专利名称：：基于经熔融的球形刚玉的磨粒的制作方法基于,融的珎^形刚玉的廇呻立本发明涉及基于融的球形刚玉的奮险，其中该膝粒由用包含粘结剂和细粒的研,固体颗粒的层包復的球形刚i^构成。自约75年前球形刚玉已为A/斤知，而工业生产则是自约30年前。例如US-专利1,871,792和1,871,793描述了^^助压缩空U蒸汽喷吹液态刚玉的浇注射流，其中产生直径约0-5咖的刚玉空心球，在上述US专利文献中，已经描述了迄今为止仍应用的制备方法的所有重要步骤。大量专利文献描述了这样获得的空心球的应用。例如，DE628936描述了将空心球研#玻璃化以形成^W粒，然后由此制絲具。由于该材料的高孔隙率和空心球的较低强度，妙工^H"颗粒时会产生相对细小的只能用于某些特殊用途的颗粒。由于在熔融刚玉的传统加工过程中会不可i^地产生相应的细粒，所以用空心球刚玉制备W^^f立经济意义小。在制4^统刚玉Jl^立的情况下，首先辦为原料的铝lLi或MJ^电孤炉中熔融。随即将经熔融的刚玉冷却并由此产生10-15to大小的块体形状。这种刚玉块在持续2—5天的时间完全^HP后，用破碎4A^a^^ii行破碎，并将由此产生的物料筛分^目应的J^立。因此，在制备刚玉时有相当大-"^分^^是将直径达IMt的刚玉块破碎成直J^A^Mt到几毫米范围内的奮粒的情况下的破碎加工和磨损产生的，所以，迄今为ihA们一絲尝M氣态刚玉熔融絲i^5l凝固之前^t以避开耗费的破碎加工。正如文端提及的那样，可以通过喷M态刚玉的浇注射流来实现制备多孔空心球刚玉，然而其不太适合怍为^f立。目前，例如由于球形刚玉的低导热性、化学惰'^^多孔性而主要用作耐火##。球形刚玉在耐火材料工业中的^^)最初在专利US2，261,639中描述。与jtbf目比，^W^工业中球形刚玉主要不是用作为磨粒，而A^制造砂轮时用作致孔剂。例如，在US2，986，455或DE1281306中描述了这种磨具，尽管如此，人们一直在研究喷吹刚玉，以便以此方式制备磨粒。例如在US2，261，639描述了用空气喷吹由氧化铝添加1一10%的氧化钠构成的熔体，其中获得致密的结晶球，其^5皮碎后也可以用作,。然而高舍量的氧化钠导致铝酸钠的形成，由》w錄粒的性肯^^斷氐。US2，340，194描述了在熔体中添加1-1.5%的氧4匕钬，其应该产生具有相对厚壁的耐压空心來DD134638描述了制备刚玉空心球的方法，其中通*加氮^45或氧氮化铝形式的氣/f^结合的氮来影响刚玉空心球的特性。在GB284131中描述了其中首先借助空气J5W液态刚玉吹入冷却室，然后在其中用^p水^jf^顿津li^一步转。扭产生直径约3咖的颗粒0EP1157077描迷了多晶磨粒的制备，其中浇注液态刚玉并^it过应用超声波的情况下挣溶融的氧化铝^HM微滴而协助液态刚玉的务却。在比，获得平均直径小于l咖的致密柳险。所，粒的晶粒尺寸为小于30ym。3W技术的所述方法的缺点是，一方面尝^it过化学組成来影响所希望的产品的物理特性诸如孔隙率和密度，其结果也导致产物化学组成的变化，由此经常斷氐了产物作为^^立的功能，另一方面尝舰iit法工艺的变化方案来影响产物的物理特性，常与高^^1费相关并在制备时导致相应的礼^，因而，到目前为止上^法都不能实棘直接生产^r立。因此，仍;Mv^j"不必高耗费的破碎加工直接由熔体生产奮险的方法的需要。j因此，本发明的任务在于，提供无JE贿^^的缺点并以此以简单的方式制备更有效的奮粒，而不必实施以往高耗费的破碎加工的方法。通过具有##^^要求13的特征的方法以及具有^U'J要求1的特征的磨粒，解决了该任务。本发明的^i^案和实施方^iA^K^要求的^1。令人惊讶政现，通,细粒的、研絲固体W蜂粘结剂-"^构成的层多孔的、J4^^形的、具有作为^^立的:色特性的固体^fei。"、例M过附加的M层，^^斤述刚玉获得有t^用作为^的特性。首ibit过^^细粒的固体^^l高了H^面积，由此改善球形刚玉^^中的粘结力，例如^E^轮中或在基体(Unterlage)上的糾中。因此箱所述^W，获得0.1-0.3m7g的t昧面积。由此，经^a的刚玉的表面积湘比未^Jt的刚玉表面积高约二十倍，6通itit种附加的微孔^a^，本发明的^r立具有极其高的总孔隙率，其中，开孑14L隙率为在10%和30。/之间且闭孑UL隙率为在60和90°/之间，由开孑I4L隙率加上闭孑L^隙^fp与闭孑L^隙^比得出总孔隙率(R)并條下式计算(开孑1^隙率+闭孑WL隙率)R-开孑LJL隙率R具有在3与10之间的值。由于高孔隙率，本发明的^^具有相对低的0.5-lkg/1的堆密度，其絲低于J^立以往的常MJt值。用7jc4ML隙率计和数字图像分析仪测量孔隙^直，而堆密^U5'J辆常旨法通it^^立的^R量取(auslitern)和称重来测量。作为粘结剂既可以考M才M占结剂也可以考虑无3几粘结剂。在本发明的优选的实施辨中，^^i^膝结剂，特别是^J^L粘结剂和/或^ik粘结剂。依据奮险的使用目的，也可以使用有机粘结剂，其中优选的粘结剂为合成树脂。基于J^立的总固体M计，粘结剂的含量为o.05-io重量y。。通常^M相对高的粘结剂含量，因为包^M目对M并必须使用相应的粘结剂含量以便^J^iii^必要的强度。^a^本身M由细粒的研糾固体颗并诚成。m白刚玉、辆刚玉、半脆刚玉或锆刚玉。然而她的实施方案也可以含有锆多铝^^S、碳^^:、金刚石和/或立方氮化硼。固体颗粒的粒度为在0.1-100juni之间。在优选的实施方案中，固体颗粒的平均粒^在3-25nm之间。如上所述，本发明的磨粒用相对厚的层包覆，JL^于奮险的总固体^i计，研糾固体颗粒的衬为在20%和40重i^U'司。层厚本身为在50和500nm之间，^^150jim和300jam之间，并才緣本发明为固体^^自的平均粒度的数倍，因此，本发明的城在于^a^在固体^laJi財多层。结^L现，只有经驢的球形刚玉才能ii^必要的强度，以便有^k^作胁。依据应用情况可負沐利的是，在^t^中除了粘结剂和细粒的研M固体外，还构入附加的添加剂。作为添加剂考虑烧结添加剂、粘固组分7(Zementbildner)和/或磨削活性(schleifaktive)物料。^i^作为层;^到球形刚玉上之前，将附加的添加剂与细粒的研奮H"固体"給。制备本发明的磨粒的方法相对简单且低耗费。以传统的方式通过用空气-水-;S^喷吹液态熔体来制备球形刚玉本身。将其中产生的多孑L^l形A1A-朱在强制式^^机中与粘结剂混合。随即向用粘结剂润湿的球形刚玉添加细粒的研耕固体颗粒，其lt^粘附于球形刚玉的表面。一旦^^iJiJ了所希望的厚度，就将这种经涂层的多孑u^形Ai203成型^^i行热处理，以便以此方式强iMl何种类型的粘结剂，絲于^^^来的^^I目的。如財虑用在结合陶瓷的妙轮方面，其中^^f^IiE^Nf占结剂，其中在特别有利的变化方案中使用价廉物美的可以大量获得的7K玻璃。在^jf)^i^占结剂的情况下，随即的热处#400-1400匸之间的温度范围内实施，其中粘结剂与细粒的研M固体-"^&结成坚固的层。如果絲经M的空心球刚玉用于Ait树脂结合的砂轮中，也可以^JD有才M占结剂，其中^^f捐本身也用作为砂轮中的粘结剂的粘结剂类型。这类有;^*系在200-500匸之间固化。有才M占结剂同^^kit合于将用于基体上的M的J^形刚玉涂层。通itfM附加的添加剂，可以改善本发明的磨粒的磨削效果、,行为或者结合的形成。例如在应用合^^脂作为粘结剂的情况下有利的是，使用附加的磨削活4i^料，例如石刷碌、碳舰、卤化物或其它^Jl削i^呈的材料。在应用无机粘结剂的情况下，可以添加有助^W本身的强度的附加的烧结添加剂或粘固組分。经^a的球形刚玉的强度可以在所谓的CFF(抗压断裂力^)中测定。在该#中，用液压冲头将单^Wt^^MS并测量^!^f磨粒所必需的力。用这种方法可以确定，本发明的经M的球形刚玉具有相比絲^a的球形刚玉约3-5倍的强度，并因jtb^于相当于传,融刚玉的强度范围内。因此，^上述方法实m过^a球形刚玉制备痴险，所i^险由于^a层的许多变化可能性可以出色3^kit合^M"H^！目的。以下舰据数个絲絲实施例对本发明进树细解释。实施例1制^^经^t的i^形刚玉将63kg平均粒度为2-3咖的球形刚玉(ALODURKKW，Treibacher^AG)添加到强制式混合才几中，并用7jc^璃与水的6kg混合物(比例为l:l)混合，直J^i形刚玉的表面均匀地润湿。向该;^^中添加27kg最^^立^20pm的辆刚玉(ESKP1400,Treibacher絲AG)。^Nt"^^均4匕纟々2-3辦。^^H^t得的均匀包覆的球形刚玉在5ox:下干燥，并随即M转管式炉中于1300r下麟。在麟炉中的停留时间为约20树。在电子显微镜下测得驢层的平均层厚为约250jum。实施例2磨削#(平面磨削)将才財居实施例1所获得的奮险与粒^F46的"W刚玉^^立"^^工，脂粘结的砂瓦(Schleifsegment),其中脊逸刚玉奮粒(实施例1)的比例为3:1^J"具表面积为0.059m2的情况下，砂瓦的尺寸为280x55咖。结果制备出不同^tl船、〗(G或H)的砂瓦。用如jft^得的砂^)"工件表面积为0.206m2的非^r硬质钢(1018)工件进4t。为了进^"5冲比，使用类々:^少瓦，其中^^传统的球形刚玉代替经^A的^l形刚玉。在机械功率为18.4kW或36.8kW、切削速度为18转/分、ii^4JL为0.5咖/min瓦惑*量为10.2鹏的情况下，将砂瓦(Segmente)用于平面磨肖'J。所获得的磨削结絲下表l中总结表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>B1-用根提实施例1的经^的球形刚玉的样品，vi-用普ii^i形刚玉的对比例"由磨削量、x工件面积/磨损x磨具面积计算系数G。如由表l中的结果可知，通过^^]本发明经^的球形刚玉，可以实现系数G提高直至25。/。。实施例3磨削试睑(深度磨削)与实施例1所i^法勒^&制备平均粒度为260nm(^^立F60)的经^的球形刚玉并加工威尺寸为500x65x203.2咖的结合陶瓷的砂洽。为了进行对比，^f目同a下用白刚玉(F60)制^^结合陶资的妙轮。用上i^^fe"对工，(DIN1.2242)ii^^CJt^削。与用白刚玉的砂樹目比，在/f^J本发明的球形刚玉的情况下，可以实现工具i^L提高约17%，同时不会U工件氧化变色或型面损失。因此，显示节省时间并允^械高才;i^负荷的优点。10权利要求1.具有由经熔融的球形刚玉构成的核的磨粒，其特征在于，该球形刚玉包覆着由至少一种粘结剂和细粒的研磨料固体颗粒构成的层。2.根路和牙日要求1所述的磨粒，其特征在于，所述球形刚玉的平均直径为0.05一snnn。3.才秀据和踌U要求1或2的磨粒，其特征在于，所述层的厚度为在50和500林m之间，优选在150和300林m之间。4.才助酥呀懊求1至3之尸的磨粒，其特征在于，细粒的研磨料固体颗粒具有在0.1和100四之间，优选在3和25四之间的平均颖粒直径.5.才民澹和踌弓要求1至4之尸的磨粒，其特征在于，细粒的期馆讲固体颗粒的含量基于磨粒的总固体含量计为20一40重量肠。6.才助酥呀口要求1至5之一的磨粒，其特征在于，所述层的厚度为球直径的1/20一1/5。7.才助酥呀日要求1至6之尸的磨粒，其特征在于，所述层为所述固体颗粒的平均粒度的5一100倍，优选20一50倍。8.才澎澹和俐要求1或7的磨粒，其特征在于，磨粒的开孑琦匕隙率为10一3004,闭孑漪匕隙率为60一90%，以及总孔隙率(开孑漪匕隙率＋闭孑崎匕隙率)与闭孑喻匕隙率的比值R才禹澹下式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>9.才助酥呀日要求1至8之尸的磨粒，其特征在于，磨粒的比表面积BBT为0.1一0.3耐／g。10.才助酥呀快求1至9之一的磨粒，其特征在于，磨粗的堆密度为0.5-1.okg/1.11.根澹和并快求1至10之一的磨粒，其特征在于，粘结剂为无术琳结剂，特别是硅酸盐或磷酸盐粘结剂。12.才^tWJ要求1至10之一的磨粒，其特征在于，粘结剂为有机粘结剂，特别是合細脂。13.才Nt拟'涹求1至12之一的务险，其特银在于，基于务险的总固僻i含4i十，粘结剂的量为0.05-5重:fl14.f^t^U'涹求l至13之一的^^立，^#錄于，细粒的研糾固体颗净遞自下组，该组包括白刚玉、絲刚玉、半脆刚玉、锆刚玉、锆多铝^*5、碳4b^:、金刚石和立方氮^r^。15.才N^M'J要求1至14之一的磨粒，其特征在于，在M层中，除了粘结剂和细粒的研奮H"固体外，i^^"有附加的添加剂，所iij^加剂选自包拾烧结添加剂、粘固组^p磨削活性物质的组，例如选自包括Na、K、Li、Mg、Ca、Al、Mn、Cu、Sn、Fe、Ti、Sb和Zn的元素的组的石j!M⑩、碳,、囟化物^^盐。16.#4^5^'澳求1至15之一的奮粒，，;t^L于，由^融的J^形刚玉构成的核是空心球刚玉。17.^^M，j要求l至15之一的i^立，其特机在于，由经溶融的^l形刚玉构成的核是多孑U^形刚玉。18.制备基于经熔融的球形刚玉的磨粒的方法，其包括以下步骤-在电弧炉中熔融勤匕铝，-用空v水的';^^将氣态熔体吹制成多孑u^形的入1203成型体，絲棘于，曙在》,^^机中将所获得的多孑L、球形的人1203成型^至少-^粘结剂';錄，-将用所U少一种粘结剂润湿的多孑L^形A1203成型舰过';￡^细粒的研員固体柳粒而初c^置细粒的研奮H"固体^ia层，和-随即将用细粒的研M固体颗粒涂覆的多孑^形Al203成型^i行热处理，以1^P固M^。19.^^拟'漆求18的方法，^ft4^于，^^用7j^^^^iMr占结剂。20.才M^M'J^求18或19的方法，其特征在于，热处理在400和1400X:之间的iSyl范围内进行。21.才MtW，J^求18的方法，^#絲于，^^有^l占结剂。22.根据^M'澳求18或21的方法，其特棘于，热处理在200和5001C之间的温度范围内进:行。23.#4^5^，漆求18至22之一的方法，其特征在于，与细丰立的而f奮阡固体颗粒-^添加附加的添加剂，所J^加剂选自包^T^添加刑、粘固组#磨削活性物质的组，例如，选自包括Na，K，Li，Mg，Ca，Al，Mn，Cu，Sn，Fe，Ti，Sb和Zn的元素的组的石彭^、^ik、卣4^MHWt24.才^t^U，J要求1至17之一的絲用于制造妙1W用途。25.才^^'JJ^求1至17^L—的^^立用于制造J-^Ji的,的用途。全文摘要本发明涉及基于经熔融的球形刚玉的磨粒，其中所述球形刚玉用相对厚的、由细粒的研磨料固体颗粒构成的层包覆。通过所述包覆层，使球形刚玉达到适合作为磨粒的特性。文档编号C09K3/14GK101460587SQ200780015336公开日2009年6月17日申请日期2007年4月25日优先权日2006年4月28日发明者S·萨克塞申请人:研磨剂与耐火品研究与开发中心C.A.R.R.D.有限公司