[发明专利]具有增加的韧性的基于熔融氧化铝的多晶多孔Al2O3本体及其用途

说明书

本发明涉及基于熔融氧化铝的多晶多孔Al₂O₃本体，涉及其制造方法及其用途，特别是在磨料中的用途。

基于熔融氧化铝的磨粒，在文献中通常也称为刚玉，长时间是已知的，且目前仍属于用于机加工表面的最常用的材料。由于有多种待机加工的不同材料，例如木材、钢、不锈钢、塑料、石头、陶瓷等，在过去已经开发出了分别匹配相应的应用和物理特性(已对相应情形进行了优化)的刚玉类型或特殊的刚玉。

对此目的，可以选择不同的工艺，其中刚玉掺杂有其它氧化物和/ 或生产工艺有所变化，从而特别是改变磨粒的物理特征，和/或还对所得到的磨粒进行后处理，从而得到特定特征或从而强化它们。

WO2012/041421公开了一种多晶Al₂O₃本体，其通过在电弧炉中熔融氧化铝且然后倾出液体熔体产生。由此倾出流快速冷却，为此目的将液体熔体倾倒到两个水冷辊子之间的间隙中，例如以相反方向旋转的辊子。为了增加冷却速度，另外将细粒氧化铝颗粒添加到倾出流中。

随后以这种方式将所得的固体物质粉碎和通过筛分处理成磨料粒度。以这种方式获得了具有封闭的宏观孔隙率且由单独的主晶体构成的磨粒，单独的主晶体彼此连接并且包括20μm和100μm的微晶尺寸。包含确定的孔隙率和确定的多晶结构的这样的磨粒在用于研磨盘时特别具有优点。

EP-B-1339809描述了一种用于生产基于氧化铝的致密紧密的磨粒的方法及其在磨料中的用途，该磨料具有增加的韧性。由此，将成品磨粒进行800-1500℃的热后处理。

从US-A-4157898也已知热后处理。于氧化条件下对含TiO₂的刚玉进行退火，其中在还原条件下进行的熔化过程中由TiO₂形成的钛低价氧化物在粒子表面上被氧化且形成钛－铝化合物，其包括四价钛且在磨粒的表面上实现蓝色着色。

在两种较后情况下，对成品磨粒(对其复配从而为紧密和致密的) 进行热后处理，从而提高它们的磨粒韧性。在某些研磨操作的情形中，磨粒韧性的增加与研磨性能的增加相关。

除了磨粒(对其复配从而为紧密和致密的且由极少的大的或单独的微晶构成)，特别是在最近时间还已经开发了大量磨粒，对其复配 (compose)从而为微晶或多晶的，且其由多个较小的微晶构成，且具有基于晶态结构或仅其结构的高韧性。例如，EP-B-1595081描述了氧化铝氧化锆的生产，其中与氧化铝一起熔融氧化锆，然后将液体熔体尽快冷却，以便防止冷却时的组分偏析，因此ZrO₂和Al₂O₃存在于产物中，从而在微晶结构中彼此相邻均匀分布。

还可以通过化学或陶瓷方法获得类似的坚韧材料(对其也进行复配从而为微晶的)，其中对细颗粒熔凝氧化铝或相应的原料(在生产过程由其得到Al₂O₃)进行加工以形成生坯，然后在1200-1600℃的温度下烧结。例如，微晶烧结刚玉是EP-B-0152068或EP-A-0725045 的主题。

过去，已经避免该微晶或多晶刚玉的热后处理，因为经验表明导致韧性的晶态结构响应于后热处理而维持损伤，这归因于晶体生长，或在氧化铝-氧化锆的情形中还归因于改性转变。

因而，当前仅对于由极少的大微晶或单微晶构成的紧密和致密类型的刚玉已知成功的热后处理。

由于巨大范围的待机加工的不同材料、表面和形状，以及由于对机加工过程本身的不同需要，不仅优选使用上述以示例性方式明确的刚玉类型，还具有使磨粒更好地适应某些研磨操作或特殊材料从而由此在机加工材料时进一步改善去除率或表面品质的需要。

因此，本发明的任务是提供一种刚玉磨粒，其具有对特定研磨操作优化的特性曲线，且该曲线因此允许由其生产的磨料以及研磨效果的进一步优化。

本发明的任务还是提供一种制造相应的刚玉磨粒的方法。

通过提供基于熔融氧化铝的多晶多孔Al₂O₃本体解决了该问题，其包含大于97重量％的α氧化铝和总量小于3重量％的其它氧化物合金化组分。