TW380122B - Modified sol-gel alumina abrasive grit composition - Google Patents

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五、 發明説明 A7 B7 經濟部中央操準局員工消費合作社印製 發明背景. P本發明係有關於鋁質磨料，特別是有關於具改良研磨性 遮之溶膠-凝膠氧化鋁磨料^ .溶膠-凝膠氧化銘磨料通常係由阿法⑷氧化銘前驅物-該 :驅物通常是，但非主要是斜鋁石（Boehmite)_之溶膠或凝 如烘乾；將烘乾之凝膠打碎成所要尺寸之粒子；然後再將 21燒至足夠尚之溫度使其變成阿法氧化鋁型態而製成。 間單的溶膠-凝膠方法已説明於例如美國專利第4,314,827 號，4,^ 18,3 97號；4,881，951號及英國專利申請案第 2,〇99,〇12號。 · 、在一特罝之溶膠-凝膠方法型態中，阿法氧化鋁前驅物係 以具有與阿法氧化鋁本身相同之結構及儘可能接近之晶袼 參數又物質予以接種（seeded)。„晶種"（seed)係以儘可能細 碎之型恶加入，且均勻分散於整個溶膠或凝膠中。它可— 開始就加入，或可就地形成。晶種之作用係爲使整個前驅 物在遠比热晶種存在所需更低之溫度下，均勻發生阿法型 態 < 轉形。這-過程會產生其中個別阿法氧化銘結晶（亦 即，具有實質相同結晶定向而與相鄰結晶由高角度粒子界 1隔開之區域）大小非常齊-且直徑幾乎全是次微米之結晶 蛣構。適當的晶種包括阿法氧化鋁本身，還有其他化合物 如阿法氧化鐵，一氧化鉻、鈦酸鎳，及眾多其他化合物， 其η曰格參數與阿法氧化鋁十分相似能有效使前驅物在無此 種晶種存在時通常發生轉化之溫度以下產生阿法氧化鋁。 此種接種溶膠•凝膠之方法已説明於美國專利第4,623,364 ; 本纸張尺度賴 (请先閲讀背面之注意事項再填窝本頁} ----— —訂---- — j · 4- 2 經濟部中央梯準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（ 4,744,802 ； 4,954,462 ： 4,964,883 ； 5,192,339 ； 5,215,551 ;5,219,806及其他許多。 這一方面的許多專利都將焦點放在添加物之使用，以改 良粒子之性質，特別是硬度。許多這些添加物似乎都是配 合氧化.铭作爲氧化铭結晶或粒子界面内尖晶石或磁錯酸鹽 結構之結晶成長改良劑或產生劑。被排除在外的唯一金屬 氧化物爲鹼金屬’其自這—方面之最早專利開始，一直被 認爲是對溶膠-凝膠氧化鋁磨料之性能有害。其中一個例 外是美國專利第5,190,567號，其告知氧化鋰令人驚異的被 發現能有效產生微細微結構。 發明之一般説明 本發明之一方面提供一種包含約〇〇1至約2重量％由氧化 麵，氧化铯及其混合物所組成之族群中所選出之氧化物之 溶膠-凝膠氧化鋁磨粒。 本發明之另一方面是提供一種溶膠_凝膠氧化鋁，其包含 約0,1至約20%由氧化鎂及氧化錐及其混合物所組成之族群 中所選出之氧化物，及約0·01至約2重量0/〇由氧化铷、氧化 铯及其混合物所組成之族群中所選出之氧化物。 本發明之再一方面爲溶膠-凝膠氧化鋁是接種溶膠-凝膠 ，化鋁且包含約2至約10%氧化鎂及約〇 〇5至約i重量％由 軋化鈿、氧化铯及其混合物所組成之族群中所選出之氧化 物。 2溶膠凝膠氧仙是接種氧化㈣，所用晶種較佳爲阿 法軋化鋁。晶種實際上應儘可能細碎，以使一定重量之# -5 本紙張尺錢用悄 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _______B7 , 五、發明説明（3 ) 種達成最大可能數量之成核位置。一般是選擇小於〇1微 米，更佳小於約〇.〇5微米之晶種《若氧化鋁之污染不是問 題，則也可使用阿法氧化鐵，或在加熱時會產生氧化物之 物質，如美國專利第4,954,462號所用之”含水鐵聚合物„ (hydrous iron polymer) ’其在加熱時會輕易產生非常知碎 之晶種。 本發明溶膠-凝膠氧化鋁磨料中氧化如、氧化绝及其混人 物之總存在量可自約〇.〇1至約2%、較佳自約0 03至約1%、 最佳自約0.05至約0.5%，以磨料粒子中氧化鋁之總重量爲 準0 據發現，氧化铷或氧化绝在與氧化鎂同時存在時效果特 別妤。氧化巍最常以尖晶石之型態存在，且其總量，以 Mgo計算，可爲約0.1至約20%、更佳約〇·5至約15% ,以磨 料粒子.中氧化鋁之總量爲準。 較佳具體例之説明 本發明現將以本發明範圍内之某些調配物加以説明。然 而，這些調配物不應被視爲對本發明之主要範圍有任何必 要之限制。 實例1(比較) 在羅斯（Ross)混合機中，將7,〇〇〇克斜鋁石（可自（Condea 公司購得商品名”Dispenil”者）與50,000克去離子水及2 333 克6 °’b固形物之阿法氧化銘顆粒（表面積約12 0 m 2 /克水衆體 混合。在眞空下，將分散體繼續混合。在此攪拌之分散體 中加入40Ό克70%硝酸在50,000克去離子水中之溶液，並繼 -6 - 1本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） " (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ------- --B7 1 五、發明説明（4 ) 續攪拌10分鐘，之後加入1781克硝酸鎂六水合物在1〇,〇〇〇 克去離子水中之溶液，接著再攪拌15分鐘。撥拌結束後， 分散體即呈凝膠狀。 在9CTC·下，將約17,275克之此凝膠烘乾2_3天，然後在 12 5 C下烘乾至凝膠變乾及變脆。然後，將烘乾之凝膠粉 辞成直徑約0.6至約1.2mm，然後在裝有直徑约15cin，長度 約2 1 ocm，熱區長度約丨5Cm之碳化矽管之直接預加熱旋轉 爐中燒製。管子與水平成約6。之傾斜，並以約丨2rpm轉動 。粒子在爐中爆開，同時密實化至密度約3.87克/(^。 實例2 . 完全依照實例1之配方，但先將25.2克之5%硝酸釦溶液 與1 7，2 7 5克之凝膠混合後再烘乾。 實例1及2所得磨料粒子以驗酸:樹脂固定住之塗覆磨料結 構測試磨蝕性質。二次試驗之結果列示於以下表i。 表 1 試驗-1 試驗-2 磨削克數 相對性能 磨削克數 相對性能 實例1 (比較） 5.98 100% 6.07 100% 實例2 (本發明） 8.39 1 4 0 % 8.3 1 1 3 7 % 將900kg水加至混合槽中，並將u 8kg含4重量％阿法氧化 鋁晶種（BET表面積爲約12〇m 2 /克）之水漿體和5 6 7 k g斜鋁 石（可自Condea公司購得商品名”Disperar者）及40.5kg 21% 膏例3 (比較） -一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-------------—^— A7 B7 五'發明説明（5 ) 碑酸一起加入。然後，將混合物以高速分散器葉片混合， 並抽出氣泡。混合物之pH爲約4。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 為後’將此分散體以1〇·6升/分之速度.；和0.6升/分之 21¾碎酸一起通入線上均質器予以均質化。將所得凝膠烘 乾’輾輪壓碎，並在預熱旋轉爐中於約13〇〇°c下燒結約1〇 分鐘。將此物料篩選至5〇T粒度，以塗覆之磨料產物測試（ 見以下表2)。 實例4 在羅斯混合機中，將14,850克Condea"Disperar在 1〇〇,〇〇〇克去離子水中之分散體與4950克6%固形物之阿法 氧化鋁（BET表面積爲約i 2〇m2 /克）漿體混合。將分散體保 持在眞空下並一邊繼續攪拌。將1060克70%硝酸在10,000 克去離子水中之溶液，然後將3,778克硝酸鎂六水合物在 30,000克去離子水中之溶液加入，接著加入20·60克硝酸铷 在10,000克去離子水中之溶液，並再加入20,000克去離子水 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 此一分散體呈溶膠-凝膠狀並將此分散體再混合5分鐘後 予以烘乾。然後將此烘乾凝膠打碎至小於0.5至1 cm碎粒， 再在裝有直徑15cm，長215cm，熱區長約61.6cm且與水平 成6 °傾斜之碳化矽管並以約I2rpm旋轉之預加熱旋轉爐中 ，於約133CTC下燒製。燒成之粒子密度大於3.8克/cc，且 係由直徑小於0.2微米（以平均截斷法測得）之結晶所構成。 將粒子篩選至50T粒度，並用以製造塗覆磨料產物° 實例3及4之產物之磨蝕性能，以每平方米含590克粒子 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 五、發明説明（ 6
相對性 ------ J_〇J〇^% __L4 6% ，長150cm，寬6.25cm之砂帶形式 醛樹脂及漿料塗料固定。 、.粒子係以驗 以線速度900表面米/分之固定力 下，測試砂帶。磨削時間爲4分鐘，=::含水冷卻劍 棒，以6.75kg之力量頂住砂帶。測 〜料爲不銹鋼 之總克數。 〜量此-試驗中鋼被磨削 表2
(請先閱读背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 製備與實例1(比較）製備者相似之粒子，但在凝膠烘乾並 燒成磨料粒子之前，以25.5克之5%硝酸铷溶液與17275克 之凝膠混合。其他各方面之程序則相同。 以塗覆之磨蝕試驗器具-其中粒子（-45 + 5〇目）係藉酚醛樹 脂及漿料塗料維繫-比較根據實例丨，3及5方法製成之顆粒 之研磨性能。每一種均加含有KBF4之過襞料塗料。每一 情形之粒子、樹脂，漿料及過漿料塗料之用量皆相同。使 用試驗器具，以水基冷卻劑磨削304不鎊鋼，並繼續研磨 至不再測出有磨削物爲止。測量每一情形之磨削鋼量。所 得結果列示於以下表3。 訂 ----·-·--------- 樣本 磨削克數 實例3 (比較） 74 實例4 -------- 107 實例5 9 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ύ8^122 五、發明説明（7 ) 表3 實例 添加物 磨削克數 相對性能 3(比較） - 4.74 1 0 0 % 1 (比較） MgO 6.06 1 2 6 % 5 (本發明） M g 〇 + R b 2 〇 8.39 1 1 7 7% 仗以上數據’很清楚地可以看出，添加氧化知所得改良 非常顯著’且根據本技藝所知敎示，完全無法預測。 貫例6 再根據本發明製備一產物：將14,85〇克c〇ndea之 ”DiSperal”斜鋁石與1〇〇,〇〇0克去離子水在羅斯混合器中混 合。在此混合物中加入4,959克6〇/〇固形物之阿法氧化鋁晶 種（表面積約120m2/克）漿體。在混合物保持眞空繼續欖拌 之同時，將1，060克70%硝酸在1〇,〇〇〇克去離子水中之溶液 加入，接著再攪拌混合10分鐘。然後，將3778克硝酸鎂六 水合物在30,000克去離子水中之溶液加入，並再繼續混合 15分鐘。其次加入20.60克硝酸礙^在1〇,〇〇〇克去離子水中之 溶液，接著再加入20,〇〇〇克去離子水再混合1〇分鐘。然後 將此混合物烘乾，並將烘乾之凝膠打碎至直徑爲〇 5至 1.0cm之顆粒，然後在實例4所述之旋轉爐中燒製。所得燒 成粒子之密度大於3_80克/cc，且包含結晶大小小於約〇 2 微米（以平均截斷法測得）之阿法氧化鋁晶粒。將粒子篩選 至50T粒度，並用以製造塗覆砂幣，然後用以在固定力量 模式试驗中研磨304不銹鋼。砂臀在固定力量爲I?5k下 __ -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x797^^---~-________ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部t央標準局員工消費合作社印製 ^^122 a? B7 五、發明説明（8 ) 用於磨削鋼20分鐘時，係使用含水冷卻劑。測量此段時間 結束時被磨削之綱總量。 使用相同技術製造相同之砂帶，但使用實例3所述方法 製造之顆粒。結果列示於表4。 表 4 1 t m 添加物 磨削克數 相對性能 3(比較） 2 1 8 1 0 0 % 6 (本發明） MgO+Rb2〇 3 5 4 1 6 6 % 實例7 將110,000克去離子水加至羅斯混合機中，接著再加入 3,960克6°/。固形物之阿法氧化鋁（表面積爲約ι2〇ηι2/克）晶 種漿體。一邊將此混合物混合，—邊將14,850克C〇ndea公 司之Disperal加入。在眞空下繼續攪拌5分鐘。然後，將 1，060克70%硝酸在10,000克去離子水令之溶液加入，並在 眞空下繼續攪拌再10分鐘。然後，將3,778克硝酸鎂六水 合物在10,000克去離子水中之溶液加入，並在眞空下繼績 攪拌15分鐘左右。最後，將2〇49克硝酸絶在5,〇⑽克去離 子水中足溶液加入，同時一邊在眞空下混合5分鐘。钬後 ’將所得凝膠烘乾，並將其打碎成0.5至lcm碎片，並直接 加至熱區維持於1383。<：之預熱旋轉爐中。爐内包含直徑 15cm，長度21 5cm，熱區約60cm之碳化矽管。管子以約 12rpm轉動，並與水平成約6。傾斜。 * · 所得顆粒（-45 + 50目）以塗覆之磨蚀技術，對實例3^( ____ -11- 本紙張尺度適财關(eNS丨7Ίτ〇^^57~~— _________ (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) lr ^〇Q122 a? B7 五、發明説明（9 ) 兩者均爲比較用）所製成之顆粒進行評估。結果顯示於以 下表5。 表 5 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 實例 添加物 磨削克數 相對性能 3 (比較） 4.7 4 10 0% 1(比較） MgO 6.06 1 2 6 % 7(本發明） MgO+CS2〇 7.9 1 1 16 7 % -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

  1. Κ··:·. η"Γ :一 0. 專Η
    ABCI D8 、申請專利範圍 SBQ22.2 2 ..8,.·3··"'*'^1·11·1· 經濟部中央標隼局員工消費合作社印震 4 6 種溶膠-凝膠氧化館磨料組成物，其包含〇.〇〗.至2重量 /〇自氧化杂、氧化铯及其混合物所組成之族群中所選出之 鹼金屬氧化物。 根據申請專利範圍第1項之磨料组成物 種溶膠·凝膠氧化鋁。 根據申請專利範園第1項之磨料組成物 物為氧化4如。 一種接種溶膠-凝膠氧化艇磨料組成物 量％之氧化咖及0.5至15重量％之氧化鎂 一種接種溶膠-凝膠氧化鋁磨料組成物， 重量％之氧化麵及0.5至15重量％之氧化鎂 根據申請專利範園第丨項之磨料組成物，其係用於一種黏 結磨料中。 一種黏結磨料，根據申請專利範圍第5頊之磨料組成物， 其係用於一種黏結磨料中。 根據申請專利範圍第！項之磨料組成物’其係用於一種塗 覆磨料中。 & 根據申請專利範園第5項之磨料组成物，其係用於一種塗 覆磨料中。 、土 其中氧化鋁為接 其中鹼金屬氧化 其包含0.03至1重 其包含0.05至0.5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规I f、 Ts ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
    Κ··:·. η"Γ :一 0. 專Η
    ABCI D8 、申請專利範圍 SBQ22.2 2 ..8,.·3··"'*'^1·11·1· 經濟部中央標隼局員工消費合作社印震 4 6 種溶膠-凝膠氧化館磨料組成物，其包含〇.〇〗.至2重量 /〇自氧化杂、氧化铯及其混合物所組成之族群中所選出之 鹼金屬氧化物。 根據申請專利範圍第1項之磨料组成物 種溶膠·凝膠氧化鋁。 根據申請專利範園第1項之磨料組成物 物為氧化4如。 一種接種溶膠-凝膠氧化艇磨料組成物 量％之氧化咖及0.5至15重量％之氧化鎂 一種接種溶膠-凝膠氧化鋁磨料組成物， 重量％之氧化麵及0.5至15重量％之氧化鎂 根據申請專利範園第丨項之磨料組成物，其係用於一種黏 結磨料中。 一種黏結磨料，根據申請專利範圍第5頊之磨料組成物， 其係用於一種黏結磨料中。 根據申請專利範圍第！項之磨料組成物’其係用於一種塗 覆磨料中。 & 根據申請專利範園第5項之磨料组成物，其係用於一種塗 覆磨料中。 、土 其中氧化鋁為接 其中鹼金屬氧化 其包含0.03至1重 其包含0.05至0.5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规I f、 Ts ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
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