[发明专利]α-氧化铝基磨粒

说明书

发明的领域

本发明涉及含有铝酸盐片晶的α-氧化铝基磨粒。可以将该磨粒用在一些磨料制品如粘合磨料制品(如砂轮)、涂覆磨料制品以及非织造磨料制品中。相关工艺的描述

在磨料中使用磨粒已有几个世纪了。在本世纪中普遍使用的研磨颗粒是熔凝氧化铝。一般将氧化铝原料加热至熔融状态，然后快速冷却熔融物以制得溶凝氧化铝。然后将熔凝氧化铝粉碎，然后筛选得到要求的磨料粒径分布。该粒径分布在粘合磨料工业中被称为磨料粒度，在涂覆磨料工业中被称为磨料粒度级别。

在八十年代初，一种新型的磨粒应市了。这种磨粒是通过含有烧结步骤的溶胶凝胶方法，而非熔凝方法制得的。这种由溶胶凝胶制成的磨粒披露在如美国专利No.4,314,827和4,518,397(Leitheiser等人)中。Leitheiser等人披露的溶胶凝胶法的步骤包括：(1)制备一种含有氧化铝单水合物和至少一种改性剂前体的悬浮液；(2)使悬浮液凝胶化；(3)将凝胶化的悬浮液进行干燥；(4)将经干燥凝胶化的悬浮液粉碎形成颗粒；(5)将颗粒进行煅烧；(6)将颗粒烧结(例如在旋转炉中烧结)成为磨粒。

Leitheiser等人认为快速烧结较为适宜。

尽管回转窑通常适宜烧结由溶胶凝胶法制得的磨粒，但这种烧结窑不很适宜烧结很细的即小粒径的磨粒(即粒径小于约30微米的磨粒)。当细磨粒前体在回转窑中烧结时，在烧结前它会被吸入回转窑的排气系统。还会发生的是，一些这种小颗粒会沉积并最终粘合(或烧结)在炉壁和/或发热元件上。这种颗粒在炉壁上的沉积会导致在回转窑中产生不希望看到的阻塞现象。此外，在发热元件上的沉积会损坏较贵的发热元件，使之过早报废。

提供烧结细粒度磨粒的一个方法是先烧结形成比要求的磨粒大得多的磨粒，然后进行粉碎获得细粒度的磨粒。本发明的综述

本发明提供一种规定指明的标称粒度级别的磨粒，该磨粒的粒径分布范围由细至粗，其中位粒径(即粒径分布的中间值，大于该粒径的粒子数量和低于该粒度的粒子数量相等)高达40(30、25、20、15或甚至10)微米，此规定标称级别的磨粒至少有相当一部分是烧结了的、结晶陶瓷的α一氧化铝的磨粒，该α-氧化铝磨粒具有外表面(即磨粒外围的表面)、外部区域以及内部区域(即邻近磨粒中心的区域)，外部区域邻近外表面，此经烧结的晶状陶瓷α-氧化铝基磨粒包含：

(a)α-氧化铝微晶；

(b)分散在α-氧化铝微晶中的铝酸盐片晶(最好是磁铅石片晶)，分散在外部区域的片晶平均尺寸大于分散在内部区域的片晶平均尺寸。

本发明制备烧结磨粒的一个较好方法包括如下步骤：

(a)准备一种未烧结的磨粒前体物质；

(b)提供一个非回转窑式的烧结设备，它包括：

具有围成烧结室的内表面的器壁，该内表面包括有一般为平面的支撑表面，该器壁上有(ii)穿过器壁和其内表面的加料孔，以便未烧结的磨粒前体物质加至烧结室中的支撑表面上，(ii)穿过器壁装置和其内表面的出料孔以便从烧结室中排出经烧结的磨粒，

具有推动表面的推板，

将推板安装在炉子上的装置，该装置可使推板在第一位置(此时推板距支撑表面有一段距离)与第二位置(此时推板的推动表面邻近出料孔)之间相对移动，推板由第一位置至第二位置移动时，其推动表面沿着支撑表面移动，

使推板从第一位置向第二位置移动的装置；

(c)将烧结室加热至温度约为1000-1600℃(较好的约为1200-1500℃，最好约为1350-1450℃)；

(d)通过加料孔将许多未烧结的磨粒前体加入烧结室中达到支撑表面上；

(e)在一定的温度下在烧结室中对未烧结的磨粒前体物质加热，加热的时间应足以得到烧结的磨粒；

(f)将推板由第一位置移动至第二位置，使经烧结的磨粒被推到出料孔，由此从烧结室中排出烧结磨粒。

该烧结炉最好还含有一扇将出料孔关闭的闸门，以及将该闸门安装在烧结炉上的装置，该装置用于使门在关闭位置(闸门将出料孔关闭)和开启位置(闸门离开出料孔)之间移动。

这个较好方法特别适宜制备粒度小于30、25、20、15甚至10微米的烧结磨粒。另外，在烧结时一般会发生收缩的未烧结磨粒前体所具有的粒度应使烧结后最终得到的烧结磨粒具有要求的粒度。为使制得的烧结磨粒的粒度小于30微米，未烧结磨粒的粒度最好小于30、25、20、15或10微米。