004C2 (en) * 2013-09-30 2018-01-29 Сен-Гобен Серэмикс Энд Пластикс, Инк. Formed abrasive particles and methods of their production
RU2654222C1 (en) * 2017-07-18 2018-05-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method for obtaining aluminium-erbium ligature

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20072385A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-20 Metco S R L NEW DYES FOR DIGITAL PRINTING ON CERAMIC MATERIALS, NEW PROCEDURE FOR DIGITAL PRINTING ON CERAMIC MATERIALS USING CERTAIN DYES AND CERAMIC MATERIALS OBTAINED THROUGH THE NEW PRINTING PROCEDURE
EP2692311B1 (en) * 2012-08-03 2016-06-22 3M Innovative Properties Company Dental blank comprising a pre-sintered porous zirconia material , process of its production and dental article formed from said dental blank
RU2502526C1 (en) * 2012-11-28 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Implant coating of titanium and its alloys, and method for preparing it
RU2515507C1 (en) * 2012-12-24 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Resistive composite
RU2534229C2 (en) * 2013-02-19 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Composite based on aluminosilicate glass ceramics and method of obtaining thereof (versions)
RU2540753C1 (en) * 2013-10-31 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Searching method of new crystalline compounds in glass-forming eutectic oxide systems, which are crystallised in powder
FR3025810B1 (en) * 2014-09-12 2016-12-09 Herakles PROCESS FOR PRODUCING A FIBROUS STRUCTURE
RU2671550C1 (en) * 2017-07-10 2018-11-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН) Method for obtaining optically transparent ceramics based on lutetium oxide

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479409C1 (en) * 2009-03-11 2013-04-20 Сэнт-Гобэн Эбрейзивс, Инк. Coated abrasive tool and method of its fabrication
RU2540765C2 (en) * 2009-03-11 2015-02-10 Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен Molten mixture of grains of aluminium oxide and zirconium oxide
US9573250B2 (en) 2010-04-27 2017-02-21 3M Innovative Properties Company Ceramic shaped abrasive particles, methods of making the same, and abrasive articles containing the same
RU2539246C2 (en) * 2010-04-27 2015-01-20 3М Инновейтив Пропертиз Компани Shaped ceramic abrasive particles, methods for their obtaining and abrasive items containing them
RU2586181C2 (en) * 2011-09-07 2016-06-10 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Abrasive machining of billet
RU2621085C2 (en) * 2012-04-04 2017-05-31 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Abrasive particles, method of obtaining abrasive particles and abrasive articles
US9771504B2 (en) 2012-04-04 2017-09-26 3M Innovative Properties Company Abrasive particles, method of making abrasive particles, and abrasive articles
US10301518B2 (en) 2012-04-04 2019-05-28 3M Innovative Properties Company Abrasive particles, method of making abrasive particles, and abrasive articles
US11634618B2 (en) 2012-04-04 2023-04-25 3M Innovative Properties Company Abrasive particles, method of making abrasive particles, and abrasive articles
US11905451B2 (en) 2012-04-04 2024-02-20 3M Innovative Properties Company Abrasive particles, method of making abrasive particles, and abrasive articles
RU2541262C2 (en) * 2013-04-15 2015-02-10 Василий Серафимович Колпаков Cermet grit
RU2643004C2 (en) * 2013-09-30 2018-01-29 Сен-Гобен Серэмикс Энд Пластикс, Инк. Formed abrasive particles and methods of their production
RU2654222C1 (en) * 2017-07-18 2018-05-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method for obtaining aluminium-erbium ligature

Also Published As

Publication number Publication date
RU2297397C2 (en) 2007-04-20
RU2004103076A (en) 2005-06-27
RU2004102898A (en) 2005-06-10
RU2004102897A (en) 2005-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4955192B2 (en) Glass-ceramic
JP5623488B2 (en) Al2O3-rare earth oxide-ZrO2 / HfO2 material and method for producing and using the same
JP4641184B2 (en) Method for producing amorphous and ceramic materials by melt spinning
JP4194489B2 (en) Abrasive particles and methods of making and using the same
US20040148868A1 (en) Methods of making ceramics
JP2006513967A (en) Method for producing glass ceramic particles
JP2007505814A (en) Method for producing ceramics comprising Al2O3, REO, ZrO2 and / or HfO2, Nb2O5 and / or Ta2O5
RU2303621C2 (en) Abrasive particles and methods of their production and application

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090803