Абразивный микропорошок
Изобретение относится к производству абразивных микропорошков с размером кристаллов от 0,2 до 1 мкм, используемых для поверхностной тонкой обработки изделий из металла, стекла и камня. Абразивный микропорошок состоит из кристаллов минерала кремнезема, сырьем для получения которых является горная порода - гарцбургит, из которого извлекают микропорошок от 7 до 9 единиц твердости и фракций от 40 до 1 микрона. Достигается многократное снижение материальных и энергозатрат, а также расширение сырьевой базы, необходимой для получения микропорошков с высокими абразивными свойствами. 1 табл.
Изобретение относится к производству абразивных микропорошков с размером кристаллов от 0,2 до 2 мкм, используемых для поверхностной тонкой обработки изделий из металла, стекла и камня.
В настоящее время актуальное значение имеет вовлечение в хозяйственный оборот новых видов горных пород, например пемзы или обсидиана и др., запасы которых у нас в стране практически неисчерпаемы.
Известен порошок диоксида кремния (см. описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1791382, МПК 5: С 01 И 33/12, “Способ получения диоксида кремния”, завл. 19.06.90, опубл. 30.01.93), который получают из горных пород, например пемзы или обсидиана, и других компонентов.
Известен абразивный порошок кварца молотого пылевидного (см. заявку №2001110743 на изобретение МПК 7: C 11 D 3/14, 3/12, 1/83, 3/10 “Состав для чистки”, заявл. 18.04.2001, опубл. 10.02.2003), который используют в качестве абразивного материала в составе для чистки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является абразивный порошок, представляющий собой кристаллы минерала кремнезема - тонкомолотый кварцевый песок, выбранный в качестве прототипа (см. описание изобретения к авторскому свидетельству №464607, С 09 К 3/14 “Абразивная масса”, заявл. 12.07.72, опубл. 25.03.75), который используют в качестве абразивного наполнителя для абразивной массы и получают перемалыванием карьерного кварцевого песка.
Недостатком известного технического решения являются высокие материальные и энергозатраты на перемалывание кристаллов минерала кремнезема для получения абразивного микропорошка.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение материальных и энергозатрат, а также расширение сырьевой базы, необходимой для получения абразивных микропорошков с высокими абразивными свойствами.
Технический результат достигается тем, что предлагается абразивный микропорошок, состоящий из кристаллов минерала кремнезема, которые согласно изобретению получают из сырья, являющегося горной породой - гарцбургит.
Гарцбургит - Harzburgite. Ультрамафическая плутоническая порода, состоящая существенно из оливина и ортопироксена. Широко распространена, причем обычно залегает пластами, выходящими на поверхность земли.
Состав горной породы гарцбургита приведен в таблице 1.
| Оксиды | Среднее массовое содержание, % | Средне квадратичное отклонение | Среднее, приведенное к 100% | Массовое содержание компонентов в эталонных образцах | |
| 1 | 2 | ||||
| SiO2 | 43.48 | 2.96 | 45 | 44.5 | 46.52 |
| TiO2 | 0.2 | 1,42 | 0.21 | 0.02 | 0.11 |
| Аl2O3 | 1.88 | 0.88 | 1.94 | 1.21 | 2.26 |
| Fe2O3 | 5.79 | 2.41 | 5.97 | 5.94 | 0.7 |
| FeO | 2.7 | 1.53 | 2.79 | 2.67 | 9.7 |
| MnO | 0.1 | 0.01 | 0.1 | 0.14 | 0.17 |
| MgO | 40.83 | 1.42 | 42.21 | 43.81 | 37.89 |
| CaO | 1.52 | 0.08 | 1.57 | 0.88 | 1.95 |
| Na2O | 0.14 | 0.01 | 0,14 | 0.04 | 0,2 |
| K2O | 0.07 | 0.01 | 0.07 | 0.14 | 0.07 |
| H2O- | 0.8 | - | - | - | 0.12 |
| H2O+ | 1.9 | - | - | 0.17 | 0.62 |
| P2O5 | 0.06 | - | - | 0.2 | 0.01 |
| Сумма | 99.47 | - | - | 100.13* | 100.32 |
Извлечение из гарцбургита кристаллов минерала кремнезема позволяет снизить материальные и энергозатраты на получение абразивного микропорошка за счет широкого распространения горной породы и высокого содержания абразива в гарцбургите.
Использование в качестве исходного широко распространенной горной породы - гарцбургита позволяет расширить сырьевую базу для получения абразивных микропорошков.
Пример: Абразивный микропорошок получали следующим образом.
Брали 10 кг горной породы - гарцбургита, измельчали до порошкообразного состояния, добавляли 10 л воды, перемешивали, отстаивали 2 часа для отделения мелкой фракции горной породы, выпариванием суспензии получали порошок с частицами абразива. Шаржировали в пластину текстолита, фольгированного медью, массой 69,1 г порошок с частицами абразива (масса порошка с частицами абразива составляла 3,7 г). Масса пластины увеличилась на 0,2 г. Соотношение абразива к начальной массе выпаренного порошка составляет 5,4%, таким образом из 10 кг выпаренного порошка можно получить 540 г абразивного микропорошка.
Для исследования абразивных свойств микропорошка обрабатывали заготовки различной твердостью по шкале Мооса:
кварцевое природное стекло - 6,5
халцедон - 7,0
агат - 7,5
рубин - 9,0
заготовку из закаленной углеродистой стали - (48-50) твердость по Роквеллу.
Шаржировали в пластинку текстолита, фольгированного медью, порошок с частицами абразива, добытый выпариванием, и полировали заготовки. Получили зеркальную поверхность на всех материалах, кроме рубина. На рубине получили ровные риски на поверхности, следовательно, твердость отдельных зерен абразива 9,0 и более единиц по Моосу.
Таким образом, перемалывание породы гарцбургита твердостью 2,5 единицы по Моосу позволяет с использованием воды извлечь высокопрочные микропорошки от 7 до 9 единиц твердости.
Инструментальными методами было выявлено наличие всех фракций от 40-ка до 1-го микрона.
Все фракции микропорошков шаржируются в мягкие и твердые металлы.
Предлагаемое изобретение позволяет снизить материальные и энергозатраты, а также расширить сырьевую базу, необходимую для получения абразивных микропорошков с высокими абразивными свойствами.
Абразивный микропорошок, состоящий из кристаллов минерала кремнезема, отличающийся тем, что сырьем для получения кристаллов минерала кремнезема является горная порода - гарцбургит, из которого извлекают микропорошок от 7 до 9 единиц твердости и фракций от 40 до 1 микрона.
