Ａｌ２Ｏ３－Ｙ２Ｏ３－ＺｒＯ２／ＨｆＯ２材料及其制备和使用方法技术

Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］－ＺｒＯ↓［２］／ＨｆＯ↓［２］陶瓷（包括玻璃，结晶陶瓷，玻璃陶瓷）及其制备方法。本发明专利技术所述的陶瓷可以制成，形成或转化为玻璃珠粒、制品（如盘子），纤维，颗粒和薄的涂层。例如，颗粒和纤维可以用作隔热材料，填料或复合材料中的增强材料（如陶瓷，金属或聚合物基体组合材料）。例如薄的涂层可以应用于涉及磨损和热控制的保护涂层。本发明专利技术某些陶瓷颗粒特别适合用作磨粒。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及Al2O3-Y2O3-ZrO2/HfO2无定形和/或陶瓷材料(包括玻璃，晶状陶瓷，玻璃陶瓷)及其制备方法。相关技术的描述人们已知有许多种无定形(包括玻璃)和玻璃状陶瓷组合物。大多数氧化物玻璃体系使用如SiO2，B2O3，P2O5GeO2，TeO2，AsO3和V2O5等用作玻璃形成物质，有助于玻璃的形成。使用这些玻璃形成物质的玻璃组合物，可以对其热处理形成玻璃陶瓷。由此些玻璃形成物质形成的玻璃和玻璃陶瓷，其使用温度通常低于1200℃，一般约700-800℃。玻璃陶瓷要比形成它的玻璃能耐更高的温度。尽管某些非常规玻璃，如稀土氧化物-氧化铝基的玻璃(见公开于2001年4月19日的No.WO01/27046A1的PCT申请和公开于2000年2月15日的No.JP2000-045129的日本文件)是已知的，还需要一些新型的玻璃和玻璃陶瓷，以及已知的和这些新型的玻璃和玻璃陶瓷的用途。另一方面，本领域中已知许多种磨粒，如金刚石磨粒、立方氮化硼磨粒、熔凝磨粒、烧结陶瓷磨粒(包括溶胶凝胶法磨粒)。在有些研磨用途中，磨粒以松散形式使用；而在另一些情况下，磨粒则装入磨具，如涂布磨具、粘合磨具、非织造磨具和研磨刷中。对一具体研磨用途用来选择磨料的标准是抛光寿命、磨削速度、基材表面光洁度、抛光效率和产品成本。从约1900年1980中期，用于研磨用途例如使用涂布和粘合磨具的用途的主要磨粒，，一直是熔凝磨粒。熔凝磨粒有两类(1)熔凝α氧化铝磨粒，例如见美国专利1,161,620(Coulter)，1,192,709(Tone)，1,247,337(Saunders等人)，1,268,533(Allew)，2,424,645(Bauman等人)；(2)熔凝(有时也称“共熔凝”)氧化铝-氧化锆磨粒，例如见美国专利3,891,408(Rowse等人)，3,781,172(Poon等人)5,143,522(Gibson等人)，又美国专利5,023,212(Dubuts等人)，5,336,280(Dubots等人)报导了某些熔凝氧氮化物磨粒。熔凝氧化铝磨粒的制造，一般是将例如铝矿或铝土矿的氧化铝原料以及其他所需添加剂加入一熔炉内，加热至熔点以下，冷却熔体形成固化物质，破碎成颗粒，然后过筛分级获得所需的磨粒粒度分布。熔凝氧化铝-氧化锆磨粒制造方法类似，不同的是熔炉中加入氧化铝原料加上氧化锆原料，熔体要冷却得更快。对于熔凝氧化铝-氧化锆磨粒氧化铝原料用大约50-80重量％，氧化锆原料50-20重量％。制造熔凝氧化铝以及氧化铝-氧化锆磨粒的过程可包括在冷却步骤之前从熔体除去杂质。虽然熔凝的氧化铝和氧化铝-氧化锆磨粒仍广泛用于研磨用途，包括使用涂布和粘合磨具的用途，但自1980年代中期，许多研磨用途的主要磨粒是溶胶凝胶法α氧化铝磨粒，例如见美国专利4314827(Leitheiser等人)，4518397(Leitheiser等人)，4623364(Cottringer等人)，4744802(Schwabel等人)，4770671(Monroe等人)，4881951(Wood等人)，4960441(Pellow等人)，5139978(Wood)，5201916(Berg等人)，5366523(Rouen-horst等人)，5429647(Larmie等人)，5547479(Conwell等人)，5498269(Larmie等人)，551963)(Larmie等人)，5725162(Garg等人)。溶胶凝胶法α氧化铝磨粒可以具有由很细α氧化铝晶粒构成的显微结构，有或者没有第二相。其对金属的抛光行为，例如用其制造的磨具的所测抛光寿命比用常规熔凝α氧化铝磨粒所制的磨具长得多。制造溶胶凝胶法磨粒的工艺过程通常比制造熔凝磨粒要较为复杂，成本也高。其制造通常是先制备含水、氧化铝-水合物(勃母石)、有时还有胶溶剂(例如酸如硝酸)的分散液或溶胶，使分散液胶凝，干燥，破碎成为颗粒，过筛获得所需粒度的颗粒，煅烧除去挥发物，在低于氧化铝熔点的温度进行烧结，过筛分级获得所需磨粒粒度分布。经常在烧结磨粒中加入一种金属氧化物改性剂，以便改变或在其他方面修改烧结磨粒的物理性质和/或显微结构。有许多种磨具。磨具通常包含粘合剂和由粘合剂固定在磨具中的许多磨粒。磨具有涂布磨具、粘合磨具、非织造磨具和研磨刷。粘合磨具的例子有磨轮、切割轮、镗磨石。制造粘合磨具的粘合剂主要类型有树胶状物质、玻璃质和金属。树胶状物质粘合磨具使用一种有机粘合剂物系，(如酚醛粘合剂物系)将磨粒粘合在一起形成一个形体，见例如美国专利4741743(Narayanan等人)，4800685(Haynes等人)，5037453(Narayanan等人)，5110332(Narayanan等人)。另一主要类型是玻璃质粘合磨轮，其中使用一种玻璃粘合剂物系将磨粒粘合在一起，见例如美国专利4543107(Rne)，4898587(Hay等人)。4997461(Narkhoff-Matheny等人)，5863308(Qi等人)。这些玻璃粘合剂通常在900°-1300℃固化之。现今的玻璃质粘合磨轮既使用熔凝氧化铝磨粒，又使溶胶凝胶法磨粒。然而，熔凝氧化铝-氧化锆一般不用于玻璃质粘合磨轮中，部分是因为其热稳定性差。在玻璃粘合剂固化的高温度，氧化铝-氧化锆的物理性质变差，因而显著降低其抛光性能。金属粘合制品通常使用烧结的或镀敷的金属来粘合磨粒。磨粒的磨具工业一直在需要一些磨粒和磨具，它们应该容易而便宜地制造，和/或比常规的磨粒和磨具性能又好。专利技术概述本专利技术提供无定形(包括玻璃)和/或陶瓷(包括玻璃、结晶陶瓷、玻璃陶瓷)材料，这些材料包含(以理论氧化物为基础；例如可以一种反应产物(如Y2Al5O12)以形式出现)Al2O3、Y2O3以及ZrO2和HfO2这两者中的至少一种，包括玻璃、结晶陶瓷(如复合氧化物(如复合Al2O3·Y2O3)和/或ZrO2的晶粒)材料，其中在不具有Tg的无定形材料中，某些优选实施方式具有互有垂直的x，y，z尺寸，各x，y，z尺寸至少为30、35、40、45、50、75、100、150、200、250、500、1000、2000、2500微米、1、5乃至10毫米。一个材料的x，y，z尺寸或目视或使用显微镜测定，视尺寸的大小而异。所报告的Z尺寸例如是球的直径、涂层的厚度或棱柱形体的最大长度。本专利技术有些实施方式的陶瓷材料可以包含，基于陶瓷的总重，例如少于40重量％(30、35、25、20、15、10、5、3、2、1乃至0重量％)的常规玻璃形成物质如SiO2，AsO3，B2O3，P2O5，GeO2，TeO2，V2O5和/或其组合。本专利技术陶瓷可以包含，例如至少1，2，3，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95乃至100体积％无定形材料。本专利技术有些实施方式的陶瓷可以包含，基于陶瓷总体积，例如至少1，2，3，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95乃至100体积％的结晶陶瓷。本专利技术陶瓷通常包含基于其总重的至少30重量％的Al2O3。本专利技术陶瓷更为通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］以及ＺｒＯ↓［２］和ＨｆＯ↓［２］的至少一种的玻璃，其特征在于，以玻璃总重量计，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］以及ＺｒＯ↓［２］和ＨｆＯ↓［２］的至少一种的合量至少占８０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AZ罗森弗兰兹，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]