Абразивные плавленые зерна


 


Владельцы патента RU 2523197:

СЕН-ГОБЕН САНТР ДЕ РЕШЕРШ Э Д'ЭТЮД ЭРОПЕН (FR)

Изобретение относится к абразивному инструменту, содержащему плавленые зерна. Абразивные зерна имеют химический состав в мас.% на основе оксидов: Al2O3 остальное до 100%, ZrO2+HfO2 16-24%, MgO в таком количестве, что массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет от 25 до 65, оксиды, отличные от Al2O3, ZrO2, HfO2 и MgO 0-2%. Изобретение позволяет получить зерна с улучшенными свойствами при более низком содержании диоксида циркония, а следовательно, снижении себестоимости. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к плавленым зернам, содержащим оксид магния. Изобретение также относится к абразивному инструменту, содержащему зерна в соответствии с изобретением, и к способу изготовления зерен в соответствии с изобретением.

Предшествующий уровень техники

Абразивные инструменты обычно классифицируют в соответствии со способом, которым получают составляющие их керамические зерна: свободные абразивы, используемые при распылении или в суспензии, без подложки; абразивы с покрытием, где зерна прикреплены к подложке из материала типа ткани, бумаги или полимерной пленки; и связанные абразивы в форме шлифовальных кругов, брусков и т.д.

В случае связанных абразивов абразивные зерна прессуют с органическим связующим веществом, например фенольной смолой, или стекловидным связующим веществом, например со связующим веществом, состоящим из оксидов, в частности со связующим веществом, содержащим силикаты. Сами эти зерна должны обладать хорошими абразивными механическими свойствами, в частности хорошей жесткостью и/или твердостью, и обеспечивать хорошую когезию со связующим веществом (прочность границы раздела).

В настоящее время существуют различные семейства абразивных зерен, которые дают возможность охватить широкий диапазон применений и качества. В семействе алюмооксидных зерен, в частности, выделяют описанные ниже, в зависимости от применения: электроплавленолитые алюмооксидные зерна (корунды), электроплавленолитые алюмоциркониевые зерна и алюмооксидные зерна, изготовленные с помощью золь-гелевой технологии.

Зерна, синтезированные путем плавления сырья, называемые "плавлеными зернами", характеризуются отличным сочетанием качества/себестоимости.

В ряду плавленых зерен материалы на основе оксида алюминия и диоксида циркония известны из US A 3181939. Эти зерна обычно состоят из 10-60% диоксида циркония, 0-10% добавки, а остальное составляет оксид алюминия. На практике содержание диоксида циркония у коммерческих продуктов находится либо около 25%, либо около значения эвтектической смеси оксид алюминия/диоксид циркония, расположенного примерно при 42% диоксида циркония, обычно между 35 и 50%, как описано в патенте US A 3891408.

Из ЕР 1613709 известны зерна, содержащие от 2,2% до 6,5% оксида магния, где остальное составляет Al2O3. Эти алюмооксидные зерна изготавливают путем плавления сырья. Затем расплавленную жидкость охлаждают, предпочтительно быстро, чтобы способствовать образованию четко ориентированных структур, например, с помощью устройства для отливки между тонкими металлическими пластинами, такого как представлено в патенте US A 3993119. Наконец, охлажденный материал измельчают, например, с помощью вальцовых мельниц, а затем просеивают и классифицируют как серию распределений зернистости или "номеров абразивного материала", соответствующих точным стандартам, например стандарту FEPA.

В US 4126429 описаны абразивные плавленые зерна на основе оксида алюминия и диоксида циркония, содержащие от 1 до 2% MgO. Содержание диоксида циркония составляет от 22% до 28%, и в US 4126429 объяснено, что качество зерен падает, как только содержание диоксида циркония становится ниже 22%. Оптимальным процентом содержания диоксида циркония считают находящееся около 25%.

Абразивное плавленое зерно должно иметь согласование между твердостью и ударной вязкостью и сопротивлением излому, которое пригодно для области применения, в которой его используют. Конкретно это согласование зависит от обрабатываемых материалов и от условий абразивной обработки.

Твердость соответствует способности зерна проникать в обрабатываемый материал, тогда как ударная вязкость и сопротивление излому определяют регенерацию в результате образования микротрещин абразивных поверхностей зерна.

Таким образом, существует постоянная потребность в абразивных зернах, которые являются более конкурентоспособными и предлагают новые сочетания твердости, с одной стороны, и ударной вязкости и сопротивления излому, с другой стороны. Одной из целей данного изобретения является удовлетворение этой потребности.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к плавленым зернам, имеющим приведенный ниже химический состав в массовом процентном содержании на основе оксидов:

Al2O3 - остальное до 100%;

ZrO2+HfO2 - 16-24%;

MgO в таком количестве, что массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет от 25 до 65;

другие соединения - 0-2%.

Как более подробно видно из остальной части описания, зерна по изобретению одновременно обладают хорошей ударной прочностью и сопротивлением излому и хорошей твердостью.

Плавленые зерна по изобретению могут также обладать одним или более чем одним из приведенных ниже признаков:

- Содержание ZrO2+HfO2 предпочтительно выше чем 17,0 масс.%, предпочтительно выше чем 18,0% и/или ниже чем 23,0%, предпочтительно ниже чем 22,5%. В одном воплощении, где себестоимость является важным параметром, содержание ZrO2+HfO2 предпочтительно ниже чем 22,0%, предпочтительно ниже чем 20,0%.

- Массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO предпочтительно более 28, предпочтительно более 30, более предпочтительно более 35, или более 40, и/или менее 60, менее 55, менее 50, или даже менее 47.

- Содержание оксида магния предпочтительно выше чем 0,35%, предпочтительно выше чем 0,40% и/или ниже чем 0,95%, ниже чем 0,90%, ниже чем 0,85%, ниже чем 0,80%, предпочтительно ниже чем 0,70%, более предпочтительно ниже чем 0,60%.

- Суммарное содержание "других соединений" предпочтительно ниже чем 1%, или даже ниже чем 0,5%, или даже ниже чем 0,4%. Предпочтительно, другими соединениями являются только примеси. Предпочтительно, содержание каждой из примесей ниже чем 0,1%, в частности предпочтительно содержание Na2O менее 0,1% или даже Na2O менее 0,05%. Также предпочтительно содержание SiO2, CaO, TiO2, Fe2O3 или Cr2O3 каждое ниже чем 0,5%, предпочтительно ниже чем 0,3%. Еще более предпочтительно остаточное содержание углерода ниже чем 1500 м.д., ниже чем 1300 м.д. или даже ниже чем 800 м.д.

- Предпочтительно размер зерен составляет более 150 мкм и/или менее 3,35 мм или менее 2 мм.

Плавленые зерна в соответствии с изобретением могут находиться в форме смеси зерен, в частности в форме смеси зерен, готовой к применению в качестве сырья для изготовления абразивного инструмента, или в форме, в которой эти зерна иммобилизованы по отношению друг к другу, например, в связи с тем, что они прикреплены к ткани или связаны вместе с целью образования твердой массы, в частности, в форме связанного абразива.

Такая смесь зерен может также действовать в качестве абразивной среды, в частности, при применении для пескоструйной обработки или при применении, где эту смесь распыляют на деталь, которую нужно очистить или удалить покрытие.

Изобретение, таким образом, также относится к смеси зерен, содержащей зерна по изобретению или даже состоящей из них.

Изобретение также относится к абразивному инструменту, содержащему зерна, связанные связующим веществом и связанные, например, в форме шлифовального круга либо осажденные на подложке, например осажденные в виде слоя на гибкой подложке, где данный инструмент отличается тем, что по меньшей мере часть или все зерна соответствуют изобретению.

Абразивный инструмент, в частности, может представлять собой круг для правильного шлифования, круг для прецизионного шлифования, шлифовальный круг для заточки, круг для срезающего шлифования, круг для шлифования с ползучей подачей, обдирочный или черновой шлифовальный круг, регулируемый шлифовальный круг, переносной шлифовальный круг, шлифовальный круг для зачистки отливок, шлифовальный круг для заточки сверл, шлифовальную головку, цилиндрический чашечный шлифовальный круг, конический шлифовальный круг, дисковый шлифовальный круг, или шлифовальный круг с сегментными вальцами, или любой другой тип шлифовального круга.

Изобретение, наконец, относится к способу изготовления зерен по изобретению, включающему приведенные ниже последовательные стадии:

а) смешивание исходных материалов;

б) плавление смешанных исходных материалов до получения расплавленной жидкости;

в) охлаждение расплавленной жидкости путем ее гашения, предпочтительно таким образом, чтобы расплавленная жидкость полностью отвердела менее чем за 3 минуты до получения твердой массы; и

г) измельчение твердой массы с получением смеси зерен и необязательно классификация по размеру зерен указанной смеси,

где исходные материалы выбраны таким образом, чтобы зерна смеси имели химический состав в соответствии с составом зерен по изобретению.

Определения

Выражение "плавленое зерно" понимают как означающее зерно, полученное, следуя способу, включающему отвердевание путем охлаждения расплавленной жидкости.

"Расплавленная жидкость" представляет собой жидкую массу, которую, чтобы сохранить ее форму, необходимо держать в контейнере. Она может содержать небольшое количество твердых частиц, но в недостаточном количестве, чтобы они могли образовать структуру указанной массы.

Выражение "смесь зерен" понимают как означающее сыпучую смесь зерен, то есть такую, которая не обладает собственной прочностью. Для зерен малого размера общепринято используют термин "порошок".

Общепринято, что "размер" зерна соответствует минимальному стандартному размеру ячейки сита, через которую это зерно может проходить.

Когда ссылаются на номера абразивного материала или на стандарт FEPA-F, ссылаются на стандарт FEPA-F 42 GB-1984.

Содержание оксидов зерен относится к общему содержанию для каждого из соответствующих химических элементов, выраженных в форме наиболее стабильного оксида в соответствии со стандартными условиями в промышленности. Таким образом, включены субоксиды и необязательно нитриды, оксинитриды, карбиды, оксикарбиды, карбонитриды или даже металлические соединения вышеупомянутых элементов.

Когда описывают химический состав плавленого зерна, "другие соединения" означают все соединения, которые нигде особо не упомянуты, и, в частности, примеси.

Термин "примеси" понимают как означающий нежелательные компоненты, введенные непроизвольно и неизбежно с исходными материалами или образовавшиеся в результате реакций с этими компонентами. Примеси не являются необходимыми компонентами, но лишь компонентами, которые допустимы. Например, соединения, образующие часть группы оксидов, нитридов, оксинитридов, карбидов, оксикарбидов, карбонитридов и металлических соединений натрия и других щелочных металлов, железа, ванадия и хрома, являются примесями. Оксид гафния, естественно присутствующий в источниках диоксида циркония при содержании менее 2%, не считают примесью, когда желаемый продукт должен содержать диоксид циркония или диоксид циркония и оксид гафния.

Выражение "ZrO2+HfO2" понимают как означающее смесь диоксида циркония и оксида гафния, в которой количество оксида гафния соответствует оксиду гафния, естественно присутствующему в источнике диоксида циркония.

"Следы" соответствуют количествам менее 5 масс.% присутствующих фаз.

В настоящем описании и в формуле изобретения, если не упомянуто иное, все составы зерна приведены в массовом процентном содержании на основе оксидов этого зерна.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны из нижеследующего подробного описания.

Подробное описание изобретения

Плавленые зерна по изобретению могут быть изготовлены в соответствии с любым общепринятым способом изготовления плавленых зерен из оксида алюминия или оксида алюминия и диоксида циркония, в частности, с помощью печи с короткой дугой при энергии плавления перед отливкой по меньшей мере 1500 кВт·ч на тонну исходных материалов для мощности печи по меньшей мере 150 кВт. Условия плавления могут быть такими, что зерна имеют максимальное содержание углерода 1500 м.д.

Базовые зерна могут быть, в частности, изготовлены в соответствии со способом, включающим приведенные ниже последовательные стадии:

а) смешивание исходных материалов;

б) плавление, обычно в электрической печи, указанных смешанных исходных материалов до получения расплавленной жидкости;

в) охлаждение расплавленной жидкости путем ее гашения, предпочтительно таким образом, чтобы расплавленная жидкость полностью отвердела менее чем за 3 минуты до получения твердой массы; и

г) измельчение твердой массы таким образом, чтобы получить смесь зерен, и необязательно классификация по размеру указанных зерен.

На стадии а) исходные материалы выбирают известным способом в зависимости от желаемого состава для изготавливаемых плавленых зерен.

Предпочтительно, источник диоксида циркония определяют таким образом, чтобы количество оксида гафния составляло менее 5%, предпочтительно менее 2%.

Источники исходных материалов предпочтительно определяют таким образом, чтобы суммарное содержание примесей зерен составляло менее 0,5% и/или чтобы содержание каждой из примесей составляло менее 0,3%.

В частности, диоксид кремния и оксид натрия известны как причиняющие вред плавленым зернам, и их соответствующее содержание должно быть ограничено до следовых количеств в плавленых зернах, присутствующих в качестве примесей в исходных материалах. Действительно, присутствие диоксида кремния приводит к образованию стекловидной фазы, которая модифицирует абразивные свойства и твердость зерен. Присутствие оксида натрия, даже при низком содержании, приводит к образованию бета-оксида алюминия. Однако данная кристаллографическая форма оксида алюминия снижает абразивные свойства зерен. Предпочтительно, содержание Na2O менее 0,1% или даже Na2O менее 0,05%.

Следовательно, исходные материалы предпочтительно выбирают таким образом, чтобы содержание SiO2, CaO, TiO2, Fe2O3 или Cr2O3 в зернах для каждого составляло менее 0,5%, предпочтительно менее 0,3%.

На стадии б) условия плавления предпочтительно являются такими, чтобы зерна имели максимальное содержание углерода 1500 м.д., 1300 м.д. или даже 800 м.д.

В частности, плавление можно осуществлять с помощью короткой дуги, при энергии плавления перед отливкой по меньшей мере 2000 кВт·ч на тонну исходных материалов для мощности печи по меньшей мере 150 кВт.

На стадии в) охлаждение является быстрым и может быть результатом, например, заливки между охлажденными тонкими пластинами, как описано в US 3993119.

Кристаллографический анализ зерен по изобретению, изготовленных таким образом, не дал возможности выявить присутствие шпинельной фазы за исключением ее следовых количеств. Зерна обладают пористостью, измеренной с помощью гелиевой пикнометрии, менее 3%.

На стадии г) размер зерен может быть выбран в зависимости от предназначенного применения. Предпочтительно зерна в соответствии с изобретением имеют размер выше, чем размер 6, и/или ниже, чем размер 220, ниже, чем размер 80, или ниже, чем размер 24.

Способы изготовления абразивных инструментов по изобретению хорошо известны.

Связанные абразивные инструменты можно формовать путем прессования в форме смеси абразивных зерен и связующего вещества.

В абразивном инструменте в соответствии с изобретением связующее вещество может быть стекловидным (например, связующее вещество, состоящее из оксидов, в частности связующее вещество, содержащее силикаты) или органическим. Органическое связующее вещество особенно пригодно.

Связующее вещество может, в частности, представлять собой термореактивную смолу. Оно может быть выбрано из группы, образованной приведенными ниже смолами: фенольной, эпоксидной, акрилатной, полиэфирной, полиимидной, полибензимидазольной, полиуретановой, феноксидной, фенолфурфурольной, анилиноформальдегидной, мочевиноформальдегидной, крезолоальдегидной, резорциноальдегидной, мочевиноальдегидной, меламиноформальдегидной смолами и их смесями.

Обычно связующее вещество представляет от 2 до 60 об.%, предпочтительно от 20 до 40 об.% смеси.

Связующее вещество может также включать органические или неорганические наполнители, такие как гидратированные неорганические наполнители (например, тригидрат алюминия или бомит) или негидратированные неорганические наполнители (например, оксид молибдена), криолит, галоген, плавиковый шпат, сульфид железа, сульфид цинка, магнезию, карбид кремния, хлорид кремния, хлорид калия, дихлорид магния, фторборат калия или цинка, фторалюминат калия, оксид кальция, сульфат калия, сополимер винилиденхлорида/винилхлорида, поливинилиденхлорид, поливинилхлорид, волокна, сульфиды, хлориды, сульфаты, фториды и их смеси. Связующее вещество может также содержать армирующие волокна, такие как стекловолокно.

Примеры

Приведенные ниже неограничивающие примеры даны с целью иллюстрации изобретения.

Стандартные продукты ("Ref") представляют собой плавленые алюмоциркониевые зерна, продаваемые под названием ZF® или ZS® и имеющие приведенный ниже химический анализ в виде массового процентного содержания: Al2O3: 75,0%, ZrO2+HfO2: 24,1%, TiO2: 0,1%, SiO2 менее 0,2%, MgO: 0,05%, CaO: 0,07%, другое менее 0,8%. Кристаллографический анализ и анализ микроструктуры выявили, что весь диоксид циркония объединен с оксидом алюминия в эвтектической форме; остальной оксид алюминия находится в форме альфа-оксида алюминия (корунда).

Другие тестируемые продукты были получены из приведенных ниже исходных материалов:

- недообожженный оксид алюминия Bayer® с содержанием гидроксида натрия менее 0,3%;

- порошок диоксида циркония с содержанием ZrO2+HfO2 выше 98% и

- нефтяной кокс.

Оксид магния представлен чистыми материалами, имеющими более 99% оксида магния MgO.

Эти продукты были получены в соответствии с общепринятым способом, хорошо известным специалистам в данной области техники.

Исходные материалы сначала оценивали на способность к изготовлению зерен данного состава.

К этим исходным материалам добавляли минимум 1% (вплоть до 3%) нефтяного кокса в зависимости от состояния печи, в массовом процентном содержании на основе исходного сырья.

Затем исходное сырье плавили в однофазной электродуговой печи типа Heroult с графитными электродами, используя конвертер печи 0,8 м в диаметре, напряжение от 105 В до 150 В, силу тока от 1800 до 2500 А и удельную мощность электропитания от 2,0 до 2,8 кВт·ч/кг загрузки.

Затем расплавленную жидкость быстро охлаждали, используя устройство для отливки между тонкими металлическими пластинами, такое как представлено в патенте US A 3993119. Затем плавленые зерна измельчали и классифицировали в соответствии с их размером зерна.

Полученные зерна характеризуют химически с помощью рентгеновской флуоресценции. Все данные химического анализа приведены в таблице 1. Содержание примесей за исключением углерода варьирует от 0,3 до 1%. Остальное соответствует содержанию оксида алюминия.

Для демонстрации механических свойств зерен проводили испытания, описанные ниже.

Испытание А: Определение ударной прочности и сопротивления излому

Цель испытания А состояла в определении фракции зерен, успешно выдержавших испытание, данного распределения размера зерен после воздействия нагрузки в стальной вибрационной мельнице. Данное испытание дает динамическую оценку сопротивления излому и ломкости зерен.

Перед испытанием смесь зерен сначала просеивали на вибрационном сите типа ROTAP®, которое является стандартным в промышленности, так чтобы выделить фракцию 710/850 мкм с целью получения номера зерна F24 (номер 24).

Затем выделенную фракцию распределения размера зерна подвергали операции обезжелезивания, используя магнитную сепарацию, чтобы экстрагировать металлическое железо, симптоматическое для контаминации в процессе измельчения.

Для испытания использовали ротационную мельницу типа Sodemi, общепринято используемую для измельчения порошков для их химического анализа. Эта мельница была смонтирована на весу на 8 пружинах и представляла собой полый цилиндрический сосуд, содержащий испытуемые зерна, лопасть и свободно скользящее кольцо были установлены подвижно. Цилиндрическая вибрационная мельница, изготовленная из стали (марка Z160 С 12), имела следующие размеры: высота 50 мм; внутренний диаметр 139 мм. Лопасть представляла собой твердый цилиндр (диаметр 75 мм; высота 45 мм), изготовленный из стали марки Z200C12 и имеющий массу 1546 граммов. Цилиндрическое кольцо (95/120 мм внутренний/наружный диаметр; 45 мм высота) было изготовлено из стали той же марки Z200C12 и имело массу 1464 граммов.

Затем испытание А на образце включало приведенные ниже стадии:

1. сосуд очищали сжатым воздухом;

2. образец 25 граммов фракции продукта с испытуемым распределением размера зерна вносили между стенкой вибрационной мельницы и лопастью. Мельницу Sodemi включали, вращали при ее номинальной скорости (1400 об/мин) в течение 4 секунд. Затем измельченный продукт извлекали из вибрационной мельницы, используя щетку (№50), с целью анализа распределения размера зерна. Продукт, таким образом, просеивали через серию сит диаметром 70 мм сортировочной установки ROTAP® в течение 3 минут с приведенными ниже ситами Тi:

Используемые сита (отверстия в мкм)
Представленный размер Испытуемая фракция T1 T2
24 710/850 мкм 710 425

"T1+T2" относится к сумме крупных фракций (фракций, которые не проходят через сита), масс./масс. сит T1 и T2. Значение ударной вязкости и сопротивления излому (испытание А), приведенное в процентах, соответствует значению T1+T2 испытуемого образца, деленному на значение T1+T2 стандартного образца. Таким образом, ударная вязкость и сопротивление излому будут тем лучше, чем выше значение, полученное в испытании А.

Испытание В: Определение твердости

Целью испытания В является определение твердости по Виккерсу путем микровдавливания.

Плавленые зерна, имеющие размер от 710 до 850 мкм, были отобраны, затем покрыты термореактивной эпоксидной смолой. Последующая зачистка и тонкое шлифование дало возможность получить шлифованные зерна, на которых возможно измерять твердость по Виккерсу.

Твердость по Виккерсу определяют путем вдавливания тестером микротвердости Zwick 3212, оборудованным алмазной пирамидой Виккерса. Испытание на измерение твердости состоит во вдавливании в абразивное зерно индентора в форме правильной пирамиды с квадратным основанием, имеющей угол при вершине 136°, с грузом F 50 граммов в течение 15 секунд и в измерении средней диагонали d отпечатка, оставшегося (среднее двух диагоналей отпечатка) в зерне после снятия груза. Твердость по Виккерсу пропорциональна отношению F/S, где S представляет собой площадь поверхности исследуемого отпечатка в виде правильной пирамиды. Твердость по Виккерсу соответствует среднему из 10 измерений, снятых на 10 отпечатках, вдавленных случайным образом на шлифованных зернах.

Твердость по Виккерсу (испытание В), приведенная в процентах, соответствует значению 0,189×F/d2, где (d=d1+d2)/2 и d1 и d2 представляют собой две диагонали отпечатка, образованного на тестируемом образце, деленному на значение 0,189×F/d2 стандартного образца. Следовательно, твердость тем лучше, чем выше значение, полученное в испытании В.

Зерна по изобретению предпочтительно имеют результаты выше 95% в испытании А и выше 85% в испытании В.

Таблица 1
MgO ZrO2+HfO2 (ZrO2+HfO2)/MgO MgO/Al2O3×10000 t-ZrO2/ZrO2 Испытание А Испытание В
1 0,56% 15,9% 28 67 48% 65% 122%
2 1,33% 16,8% 13 162 70% 62% 71%
3 0,81% 16,9% 28 75 36% 97% 100%
4 0,88% 17,0% 25 84 44% 96% 105%
5 0,53% 17,9% 34 66 48% 109% 113%
6 0,85% 18,4% 22 106 53% 70% 108%
7 0,49% 19,1% 39 61 66% 104% 88%
8 0,51% 19,1% 37 65 37% 106% 118%
9 0,44% 19,3% 44 56 34% 103% 109%
10 0,40% 19,9% 49 51 37% 103% 87%
11 0,45% 20,4% 45 58 31% 107% 136%
12 0,52% 20,7% 40 67 48% 102% 132%
13 0,48% 21,1% 44 62 30% 109% 98%
14 0,57% 21,3% 37 74 81% 98% 142%
15 0,31% 21,6% 70 40 44% 83% 66%
16 0,42% 22,3% 53 55 30% 110% 116%
17 2,11% 23,5% 11 286 90% 72% 62%
Ref 0,05% 25,0% 500 0,7 30% 100% 100%

Примеры 2, 6, 15 и 17 показывают, что массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO от 25 до 65 необходимо с целью получения хороших результатов в испытании А. Пример 1, однако, показывает, что данного условия недостаточно для получения хороших результатов в испытании А, когда количество диоксида циркония слишком низко.

Примеры 5, 11, 13 и 16 предпочтительны по сравнению со всеми остальными, когда желательны максимальные характеристики в испытании А.

Примеры 5, 8, 11, 12 и 14 предпочтительны по сравнению со всеми остальными, когда желательны максимальные характеристики в испытании В. Характеристики Примеров 11, 12 и 14 особенно примечательны.

Пример 11 проявляет лучшее согласование для целевых применений между ударной вязкостью и твердостью. Пример 12 также проявляет отличное согласование.

Пример 5 также является весьма предпочтительным, поскольку он проявляет отличные характеристики при низком содержании диоксида циркония и, следовательно, при сниженной себестоимости. По той же причине Пример 3, который проявляет характеристики, по существу идентичные характеристикам стандартного примера, составляет ему предпочтительную альтернативу.

Анализ с помощью рентгеновской дифракции и с помощью микродатчика выявил, что для зерен по изобретению большая часть магния обнаруживается в алюмоциркониевой эвтектической фазе; остальная часть оксида алюминия обнаруживается в форме альфа-оксида алюминия (корунда); никакой шпинельной фазы (твердого раствора оксида алюминия и оксида магния) не обнаруживается или обнаруживается только в форме следов в отличие от Примеров 2 и 17, где шпинельная фаза обнаруживается. Для зерен по изобретению обнаруживается доля диоксида циркония, стабилизированного в тетрагональной форме (t-ZrO2), порядка 30%-70% относительно диоксида циркония.

Как теперь очевидно, зерна по изобретению дают возможность получить свойства, которые являются эквивалентными или улучшенными относительно свойств зерен в соответствии с предшествующим уровнем техники при более низком содержании диоксида циркония и, следовательно, более низкой себестоимости.

Конечно, настоящее изобретение не ограничено воплощениями, представленными в качестве иллюстративных примеров.

1. Абразивные плавленые зерна, имеющие приведенный ниже химический состав в массовом процентном соотношении на основе оксидов:
Al2O3 - остальное до 100%,
ZrO2+HfO2 - 16-24%,
MgO в таком количестве, что массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет от 25 до 65,
оксиды, отличные от Al2O3, ZrO2, HfO2, MgO, - 0-2%.

2. Абразивные плавленые зерна по п.1, в которых массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет менее чем 55.

3. Абразивные плавленые зерна по п.2, в которых массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет менее чем 50.

4. Абразивные плавленые зерна по п.1, в которых массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет более чем 28.

5. Абразивные плавленые зерна по п.4, в которых массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет более чем 30.

6. Абразивные плавленые зерна по п.1, в которых (ZrO2+HfO2) составляет менее 22,5 мас.% на основе оксидов.

7. Абразивные плавленые зерна по п.6, в которых (ZrO2+HfO2) составляет менее 20,0 мас.% на основе оксидов.

8. Абразивные плавленые зерна по п.1, в которых (ZrO2+HfO2) составляет более 17,0 мас.% на основе оксидов.

9. Абразивные плавленые зерна по п.1, в которых диоксид циркония, стабилизированный в тетрагональной форме, составляет от 30% до 70% диоксида циркония.

10. Абразивные плавленые зерна по п.1, имеющие размер более 150 мкм и менее 3,35 мм.

11. Абразивный инструмент, содержащий зерна, связанные связующим веществом, связанные с подложкой или осажденные на ней, при этом по меньшей мере часть зерен представляет собой зерна по п.1.

12. Применение абразивных плавленых зерен по п.1 в качестве абразивной среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности токопроводящих алмазных кругов на металлической связке, и может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и других областях техники для обработки различных материалов шлифованием.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в металлорежущих инструментах при обработке различных деталей. .

Изобретение относится к области изготовления ручного абразивного инструмента, в частности напильников и надфилей. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке поверхностей изделий вращающимися проволочными валиками на конвейерных лентах. .

Изобретение может быть использовано в производстве абразивных материалов. Абразивные частицы согласно изобретению представляют собой фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве абразивных инструментов и паст для шлифовки и полировки изделий из твердых материалов и лакокрасочных покрытий.
Изобретение относится к абразивной обработке материалов, в частности к составам шлифовальных материалов для удаления вторичной окалины, ржавчины, старой краски, грязи и т.д.
Изобретение относится к абразивной обработке материалов, в частности к составам шлифовальных материалов для удаления вторичной окалины, ржавчины, старой краски, грязи и т.д.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении абразивных кругов, работающих на повышенных скоростях, или при силовом шлифовании.

Изобретение относится к дроблению алмазов при изготовлении алмазного породоразрушающего инструмента. .

Изобретение относится к абразивным изделиям, включающим плавленое зерно оксида циркония/оксида алюминия, имеющее улучшенную форму, а также к способам его изготовления.
Изобретение относится к получению композиционных материалов, включающих порошки сверхтвердых материалов, в частности порошки алмаза и/или кубического нитрида бора (КНБ), в количестве до 92% об.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для определения режущей способности абразивно-алмазного инструмента с однослойным алмазно-гальваническим покрытием (АГП). Инструмент устанавливают на плоскости стола электронного микроскопа и определяют оптическим методом количество алмазных зерен на участке АГП заданной площади. После чего определяют процентную концентрацию алмазов по приведенной зависимости, по которой оценивают режущую способность инструмента. В результате обеспечивается способность сохранения геометрической точности образующей рабочей поверхности инструмента. 3 табл.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении керамических формованных частиц для абразивных изделий. Упомянутая керамическая частица имеет четыре основные поверхности, соединенные шестью общими кромками. Каждая из четырех основных поверхностей соединена с тремя другими основными поверхностями, а шесть общих кромок имеют в основном одинаковую длину. Абразивная частица соответствует номинальным разрядам, принятым в абразивной промышленности. Раскрыты также способ получения абразивной частицы и абразивное изделие, состоящее из керамических формованных частиц, закрепленных на связующем элементе. В результате повышается эффективность обработки за счет высокой степени симметрии керамических абразивных частиц, снижающей вероятность их ориентации в абразивном изделии в определенном направлении. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области производства алмазных инструментов, в частности к алмазным инструментам, содержащим корпус и алмазные зерна, расположенные на корпусе в один и более слоев и удерживаемые металлическим связующим материалом. Износостойкий алмазный инструмент включает корпус с закрепленными на нем алмазными зернами слоем гальванической связки, на слое которой расположен износостойкий слой связки, нанесенный методом PVD - физическим осаждением из паровой фазы, при этом толщина слоя гальванической связки составляет 20-40% размера алмазного зерна, толщина износостойкого слоя связки, нанесенного методом PVD, составляет 40-60% размера алмазного зерна. Изобретение позволяет увеличить срок службы инструмента. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к получению керамических материалов. Алмазно-твердосплавная пластина выполнена в виде твердосплавной пластины с расположенным на ней алмазным слоем. Алмазный слой выполнен из спеченной смеси алмазного микропорошка и активирующей добавки с расположенными в нем на расстоянии 0-0,25 D от диаметральной плоскости пластины зубками из CVD-алмаза толщиной 0,1-0,7 мм и высотой 0,5-1,0 мм, где D - диаметр пластины. Расстояние между зубками из CVD-алмаза может составлять 0,1-0,3 диаметра пластины. Зубки могут быть выполнены в виде сплошной пластинки или из отдельных частиц CVD-алмаза. Зубки могут быть выполнены из CVD-алмаза, структура которого не содержит аморфизованных sp2 конфигураций углерода, или из черного поликристаллического CVD-алмаза, или из монокристаллического CVD-алмаза. Обеспечивается повышение износостойкости пластины. 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов и может быть использовано для испытания сверхтвердого компонента на сопротивление абразивному износу и/или стойкость к ударной нагрузке. Испытательный цилиндр содержит первый конец, второй конец и боковую стенку, продолжающуюся от первого конца до второго конца. По меньшей мере один из упомянутых элементов цилиндра является подвергаемым воздействию участком, который контактирует со сверхтвердым компонентом для определения по меньшей мере одной характеристики сверхтвердого компонента. Подвергаемый воздействию участок содержит по меньшей мере один синтетический материал, имеющий по меньшей мере одну из характеристик, к которым относятся предел прочности при неограниченном сжатии от примерно 15 кфунт/дюйм2 до примерно 25 кфунт/дюйм2, абразивную способность от примерно 1 Cerchar до примерно 6 Cerchar и содержание железа от примерно 5% до примерно 10%. В результате повышается производительность испытания сверхтвердого материала, в частности PDC-резцов. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов и может быть использовано при испытании сверхтвердых компонентов на сопротивление абразивному износу и/или стойкость к ударной нагрузке. Испытательный цилиндр содержит первый конец, второй конец и боковую стенку, продолжающуюся от первого конца до второго конца. По меньшей мере один из упомянутых элементов цилиндра является подвергаемым воздействию участком, который контактирует со сверхтвердым компонентом для определения по меньшей мере одной характеристики сверхтвердого компонента. Подвергаемый воздействию участок содержит по меньшей мере один синтетический материал, имеющий по меньшей мере одну из характеристик, к которым относятся предел прочности при неограниченном сжатии от примерно 12 кфунт/дюйм 2 до примерно 30 кфунт/дюйм 2 , абразивная способность от примерно 1 Cerchar до примерно 6 Cerchar и содержание железа от примерно 5 % до примерно 10 %. В результате повышается производительность испытания сверхтвердых материалов, в частности PDC-резцов. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 11 ил.

Испытательный цилиндр и способ испытания сверхтвердого компонента. Испытательный цилиндр включает в себя первый конец, второй конец и боковую стенку, продолжающуюся от первого конца до второго конца. По меньшей мере один из элементов, к которым относятся второй конец и боковая стенка, является подвергаемым воздействию участком, который контактирует со сверхтвердым компонентом для определения по меньшей мере одной характеристики сверхтвердого компонента. Подвергаемый воздействию участок содержит по меньшей мере один синтетический материал, имеющий по меньшей мере одну из характеристик, к которым относятся предел прочности при неограниченном сжатии от примерно 12 кфунт/дюйм2 до примерно 30 кфунт/дюйм2, абразивность от примерно 1 Cerchar до примерно 6 Cerchar и содержание железа от примерно 5 процентов до примерно 10 процентов. Технический результат - возможность воспроизведения испытательного цилиндра и испытания различных типов резцов. 2 н. и 32 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх