[發明專利]一種具有特定形狀的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料的制備方法

無效

• 申請號: 201210557729.X
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102976719A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 戴杰;馮濤;張濤;蔣丹宇;鄧浩;陳家凡
• 申請（專利權）人: 蘇州創元新材料科技有限公司;中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/624
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;汪青

技術領域

本發明涉及一種亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料的制備方法以及由該方法制得的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料。

背景技術

氧化鋁基陶瓷材料是具有高熔點、高硬度、高耐磨、絕緣、耐熱等優異性能的先進陶瓷，尤其是在磨料磨具行業有非常廣泛的應用。

微晶氧化鋁磨料是具有革命性的新一代磨料，其中每個磨粒都是具有亞微米晶粒的氧化鋁陶瓷，因此也稱陶瓷磨料。與白剛玉等普通磨料相比，它切削能力強，磨削效率較高，可以進行大切深、大進給和成型磨削；自銳性好，磨削熱少，磨削溫度低，不燒傷工件；韌性高，能夠不斷暴露出新的切削面，可以使砂輪保持較高的磨削穩定性，并且砂輪壽命大大增加。與超硬磨料（人造金剛石和立方氮化硼(CBN)相比，它不僅磨具通用性好，可用于干式磨削或濕式磨削，用水或油冷卻；可用于研磨黑色或有色金屬；還可有效地應用于韌性不銹鋼、耐熱合金等特殊材料的磨削；價格也遠低于CBN和金剛石等超硬磨料。

現有技術中，微晶氧化鋁磨料基本上都是呈形狀不規則的顆粒狀。例如中國發明專利ZL200510112725.0所公開的微晶氧化鋁陶瓷顆粒的制備方法制備得到的微晶氧化鋁陶瓷顆粒。該專利公開的制備方法是采用超細氫氧化鋁為起始原料制備出的α-氧化鋁，再與氫氧化鋁和擬薄水鋁石混合研磨，配制成懸浮液，制備成凝膠體干燥、破碎后，在1250℃～1650℃的溫度下燒結，破碎、篩分，制得微晶氧化鋁陶瓷顆粒。

此外，按照上述專利制備的氧化鋁漿料在燒結時，由于燒結收縮較大，會導致凝膠體變形過大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有特定形狀的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料的制備方法。

為解決以上技術問題，本發明所采取如下技術方案：

一種具有特定形狀的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料的制備方法，其首先制備得到氧化鋁溶膠，然后將氧化鋁溶膠注入到具有特定形狀的模具中，靜置至漿體固化，取出，干燥，燒結得到具有所述特定形狀的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料。

根據本發明，所述的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料是指氧化鋁陶瓷磨料中的晶粒尺寸在100～500nm之間的氧化鋁陶瓷磨料。

根據發明的一個具體和優選方面，所述氧化鋁溶膠的制備步驟如下：將勃姆石分散在去離子水中，其中，勃姆石與水的重量比為1：2～20，然后加入酸調節pH至2～5，攪拌至成均勻的漿狀，即為氧化鋁溶膠。優選地，勃姆石與水的重量比為1：4～5，并且加入酸調節pH至3~4。

優選地，在將氧化鋁溶膠注入模具前，在所述氧化鋁溶膠中加入重量為氧化鋁溶膠重量的5%～10%的甲基纖維素或聚乙烯醇或二者的混合物。更優選地，甲基纖維素或聚乙烯醇或二者的混合物的加入量為6%～7%。

根據本發明，所述的模具的材質優選為耐高溫耐酸材料，例如可以為不銹鋼、聚丙烯塑料、聚四氟乙烯中的一種。

根據本發明，使氧化鋁溶膠固化的一個具體方法是：在70~100℃的環境中靜置1～3天，隨水分的減少，而自然固化。由于有甲基纖維素或聚乙烯醇的存在，采取該方法可以克服氧化鋁溶膠在燒結過程中收縮過大的問題。

優選地，所述的干燥的溫度為70~100℃，所述的燒結的溫度為1300~1650℃，燒結時間為1~4小時。

所述的特定形狀優選不包括球形。更優選地，所述的特定形狀為多邊形或圓柱形。多邊形包括三角形，矩形，正方形、菱形、五邊形等等。進一步優選地，所述的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料的形狀為三角形；或者，所述的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料的形狀為圓柱形，當量直徑為需要的目數，如60目、80目、100目、180目、300目、400目。

本發明還涉及由上述方法制備得到的亞微米晶氧化鋁陶瓷磨料，其形狀為多邊形或圓柱形。

根據本發明，作為原料的勃姆石的純度優選大于等于98.5%。調節pH用的酸為可以為選自硝酸、鹽酸、草酸及氫氟酸中的一種或多種。這些酸可以為直接購買所得的工業級酸或者經過稀釋的酸。本領域技術人員為了調節pH的目的，可以選擇合適的酸的濃度。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有以下優點：