[发明专利]具有烧结外表面的α氧化铝基磨粒

说明书

发明的领域

本发明涉及具有烧结外表面的α氧化铝基磨粒。该磨粒可以被结合到磨料制品如粘结磨料(如砂轮)、砂布和非织造磨料中。

相关技术的描述

几世纪来，磨粒曾被用于磨料制品中。本世纪中的通用或常规磨粒曾是熔凝氧化铝。熔凝氧化铝一般用如下方法制成：将氧化铝原料加热到熔融状态后，迅速将熔融态材料冷却成熔凝氧化铝。然后将熔凝氧化铝粉碎并筛分得到所需的磨料粒度分布。在粘结磨料业中该分布称为“粒度”，在砂布业中它被称为“级数”。

在1980年初，一种新型的磨粒被商业化。这种磨粒是用包括烧结步骤的溶胶凝胶法制成，而不是用熔凝法制成。这种由溶胶凝胶制成的磨粒公布在如美国专利No.4,314,827和4,518,397(Lei-theiser等)中。Leitheiser等揭示的溶胶凝胶法包括如下步骤：(1)制备含一水合氧化铝和至少一种改性剂前体的悬浮液；(2)使悬浮液成凝胶；(3)干燥成凝胶的悬浮液；(4)将干燥的成凝胶悬浮液粉碎成颗粒；(5)煅烧所得颗粒；(6)例如在回转窑中将所得颗粒烧结成磨粒。Leitheiser等揭示迅速烧结磨粒是优选的。

虽然回转窑一般适合于烧结由溶胶凝胶形成的磨粒，但这种窑不能很好地适于烧结非常细小的磨粒(即粒度小于约30微米的磨粒)。当回转窑中烧结细小的磨粒前体时，这些磨粒前体会在烧结前被吸到窑的排气系统中。或者，一些细小的颗粒会淀积并最后粘接(或烧结)在窑壁和/或加热元件上。这种颗粒在窑壁上的淀积在烧结窑中造成不必要的阻塞。另外，在加热元件上的淀积会使比较贵重的加热元件老化或过早损坏。

解决这个制造烧结细小磨粒问题的方案曾是烧结粒度明显大于所需尺寸的磨粒，然后将烧结的磨粒粉碎成粒度更小的磨粒。

发明的概述

本发明提供一种规定标称级的磨粒，所述的磨粒的粒度分布为细到粗和中等粒度(即该分布的中等值位于平衡值左右)，所述的粒度小于40、(30、25、20、15或甚至10)微米。其中至少一部分规定标称级的磨粒是许多具有烧结外表面的烧结、多晶陶瓷、α氧化铝基磨粒。优选的有烧结外表面的α氧化铝基磨粒包括：

(a)α氧化铝晶体

(b)分布在α氧化铝晶体间的铝酸盐片晶(优选为磁性铝酸盐片晶)。

另一种优选的烧结、结晶陶瓷、α氧化铝基磨粒包括：

(a)α氧化铝结晶

(b)分布在α氧化铝晶体间的铝酸盐片晶(优选为磁性铝酸盐片晶)。其中外层区域(即接近于磨粒边缘表面的区域)包括平均尺寸比内层区域(即接近于磨粒中心的区域)片晶粒度更大的片晶。

一种制备本发明烧结磨粒的方法包括如下步骤：

(a)提供未烧结的磨粒前体；

(b)提供包括非回转窑的烧结设备，该非回转窑包括

确定烧结室内表面的壁装置(wall means)，所述内表面包括一般为平面支承面，所述的壁装置具有(i)通过壁装置和内表面将未烧结的磨粒前体送到烧结室中支承面的供料口，和(ii)通过壁装置将烧结的磨粒从烧结室中排出的卸料口。

有推进面的推板，

将推板安装在窑上的装置，以使该推板在与支承面分离的第一位置和推进面接近于卸料口的第二位置间作相对运动，当推板在第一位置和第二位置间移动时，所述的推进面沿支承面移动；

将推板从第一位置移动到第二位置的装置；

(c)将烧结室加热到约1000—1600℃(优选为1200—1500℃，更优选为1350—1450℃)的温度；

(d)通过供料口将大量未烧结的磨粒前体送到烧结室中的支承面上；

(e)让未烧结的磨粒前体在烧结室中加热至足以形成烧结磨粒的温度和时间；

(f)将推板从第一位置移动到第二位置，而使烧结的磨粒移动到卸料口，并从烧结室中排出烧结的磨粒。

该窑最好还包括一个适于关闭卸料口的闸门和将该闸门安装在窑上的装置，以使该闸门在关闭卸料口的关闭位置和远离卸料口的开启位置间移动。

优选的方法特别适合于制造粒度小于30、25、20、15或甚至10微米的烧结磨粒。另外，一般在烧结过程中会收缩的未烧结磨粒前体的粒度使得烧结时所产生的烧结磨粒具有所需的粒度。为了制成粒度小于30微米的烧结磨粒，未烧结磨粒前体的粒度最好小于30、25、20、15或10微米。