蓝色超单晶刚玉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种蓝色超单晶刚玉及其制备方法，将１吨的氧化铝粉、锐钛型钛白粉、钛石粉、氟化铝、二氧化锆粉混合、熔炼、降温凝固、开炉破碎、磁选除杂、筛选、二次磁选除杂：再用磁选机磁选即得蓝色超单晶刚玉。因为不使用铁矿石，在冶炼过程中无烟无气味，产品加工过程无硫化氢气体，生产全过程不污染环境；因为本制备方法中加入了适量二氧化锆，二氧化锆和氧化铝以晶体结合的形式出现，真比重、颗粒度明显增加，化学性质更稳定，强度达到３３Ｎ，密度达到４．０２ｇ／ｃｍ３，单晶刚玉内Ａｌ２Ｏ３含量高达９９．５５％以上，各种杂质更低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于单晶刚玉的生产方法
，特别涉及一种蓝色超单晶刚玉及其制 备方法。
技术介绍
传统的单晶刚玉的生产方法是采用铝矾土、黄铁矿和含碳物质为原料，混合后送 入电弧炉熔炼，在高温下产生Al2O3，之后冷却电炉，刚玉单晶体从熔液中析出。但是原生 产方法存在很大的问题，一是在炼制的过程中会向空气中分解、排放大量的二氧化硫气体， 在水解的过程中产生大量的硫化氢气体，硫化氢气体对各类金属(铜、锌)导线、各类电器 的腐蚀程度惊人，各类导线不出3月即会成为锈粉而脱断，对人体健康有害，对大气造成污 染，排放到水中大量深沉物，污染下游水源。二、原生产方法生产的单晶刚玉做成砂轮以后， 有铁斑和收缩现象，收缩的结果是在砂轮上出现非正常的裂纹、变形，严重影响砂轮的作业 能力和作业效果，在出厂之前需要进行大量的砂轮切磨整形，大大增加其生产成本；另外， 原生产方法的能耗大，生产每吨单晶刚玉需要耗电6000度。三、近两年单晶刚玉的生产工 艺取得了大的突破，采用了全新的无铝矾土、黄铁矿配方，实现了有效的无污染生产，而且 单晶刚玉也由灰单晶变成稳定的蓝单晶，强度超过26N，韧性高达90.5%，比原单晶刚玉 (SA)高出25%，单晶刚玉内AL2O3含量高达99.4%以上，各种杂质更低，Fe2O3含量不超过 0. 08%, SiO2小于0. 07%, TiO2 < 0. 45%。如申请号为200810231231. 8，为蓝色 单晶刚玉的生产方法，公开号为CN101748486A公开的技术方案，通过混料混料、熔炼、降温 凝固、开炉破碎、磁选除杂、筛选、二次磁选除杂等工序，单晶刚玉颗粒的颜色大多数是浅蓝 色，它堆积密度平稳，16#为1. 89g/cm3左右，180#为1. 65g/cm3左右，以该生产方法的单晶 刚玉，做成砂轮后无铁斑、无收缩现象。改变了美国诺顿公司MA88蓝色单晶产品对国内市 场的高价位不正当垄断现状。但是采用本法制成的蓝色单晶刚玉对温度有要求，砂轮窑温 度300°C -1280°C都可以制成砂轮，砂轮窑温度超过1280°C，砂轮色泽会改变，因为陶瓷砂 轮的生产温度需要达到1370°C。为了保护单晶砂的蓝色，众多砂轮生产厂家在这个问题上 煞费苦心，在制造砂轮时，在砂轮的外面包裹石英砂，以避免单晶刚玉温度升高而发生的色 变现象。
技术实现思路
本专利技术提供一种纯度更高、密度更大、抗压强度更高、性质更稳定的蓝色超单晶刚 玉及其制备方法。一种蓝色超单晶刚玉，其成份及所占质量百分比如下，99. 45% 99. 60%质量的 AL2O3,0. 015% 0. 045%质量的 Fe2O3,0. 20% 0. 35%质量的 TiO2,0. 015% 0. 035%质 量的 SiO2,0. 02% 0. 045%质量的 Ca0，0. 005% 0. 015%质量的Mg0，0. 005% 0. 015% 质量的K20,0. 07% 0. 20%质量的ZrO20作为本专利技术的一种优选，一种蓝色超单晶刚玉，其成份及所占质量百分比如下，99. 54%质量的 AL2O3，0. 03%质量的 Fe2O3,0. 24%质量的 TiO2,0. 02%质量的 SiO2,0. 03% 质量的CaO, 0. 01 %质量的MgO, 0. 01 %质量的K20,0. 12%质量的ZrO20一种蓝色超单晶刚玉的生产方法，它包括如下步骤a.混料将1吨的氧化铝粉、锐钛型钛白粉2 4kg、钛石粉6 10kg、氟化铝7 13kg、二氧化锆粉4 7kg混合；b.熔炼将混合后的原料投入电弧炉，加热到2000°C 2600°C，持续加热25 32 小时；c.降温凝固熔炼后室温下静置3 6日，使其充分凝固；d.开炉破碎将炉子打开，先用锤将刚玉擂成小块，之后用反击破将其击碎；e.磁选除杂用磁选机将刚玉砂中的磁性杂质选出；f.筛选用适当目数的筛子对磁选出的碎粒分类；g. 二次磁选除杂再用磁选机磁选即得蓝色超单晶刚玉。一种蓝色超单晶刚玉的生产方法，它包括如下步骤a.混料将1吨的氧化铝、锐钛型钛白粉3kg、钛石粉8kg、氟化铝10kg、二氧化锆 5. 2kg混合；b.熔炼将混合后的原料投入电弧炉，加热到2350°C，持续加热28小时；c.降温凝固熔炼后室温下静置5日，使其充分凝固；d.开炉破碎将炉子打开，先用锤将刚玉擂成小块，之后用反击破将其击碎；e.磁选除杂用磁选机将刚玉砂中的磁性杂质选出；f.筛选用适当目数的筛子对磁选出的碎粒分类；g. 二次磁选除杂再用磁选机磁选即得蓝色超单晶刚玉。采用本专利技术方法生产的蓝色单晶刚玉因为不使用铁矿石，在冶炼过程中无烟无气 味，产品加工过程无硫化氢气体，对大气无污染、无污水排放，生产全过程不污染环境；因为 本制备方法中加入了适量二氧化锆，二氧化锆和氧化铝以晶体结合的形式出现，真比重、颗 粒度明显增加，强度达到33N，密度达到4. 02g/cm3，单晶刚玉内AL2O3含量高达99. 55%以 上，各种杂质更低。这些互相镶嵌生长的刚玉晶体与微量的二氧化锆结合，形成了大致定向 的拉长结晶特点，而且二氧化锆与氧化的单晶而言，外化的紧密结合特点明显，显然更利于 其提高强度硬度。刚玉晶体块内晶粒之间结构不是致密，无论纵向、横向切片均见有组织间 隙，这一特点有利于机械破碎，而且晶粒磨粒内部见不到裂纹。从纵向、横向切片的视图上 看，刚玉相呈边界无规则界面的粒状，而其横断面上常呈蹼状边界，这与以往生产的晶面平 直多角的结晶形状形成鲜明的对比，单晶体形象非常明显。单晶刚玉颗粒的颜色大多数是 浅蓝色，以本专利技术生产方法的蓝色超单晶刚玉，化学性质更加稳定，做成砂轮后无铁斑、无 收缩现象。陶瓷、树脂、橡胶结合剂均可使用，而且其适应砂轮窑温度超过1500°C，高于生产 陶瓷砂轮所需的1370°C的温度，砂轮色泽不会改变，不需要再为保护砂轮颜色而做其他措 施。本专利技术生产方法的单晶刚玉，颗粒形状更好、磨削能力更强，工具磨砂轮更好用；更适宜 切削高钒钢、钛钢、不锈钢及各种合金，而且使用本专利技术生产方法生产一吨单晶刚玉，耗电 能2800度，更节省。具体实施例方式实施例一种蓝色单晶刚玉的生产方法，包括如下步骤a.混料将1吨的氧化铝、锐钛型钛白粉2kg、钛石粉6kg、氟化铝8kg、二氧化锆粉 6kg混合；b.熔炼将混合后的原料投入电弧炉，加热到2100°C，持续加热26小时；c.降温凝固熔炼后室温下静置4日，使其充分凝固；d.开炉破碎将炉子打开，先用锤将刚玉擂成小块，之后用反击破将其击碎；e.磁选除杂用磁选机将刚玉砂中的磁性杂质选出；f.筛选用适当目数的筛子对磁选出的碎粒分类；g. 二次磁选除杂再用磁选机磁选即得蓝色超单晶刚玉。实施例二 一种蓝色单晶刚玉的生产方法，包括如下步骤a.混料将1吨的氧化铝粉、锐钛型钛白粉4kg、钛石粉10kg、氟化铝粉12kg、二氧 化锆粉4kg混合；b.熔炼将混合后的原料投入电弧炉，加热到2400°C，持续加热30小时；c.降温凝固熔炼后室温下静置6日，使其充分凝固；d.开炉破碎将炉子打开，先用锤将刚玉擂成小块，之后用反击破将其击碎；e.磁选除杂用磁选机将刚玉砂中的磁性杂质选出；f.筛选用适当目数的筛子对磁选出的碎粒分类；g. 二次磁选除杂再用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝色超单晶刚玉，其特征在于：其成份及所占质量百分比如下，９９．４５％～９９．６０％质量的ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］，０．０１５％～０．０４５％质量的Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］，０．２０％～０．３５％质量的ＴｉＯ↓［２］，０．０１５％～０．０３５％质量的ＳｉＯ↓［２］，０．０２％～０．０４５％质量的ＣａＯ，０．００５％～０．０１５％质量的ＭｇＯ，０．００５％～０．０１５％质量的Ｋ↓［２］Ｏ，０．０７％～０．２０％质量的ＺｒＯ↓［２］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王虎山，史萌明，李保生，王冬林，王毅敏，王毅青，
申请(专利权)人：西峡县正弘单晶刚玉有限责任公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]