[发明专利]含有二氧化硅和氧化铁的α氧化铝基磨料颗粒

说明书

                             发明领域

本发明是关于磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法和使用该磨料颗粒的磨料产品(例如涂敷磨料、结合磨料和无纺磨料)。磨料颗粒中包含α氧化铝、二氧化硅、氧化铁以及可选性的其它金属氧化物。

                          相关技术的说明

长期以来一直将磨料颗粒用于磨料产品中。这些磨料产品包括结合磨料(例如砂轮)、涂敷磨料和无纺磨料。较好的高强磨料颗粒通常是坚韧和刚硬的，而且对待磨工件具有化学耐受性。“韧性”的磨料颗粒通常强度高而且抗粉碎。“硬性”磨料颗粒通常不会因研磨力而形变或钝化。如果磨料颗粒形变或钝化，通常会导致研磨性能降低。

高强磨料颗粒的常见类型之一，即熔凝氧化铝是将氧化铝原料加热至熔融状态，快速冷却，然后粉碎制成的。这种类型的磨料颗粒硬性、韧性而且具有耐化学性。最近开发出的一种磨料颗粒常被称为α氧化铝基陶瓷磨料颗粒。这种磨料颗粒可以利用溶胶-凝胶法来制造，例如干燥包含液体介质(通常是水)、一水合α氧化铝和金属氧化物前体之类(例如硝酸镁)的可选性添加剂的分散体，将其粉碎、煅烧然后烧结。形成的陶瓷磨料颗粒通常比熔凝氧化铝磨料颗粒更韧，而且研磨操作中的性能更好。

有些α氧化铝基陶瓷磨料颗粒是在溶胶-凝胶法中用成核物质制成的。成核物质(有时又称为晶种物质)通常减小α氧化铝晶粒的大小，由此提高形成的磨料颗粒的密度和硬度。成核物质和/或晶种物质的实例包括α-Al₂O₃、α-Fe₂O₃、α-Cr₂O₃和它们的前体。虽然已经有了许多利用成核和/或晶种溶胶-凝胶法制成的市售产品，但是仍然需要有强度和韧度更高的产品。

                            本发明综述

本发明提供了一种α氧化铝基陶瓷磨料颗粒，其中包含，按理论氧化物计，Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂，其中的Al₂O₃主要以α氧化铝晶粒的形式存在。

本发明内容之一描述了一种α氧化铝基陶瓷磨料，其中包含，按理论氧化物计，Al₂O₃、SiO₂和至少约0.25重量百分比(wt.％)的Fe₂O₃，其中α氧化铝晶粒的平均晶粒大小低于约0.5微米；该磨料颗粒的表面粗糙度高度大于约200纳米，密度大于约3.5g/cm³。

本发明内容之二描述了一种α氧化铝基陶瓷磨料，其中包含，按理论氧化物计，Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂和至少约0.05wt.％碱金属氧化物，其中α氧化铝晶粒的平均晶粒大小低于约0.5微米，密度大于约3.5g/cm³。

本发明内容之三提供了一种非透明的α氧化铝基陶瓷磨料，其表明粗糙度高度大于约200纳米，密度大于约3.5g/cm³，平均晶粒大小低于约0.5微米；根据磨料颗粒的总重量，该磨料颗粒含有，按理论氧化物计，约85.0wt.％-99.6wt.％Al₂O₃、约0.25wt.％-5.0wt.％Fe₂O₃、约0.1wt.％-5.0wt.％SiO₂和约0.01wt.％-1.0wt.％碱金属氧化物。

本发明内容之四提供了一种α氧化铝基陶瓷磨料，它主要包含，按理论氧化物计，Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂，α氧化铝晶粒的平均晶粒大小低于约0.5微米；该磨料颗粒的表面粗糙度高度大于约200纳米，密度大于约3.5g/cm³。

本发明内容之五提供了一种磨料制品，其中包含粘合剂和大量通过粘合剂而固定于制品内的本发明磨料颗粒。这种磨料制品的形式可以是涂敷磨料产品、结合磨料产品(例如砂轮)或无纺磨料产品。