[发明专利]制造陶瓷磨料的方法及用此方法制成的材料

说明书

本发明涉及磨料的一些制造方法。磨料是由一种母体金属和气状态的氧化剂进行氧化反应而生成，并粉碎成具有研磨能力的陶瓷或陶瓷复合材料的颗粒。本发明还涉及用此方法所生产的这些材料。

近年来，对磨料制造工艺的进展和制造高质量及特种磨料的兴趣日益增加。本发明的目的就是提供一种新型的性能良好的磨料。它的特点是脆性小，通过粉碎成一定粒度的颗粒后可用特定的方法制成由陶瓷或陶瓷复合体构成的部件或板块。

按照本发明提供的制造磨料方法的特点是从一种多晶陶瓷材料粉碎成磨料颗粒，而这种材料中主要含由一种母体金属前体与气相氧化剂进行氧化反应所生成的物质，以及一种或多种任选的金属组分，例如一些未被氧化的母体金属组分。根据需要，可将陶瓷复合物制成含有多晶陶瓷反应生成物和加入的一种或多种填充物，以提高研磨性能或降低制造成本。下面将进行详细介绍。

一般来说，按照本发明制造陶瓷磨料的方法中，将母体金属在气相氧化剂存在的环境中加热到高于金属熔点而低于氧化反应生成物熔点的温度，以形成一种熔融的母体金属体。母体金属熔化后，所形成的熔体与气相氧化剂进行反应而生成氧化反应产物。这种氧化反应产物至少部分保持与熔融的母体金属及气相氧化剂接触并在它们之间扩散开。在操作温度范围内，熔融的母体金属将透过已形成的氧化生成物移向气相氧化剂。当熔融的母体金属在气相氧化剂与已生成的氧化产物之间的界面上与气相氧化剂接触时，它就会被氧化而使氧化产物层增长或发展较厚的氧化产物层或形成氧化产物体。这一过程将持续一段时间以满足陶瓷体的生成。根据需要，取决于磨料的最终使用目的，可以使氧化反应过程持续足够的时间，基本上将母体金属完全消耗，使陶瓷体中所含能互相连接的金属减少到最低限度。这种陶瓷体可以用例如冲击磨，辊磨，旋转磨或根据磨料的最终用途选择其它常用的粉碎技术粉碎到所需的颗粒度。回收粉碎后的陶瓷材料。获得的陶瓷材料中所含磨料颗粒主要组分为氧化反应生成物和任选的一些金属组分，例如母体金属的未氧化组分。

在本发明一种优选实施方案中，在制造陶瓷复合体时将一种可渗透的物料或由填料组成的集料放在母体金属的附近或与母体金属接触处，这种物料可预先制成一种坯的形状。这样以使得母体金属氧化时形成的生成物可以渗入并埋藏至少一部分填料。母体金属也是按照前面描述的方法加热。让母体金属与气相氧化剂之间的氧化反应持续足够长时间，使氧化反应生成物增长时能渗入或通过至少一部分填充物料。这样就制成了以氧化生成物为陶瓷基体的复合物，它包含有填料，还有任选的一种或几种金属组分。制成的陶瓷复合物也是用按照上面讨论过的常用方法粉碎成需要的粒度并进行回收。获得的物料中含有的微复合磨粒颗粒主要由母体金属与气相氧化剂氧化反应的生成物，填料及任选的一种或几种金属组分构成。

陶瓷或陶瓷复合体按照前面所述方法制成后，先冷却，再破碎或研磨以制成一种磨料颗粒。颗粒细度由制品的最终用途决定。因此，粉碎方法也是根据要求的颗粒细度以及陶瓷体的组成进行选择。粉碎方法及粒度分级为大家所熟悉，本质上，不属于本发明的问题。一般设想是先用式破碎机或锤式破碎机将物体粗碎成约1/4英寸到1/2英寸（即6～13毫米）大小，然后在冲击式粉碎机中粉碎到约8～100目（1.5～0.12毫米）细度或更细些。磨料还要用典型的方法进行筛分以获得所要求的粒度等级。

制成的磨料特点是它的韧度，低脆性或高耐用性。用本发明的方法制成的一种优选磨料反应产物的微复合物，所以形成陶瓷体的粉碎状态，因此制成的陶瓷体经过压碎或研磨，无论粒度上变得怎样细，得出的磨料颗粒都含有作为整体结合材料的陶瓷基质和填料组分。

本发明所制成的颗粒状磨料可在任何一种研磨技术方面使用。例如：作为松散的磨料用来抛光，研磨或喷砂等。如果需要的话，可将这种磨料作为涂层涂布在研磨工具上或结合在砂轮上使用。后一种用途中是将磨料颗粒用适合的胶粘剂，如树脂，玻璃，金属或其它种陶瓷粘结而制成例如砂轮。前一种则是将磨料颗粒与适当的附着助剂混合涂布在例如纤维编织物，布料，纸版之类的底片或基体上。本发明制成的磨料可作为研磨工具的唯一磨料，也可与其它磨料或没有研磨作用的物料相结合来改善其性能或降低制造成本。