[发明专利]有研磨作用的熔合颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及含有氧化镁的熔合颗粒。本发明还涉及包含根据本发明的颗粒的研磨工具；以及涉及根据本发明的颗粒的制备方法。

背景技术

研磨工具通常根据构成它们的陶瓷颗粒的组成方式分为以下几类：游离磨料，其用于没有支持物的喷雾或悬浮液中；涂附磨料，其中颗粒被粘附于纤维、纸质或聚合物薄膜型的支持物上；以及粘合磨料，其以圆砂轮、杆状物等形式出现。

在粘合磨料的情况下，研磨颗粒和例如为酚醛树脂或玻璃状粘合剂的有机粘合剂压在一起，例如和含有氧化物的粘合剂，特别是和含有硅酸盐的粘合剂压在一起。这些颗粒必须自身具有良好的研磨机械性能，尤其是良好的不易磨损性和/或硬度，并且提供良好的与粘合剂的结合性(界面的强度)。

目前已有能覆盖大量应用和性能的各种种类的研磨颗粒。在氧化铝颗粒族中，以下几种根据应用而被特别区别开来：电铸氧化铝颗粒(刚玉)、电铸氧化铝-氧化锆颗粒以及用溶胶-凝胶法制备的氧化铝颗粒。

通过熔化原材料而合成的颗粒，被称为“熔合颗粒”，其提供了出色的品质/制备成本平衡。

在熔合颗粒范围中，US-A-3,181,939中公开了基于氧化铝和氧化锆的材料。这些颗粒一般包含10至60％的氧化锆、0至10％的添加剂，剩余部分是氧化铝。实际应用中，商业产品的氧化锆含量大约在25％左右，或者约为氧化铝/氧化锆低共晶体的值，其中氧化锆大约为42％左右，一般介于35至50％之间，如专利US-A-3,891,408中所描述的。

从EP 1 613 709中可知包含2.2％至6.5％的氧化镁、剩余部分为Al₂O₃的颗粒。这些铝的颗粒是通过熔化原材料制备的。这些熔化的液体接着被冷却，优选快速地进行冷却以利于形成精细的定向结构，例如通过如专利US-A-3,993,119中所述的用于在薄金属板间浇铸的装置进行冷却。冷却的材料最后被碾碎，例如通过辊轧机碾碎，接着被筛选并分类为一系列的粒度分布，或分为对应于精确标准如FEPA标准的“砂粒”。

US 4,126,429描述了基于氧化铝和氧化锆的熔合研磨颗粒，其包含1至2％的MgO。氧化锆含量介于22％和28％之间，且US 4,126,429解释一旦氧化锆含量低于22％，颗粒的性能就会降低。最佳的氧化锆含量被认为在25％左右。

一种熔化的研磨颗粒必须具有适合其应用的硬度和冲击强度和断裂强度之间的平衡。此平衡具体取决于待研磨的材料和研磨条件。

硬度对应于颗粒穿透入待研磨材料的能力，而冲击强度和断裂强度决定了通过微断裂达到颗粒研磨表面的重建的能力。

因此就有对提供一方面的硬度和另一方面的冲击和断裂强度之间新的平衡且更具竞争力的研磨用颗粒的持久需求。本发明的一个目的即满足这种需求。

发明内容

本发明涉及熔合颗粒，其具有以下化学分析成分，其中重量百分数是基于氧化物计算获得：

Al₂O₃：调整总量至100％

ZrO₂+HfO₂：16-24％；

MgO的量为(ZrO₂+HfO₂)/MgO重量比介于25至65；

其他种类：0-2％。

如在本说明书的剩余部分将更为详细描述的，根据本发明的颗粒同时具有良好的冲击和断裂强度以及良好的硬度。

根据本发明的熔合颗粒可以同时具有以下一种或多种特征：

ZrO₂+HfO₂的重量百分比含量优选地高于17.0％，优选高于18.0％和/或少于23.0％，优选少于22.5％。在制备成本作为一个重要参数的实施方案中，ZrO₂+HfO₂的含量优选地少于22.0％，优选少于20.0％。

(ZrO₂+HfO₂)/MgO重量比优选高于28，优选高于30，更优选高于35，或甚至高于40和/或少于60，少于55，少于50，或甚至少于47。

氧化镁的含量优选高于0.35％，优选高于0.40％和/或少于0.95％，少于0.90％，少于0.85％，少于0.80％，优选少于0.70％，更优选少于0.60％。