新型陶瓷刚玉磨料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102775135A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102775135A(43)申请公布日2012.11.14(21)申请号201210239271.3(22)申请日2012.07.11(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人朱玉梅翟学霞李志宏(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人马锋(51)Int.Cl.C04B35/10(2006.01)C04B35/622(2006.01)C09K3/14(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书33页页(54)发明名称新型陶瓷刚玉磨料(57)摘要本发明公开了一种新型陶瓷刚玉磨料，其原料组分及其重量百分比含量为Al2(SO4)3·18H2O98.20%～99.50%，添加剂1.80%～0.50%；所述添加剂为Ba(NO3)2、TEOS、H3BO3，其各占添加剂的重量百分比含量为0%～80%Ba(NO3)2，30%～94%TEOS，0%～25%H3BO3。本发明采用溶胶-凝胶的湿化学方法和高温煅烧，于1250℃～1400℃烧成。本发明的添加剂来源广泛，烧结温度大幅度降低，显微结构均匀致密，抗压强度达47.4N，是普通电熔刚玉磨料的3倍，冲击韧性是普通电熔刚玉磨料的2~2.5倍，砂轮金属磨出率比普通刚玉砂轮提高50%以上。CN102753ACN102775135A权利要求书1/1页1.一种新型陶瓷刚玉磨料，其原料组分及其重量百分比含量为Al2(SO4)3·18H2O98.20%～99.50%，添加剂1.80%～0.50%；所述添加剂为Ba(NO3)2、TEOS、H3BO3，其各占添加剂的重量百分比含量为0%～80%Ba(NO3)2，30%～94%TEOS，0%～25%H3BO3。上述新型陶瓷刚玉磨料的制备方法，是采用溶胶-凝胶的湿化学方法和高温煅烧，具体步骤如下：（1）采用Al2(SO4)3·18H2O为原料，溶于水后过滤去除杂质，配成0.5%~0.6%摩尔/升的Al3+的水溶液；（2）在步骤（1）的水溶液中加入事先配好的氨水并搅拌使其凝胶化或沉淀，然后经抽滤、洗涤获得Al(OH)3湿凝胶；（3）将相应量的添加剂溶于水后加入到Al(OH)3湿凝胶中经球磨混匀；然后将混匀的含有添加剂的Al(OH)3混合物经过60℃干燥，并进行筛分和分级；（4）将步骤（3）已经筛分和分级的待烧磨料在1250℃～1400℃的条件下煅烧，待烧成冷却后经过进一步的过筛分级，制得不同粒度的新型陶瓷刚玉磨料。2.根据权利要求1的新型陶瓷刚玉磨料，其特征在于，所述步骤（3）的干燥后的Al(OH)3固体颗粒为片状尖片状或者等积型，最终磨料颗粒形状可控。3.根据权利要求1的新型陶瓷刚玉磨料，其特征在于，所述步骤（4）的刚玉磨料颗粒内部的显微晶粒尺寸在100nm～200nm之间。2CN102775135A说明书1/3页新型陶瓷刚玉磨料技术领域[0001]本发明是关于研磨材料的，尤其涉及一种陶瓷刚玉磨料及其制备方法。背景技术[0002]刚玉作为一种有用矿物原料被人类利用的历史已久。早在人类的远古时期，原始人就已使用天然刚玉磨料来磨锐木质工具，骨头和燧石等。在应用天然磨料时，人们逐渐认识到，几乎所有的天然磨料都含有结晶氧化铝，并且起磨削作用的就是结晶氧化铝。基于这种认识，人们开始设法将含氧化铝的物质熔融制作成磨料。自从十九世纪末人造刚玉磨料的首次研制成功以来，在二十世纪取得了极快的发展和广泛的应用，成为国民经济中不可缺少的一类重要工业产品。由于刚玉磨料具有良好的机械性能、高温磨削稳定性及其加工对象的广泛性，因而一个世纪以来，刚玉材料得到了长足的发展，作为磨料磨具在汽车、机械制造、航空航天等诸多领域发挥着不可替代的作用。[0003]从人造刚玉开始工业化生产之后，出现了许多品种的刚玉磨料，基于磨料中含铝量的不同，可将刚玉磨料分为棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、黑刚玉等品种。然而以上刚玉磨料产品均是采用高温熔炼工艺制备而成。由于制备工艺的局限性，使得以这种工艺制成的磨料晶粒粗大，基本上都是大单晶组成，磨削性能较差。从而导致使用范围也带有局限性。由于现代制造业水平的提高，对加工产品的精度、加工质量、加工效率要求越来越高，从而对于刚玉磨料的要求也随之越高。也即刚玉磨料在向着能满足高速、重负荷、强力磨削和精密磨削的方向发展。然而由于氧化铝烧结扩散活化能比较高，难于烧结，而且在烧结的过程中晶粒容易长大，不易控制其晶态结构，国内相关研究及产业化进展缓慢。传统刚玉磨料采用电熔法制备，不仅耗能高，而且晶尺寸较大，晶粒尺寸一般为50μm左右。为了克服传统刚玉磨料制备工艺的局限性，满足不同性能的磨削应用需要，丰富刚玉磨料的性能，人