具有改善圆角保持性能的溶胶-凝胶法氧化铝砂轮制造技术

本发明专利技术提供一种玻璃态结合磨料的砂轮，其中磨料颗粒是一种溶胶－凝胶法氧化铝磨料，砂轮的圆角或形状保持特性与机械性能获得了改善。本发明专利技术还包括提供一种结合剂组合物，它有助于含溶胶－凝胶法磨料的玻璃质结合砂轮的边缘或形状保持性能与机械性能的改善。（*该技术在2014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】本申请与颁布于1991年7月30日的美国专利5,035,723和颁布于1993年4月20日的美国专利5,203,886相关，这两个专利的全部说明书已被参考结合于本申请中。本专利技术涉及砂轮，具体就是圆角(corner)保持性能有了改善，采用溶胶—凝胶法氧化铝作为磨粒的砂轮。本专利技术还包括一种能改善机械强度和圆角保持性能的结合剂组合物。人们正在设计一些精密的运动部件在更高输出或产量、更高效率和更长寿命的情况下进行运转。这些部件例如有发动机(内燃式、喷气式和电气式)，传动系(一般传动装置和差动装置)以及支承面等。为满足这些要求，生产部件的质量应有所改善，包括其设计更好，强度更大，尺寸公差更严。为了获得很严的公差，部件应采用优质材料，并制成接近净的即最终的形状与尺寸。砂轮时常用于整个部件的制造，即赋于其最终尺寸。玻璃质结合的砂轮大多用于金属部件的磨削。为了用砂轮获得这种精密度的部件，需用金刚石刀具将砂轮的表面修整成该部件的反象形状。因为被加工的部件是取砂轮的外形，所以砂轮尽可能长久地保持其形状是十分必要的。理想的情况就是磨削成具有精确尺寸公差的精密部件，同时并无材料损伤。典型的情况是，砂轮的形状会走样，即在砂轮的圆角或曲线部位发生损坏。标准的电熔刚玉砂轮在磨削了二、三个工件后，在其边缘处会产生显著的变化。因此，为避免出废品，在每加工一个工件后，磨床工可能须对砂轮进行修整。采用性能较佳的溶胶—凝胶法氧化铝磨粒制造的砂轮，它磨削了四、五个工件后，砂轮边缘的形状才会有变化，因此磨床工在磨削了三个工件后才会要修整砂轮。溶胶—凝胶法氧化铝砂轮的修整频率与标准砂轮比较得以减少，这固然是一个改进，而目前的修整频率仍较大，而且溶胶—凝胶法氧化铝砂轮通过修整要产生损耗，因此人们仍希望能进一步降低修整频率以获得效益。需要的是一种圆角或形状保持性能较好的溶胶—凝胶法氧化铝砂轮，以便延长两次修整之间的时间。因此，本专利技术的一个目的就是制造一种圆角或形状保持性能改善的溶胶—凝胶法氧化铝磨粒的砂轮。本专利技术的又一个目的是制造一种可用于溶胶—凝胶法氧化铝砂轮的结合剂。本专利技术提供一种玻璃质结合磨料的砂轮，其中磨料颗粒包括一种溶胶—凝胶法氧化铝磨料，砂轮的圆角或形状保持特性与机械性能获得了改善。本专利技术还包括提供一种结合剂组合物，它有助于含溶胶—凝胶法磨料的玻璃质结合砂轮的圆角或形状保持性能与机械性能的改善。附图说明图1是一个在圆角保持性能试验中用一个砂轮进行圆角磨削的示意图。图2是在圆角保持性能试验中砂轮圆角半径与工件表面相接触的那部份的示意图。本专利技术的玻璃质结合磨料体中含有溶胶—凝胶法氧化铝磨粒。溶胶—凝胶法氧化铝磨粒在本
中是为人们所熟知的。溶胶—凝胶法氧化铝可以是放入晶种的或不放入晶种的。溶胶—凝胶法氧化铝指的是用下述方法制备的氧化铝，该方法是使氧化铝—水合物的溶胶产生胶溶作用，生成凝胶，然后干燥与煅烧形成α氧化铝。最初的溶胶还可以含有总重达15％的尖晶石、富铝红桂石、二氧化锰、二氧化钛、氧化镁、稀土金属氧化物、氧化锆或一种氧化锆的前体(此前体的加入量可较多，例如40重量％或以上)、或其它的相容添加物或其前体。溶胶时常含有这些添加物，是为了改进诸如断裂韧度、硬度、脆性、断裂力学以及干燥性能等性质。凝胶一旦形成后，可用例如压制、模制或挤压等任何一种适宜方法使之成形，然后仔细干燥以生成所需形状的不开裂坯体。这种凝胶如上成形后，可以再切成合适的供煅烧的尺寸；这种凝胶或者还可直接铺展成任一合适形状，然后干燥，干燥的温度一般低于凝胶的起沫温度。也可以采用任一种去水方法包括溶剂提取法来将凝胶中的自由水分去掉，形成固体。当固体干燥后，它可切割或加工成所需的某种形状，或用任一种合适设备，例如锤磨机或球磨机进行粉碎，生成颗粒。磨碎固体的任何一种方法都可采用。成形之后，此干燥凝胶可再经焙烧，基本上去除所有挥发物质，并将颗粒的诸种组分转变成陶瓷物质(金属氧化物)。干燥凝胶一般是加热直至自由水分和绝大部分化合水分都去除掉。经焙烧的材料再经加热煅烧，其保温是在一适当的温度范围内直至所有的α氧化铝—水合物基本上转变为α氧化铝。如前所述，溶胶—凝胶法氧化铝可以是放入晶种的或不放晶种的。对放入晶种的溶胶—凝胶法氧化铝，是将成核部位物质有意地引入氧化铝—水合物分散体系或在其中就地产生。在分散体系中有成核部位的存在，就降低了α氧化铝随后形成的温度，因此产生极细的结晶结构。 在本
中，人们是很熟悉合适的晶种物质的。它们一般应具有与α氧化铝尽量接近的结晶结构和点阵参数。可用的晶种包括例如颗粒状的α氧化铝、α氧化铁(FewO3)、α氧化铝前体或α氧化铁前体，后两种物质在低于氧化铝—水合物转变成α氧化铝的温度以下的某个温度会分别转变成α氧化铝和α氧化铁。但是，在这里给出这些晶种类型，只是提供说明而已，并不构成什么限制。有效的晶种颗粒在其粒度上应是亚微米的。如果用晶种溶胶—凝胶法氧化铝，晶种物质的重量最好应不超过水合氧化铝重量的10％，一般来说，超过约5重量％并无好处。如果晶种是足够细的话(最好为60米2/克或以上)，其使用量宜为0.5—10重量％，1—5重量％则更适宜。所加入的晶种可以是一种前体形式，它在α氧化铝形成的温度以下的某一个温度会转变为活性晶种。某些情况下，也可采用非晶种溶胶—凝胶法氧化铝磨料。这种磨料的制法与上述制法相同，只是不引入晶种颗粒。可以在溶胶或凝胶中加入足量的稀土金属氧化物或它们的前体，以便在煅烧后含有至少0.5重量％或最好约1—30重量％稀土金属氧化物。本专利技术的砂轮除含有溶胶—凝胶法磨料颗粒外，并可任选地含有一种或多种辅助磨料颗粒。砂轮中有磨料、结合剂、孔隙，可能还有其它填料和添加物。砂轮中磨料包括辅助磨料的用量可能变化很大。本专利技术砂轮的组成，含有约34至约56体积％磨料较佳，约40至约54体积％磨料更佳，约44至约52体积％磨料则最佳。在砂轮磨料的总量中，溶胶—凝胶法氧化铝磨料占约5至约100体积％较佳，约30至约70体积％更佳。在砂轮磨料的总量中，辅助磨料占约0至95体积％较佳，约30至约70体积％更佳。可用的辅助磨料包括例如电熔刚玉、碳化硅、立方氮化硼、金刚石、燧石、石榴石、气泡氧化铝。但是给出这些辅助磨料的例子仅供说明，并非限制。在砂轮中经常有孔隙存在。本专利技术砂轮的孔隙度约0至约68体积％较佳，约28至约56体积％更佳，约30至约53体积％最佳。孔隙的形成是由于材料颗粒的自然填充中存在空间间隙，以及由于含有通常的致孔介质材料，例如空心玻璃微珠、核桃壳粉、塑料等有机材料微珠，泡沫玻璃颗粒和气孔氧化铝的缘故。这些致孔材料也不过是示例说明，并不限于此。本专利技术的砂轮是用一种玻璃态结合剂结合的。所用的玻璃态结合剂对本专利技术砂轮的圆角或形状保持特性的改善起着很大作用。此种结合剂的原料较好地是包括6号Kentucky球土、霞石、硅酸钠-粉、碳酸锂、燧石、硅灰石和钴尖晶石。这些原料一起含有下列氧化物SiO2，Al2O3，Fe2O3，TiO2，CaO，Mgo，Na2O，K2O，Li2O，B2O3和CoO。砂轮组成中所含的结合剂，约3至25体积％较佳，约4至约20体积％更佳，约5至约18.5体积％最佳。煅烧后的结合剂中，所含的SiO2大于约47重量％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砂轮，其特征在于：它含有溶胶－凝胶法氧化铝磨料和玻璃质结合剂，经煅烧后，此玻璃质结合剂含有多于４７重量％的ＳｉＯ↓［２］，少于１６重量％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，少于２．５重量％的Ｋ↓［２］Ｏ，多于２．０重量％的Ｌｉ↓［２］Ｏ，少于１８重量％的Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］。

【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：DA谢尔登，RS伦德贝里，晓明李，
申请(专利权)人：诺顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]