[發明專利]一種α-氧化鋁基磨料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110283203.2
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN103013442A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 翟涵;劉海紅
• 申請（專利權）人: 魯信創業投資集團股份有限公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;C04B35/10;C04B35/624
• 代理公司: 山東舜天律師事務所 37226
• 代理人: 王俊紅

技術領域

本發明屬于α-氧化鋁陶瓷磨料顆粒及其制備方法領域，具體涉及一種低成本的α-氧化鋁基磨料及其制備方法。

背景技術

熔膠凝膠法制備陶瓷磨料的一般方法是用純凈的勃姆石與去離子水、晶種和硝酸混合生成均勻細膩的溶膠或凝膠，然后干燥，去除凝膠體中的水分，再把干燥的凝膠大顆粒破碎成比所需尺寸略大的顆粒，然后，在500℃～800℃溫度下煅燒，再在1300℃～1500℃溫度下煅燒5～60分鐘，形成氧化鋁的堅硬燒結體，燒結好的磨料顆粒密度一般大于3.5克/立方厘米，更好的大于3.8克/立方厘米，最好大于3.9克/立方厘米，硬度一般大于20Gpa。

純凈的勃姆石是一種粒度很細的粉狀物料，價格很高，用純凈的勃姆石制備的α-氧化鋁基陶瓷磨料的成本也很高，在制造陶瓷磨料時，純凈的勃姆石原料所占的成本比例最大，是構成陶瓷磨料價格的最主要部分。陶瓷磨料的價格是普通磨料價格15～30倍，雖然具有比普通磨料更優良的性能，但也嚴重影響了該種磨料的普及和應用，研究如何降低陶瓷磨料的制造成本，使陶瓷磨料得到更廣泛的應用，具有重要的意義。

多年來，為了提高氧化鋁基磨料的磨削性能，人們發明了各種辦法，如為了提高白剛玉的韌性和磨削性能，可在冶煉剛玉時添加氧化鉻、氧化釩和氧化鋯等金屬氧化物，也有通過快速冷卻的方法，使之形成微晶結構來提高韌性；或者兩者都用。這些方法在一定程度上提高了磨料的韌性和磨削性能，誕生了一些磨料的新品種，如鉻剛玉、鋯剛玉、釩剛玉微晶剛玉等等。但這些性能的提高還不是很大，在磨削上帶來的好處有限。上世紀80年代，人們發明了溶膠凝膠法生產微晶陶瓷磨料的工藝，如美國專利No.4314827。一般是用勃姆石為原料，利用溶膠凝膠技術，制成氧化鋁的溶膠凝膠，然后干燥、破碎、燒結，成為具有亞微米結構的陶瓷磨料。由于具有細微的晶體結構，其晶粒大小比傳統意義上的微晶剛玉要小得多，再加上陶瓷磨料是破碎以后燒結，避免了普通電熔剛玉破碎時造成的微裂紋，使得溶膠凝膠法制造的陶瓷磨料具有極優良的磨削性能。后來，人們為了進一步提高陶瓷磨料的技術質量性能，又進行了許許多多的工作，如在制備溶膠時加入晶種，既可降低燒結溫度，又使陶瓷磨料的晶粒尺寸進一步縮小，從而提高了產品的磨削性能，如美國專利No.4623364；還有在制成干燥凝膠后，先進行低溫煅燒，然后用鎂、鈷、釔、稀土元素等的硝酸鹽溶液進行浸澤，再干燥燒結，也能提高產品性能，這方面的專利如美國專利No.5776214。這些方法雖然提高了陶瓷磨料的性能，但也增加了生產工序。提高了生產成本，制約了該產品應用的普及。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術制備陶瓷磨料，采用純凈的勃姆石為主要原料，成本高的缺陷，提供一種使用成本低的勃姆石半成品為主原料，通過溶膠凝膠法來制備α-氧化鋁基磨料及其制備方法。

本發明是通過如下技術方案來實現的：

即一種α-氧化鋁基磨料，其特征在于顆粒密度大于3.88克/立方厘米，顯微硬度大于20Gpa，組成顆粒的晶粒在0.15微米～0.3微米之間。

一種α-氧化鋁基磨料的制備方法，其特征在于步驟如下：

1)在具有抽真空功能的攪拌機中加入純凈水、勃姆石半成品和氧化鋁晶種研磨液，開動抽真空攪拌機攪拌，把原料打成均勻料漿，所述純凈水的加入量為勃姆石半成品原料量的1％～40％，氧化鋁晶種研磨液的濃度為4％，晶種的加入量是原料中氧化鋁含量的0.6％～2％。

2)在料漿中加入20％稀硝酸，使料漿的PH值＝1.5～2，真空狀態下攪拌，料漿逐步形成溶膠、凝膠。

3)攪拌均勻后，放掉真空，取出膠體，在不高于140℃溫度下烘干，破碎，篩分出120目篩上的顆粒。

4)將篩分出的顆粒放入窯爐中進行煅燒，爐溫控制在500℃～800℃，煅燒時間為10～60分鐘，煅燒后將顆粒進行燒結，爐溫控制至1300℃～1400℃，燒結時間5～60分鐘。

5)篩分出成品顆粒。

作為本發明的一個優選方案：在料漿中加入稀硝酸時，一次性放入全部稀硝酸，使料漿的PH值＝1.5～2，抽真空狀態下，攪拌逐步形成溶膠、凝膠。

采用上述方法，料漿中會有少量的打不開的小顆粒，最終燒結出的磨料會含有白點，對產品質量有一定的影響，但這類產品在某些場合不影響使用。

當需要清除上述小顆粒時，可以用沉降(或其它物理分離方法如用一定篩孔的篩網過濾)的方法把小顆粒分離出來：