DE1190381B - Method of making an alumina-based sintered abrasive - Google Patents
Method of making an alumina-based sintered abrasiveInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -W^W^ PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN -W ^ W ^ PATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
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C04bC04b
Deutsche KL: 80 b-11/10German KL: 80 b-11/10
1190381
U8450VIb/80b
7. November 1961
1. April 19651190381
U8450VIb / 80b
November 7, 1961
April 1, 1965
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Schleifmittels auf Tonerde- bzw. Korundbasis und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifmittels dieser Art, das ein zähes feinkörniges Gefüge aufweist.The invention relates to a method for producing a sintered abrasive on alumina or corundum base and relates in particular to a method for producing an abrasive of this Type that has a tough fine-grain structure.
Zum Herstellen von geformten Gegenständen aus gesinterter Tonerde, z.B. von Drahtziehsteinen, Schleif- oder Schneidwerkzeugen, ist es bekannt, zunächst eine Paste aus Aluminiumpulver und Wasser oder einem anderen Lösungsmittel herzustellen, diese Paste dann zur Bildung plattenförmiger Stücke in eine Gipsform einzufüllen und die Stücke nach dem Herausnehmen aus der Form bei Lufttemperatur zu trocknen und nach einer anschließenden Verfestigungsbeliandlung durch Wärme zu bearbeiten, damit sie die gewünschte Form erhalten, worauf sie dann schließlich gesintert werden.For the production of shaped objects from sintered clay, e.g. wire drawing dies, Grinding or cutting tools, it is known to first make a paste of aluminum powder and water or some other solvent, then this paste to form plate-shaped pieces into a plaster mold and the pieces after taking them out of the mold at air temperature to be dried and processed by heat after a subsequent hardening treatment, so that they get the desired shape, after which they are finally sintered.
Es ist weiterhin bekannt, gelochte Sinterkörper, insbesondere Hartmetallziehsteine, mit einer Zentralbohrung, in der Weise herzustellen, daß pulverför- ao miger Sinterstoff zunächst in einer Preßform gepreßt und dann, gegebenenfalls nach einer Vorsinterung bei 800 bis 900° C, die den Zusammenhalt des Preßlings verbessert, mittels eines Bohrers zu bohren, worauf der Rohling bei etwa 1400 bis 1500° C fertiggesintert wird.It is also known to have perforated sintered bodies, in particular hard metal drawing dies, with a central bore, produce in such a way that pulverför- ao miger sintered material is first pressed in a mold and then, optionally after pre-sintering at 800 to 900 ° C, the cohesion of the Pressings improved to drill by means of a drill, whereupon the blank at about 1400 to 1500 ° C is fully sintered.
Demgegenüber sollen durch das Verfahren nach der Erfindung nicht Formkörper bestimmter Gestaltung, sondern ein gesintertes Korundschleifmaterial feinkörniger Beschaffenheit hergestellt werden. Zu diesem Zweck bestehen die Merkmale der Erfindung darin, daß Tonerde von handelsüblicher Reinheit im nassen Zustand zusammen mit zusätzlichen Sinterungsmitteln auf eine Teilchengröße mit einem Durchmesser von weniger als 0,005 mm gemahlen und das gemahlene Material auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 10% getrocknet wird, daß dann das teilweise getrocknete Pulver gesiebt und das gesiebte Pulver mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm2 verdichtet wird, worauf das Material vor oder nach dem weiteren Trocknen granuliert wird, um Teilchen der gewünschten Korngröße zu erzeugen, und schließlich die granulierten Teilchen bis zu 2 Stunden lang bei einer Temperatur im Bereich von 1350 bis 1550° C und vorzugsweise bei 1400° C gesintert werden.In contrast, the method according to the invention is not intended to produce moldings of a specific design, but rather a sintered corundum abrasive material of fine-grained nature. For this purpose, the features of the invention consist in that alumina of commercial purity in the wet state together with additional sintering agents is ground to a particle size with a diameter of less than 0.005 mm and the ground material is dried to a moisture content of not more than 10%, that then the partially dried powder is sieved and the sieved powder is compacted with a pressure of up to about 800 kg / cm 2 , whereupon the material is granulated before or after further drying to produce particles of the desired grain size, and finally the granulated Particles can be sintered for up to 2 hours at a temperature in the range from 1350 to 1550 ° C and preferably at 1400 ° C.
Die zur Beeinflussung der Sinterung der verhältnismäßig reinen Tonerde zusätzlich verwendeten
Sinterungsmittel können verschiedene chemische Verbindungen sein, die als reine Verbindungen oder
in Form von Gemischen beigegeben werden können, z. B. in Form von Lehm oder dem als Abfallprodukt
Verfahren zum Herstellen eines gesinterten
Schleifmittels auf TonerdebasisThe sintering agents additionally used to influence the sintering of the relatively pure alumina can be various chemical compounds that can be added as pure compounds or in the form of mixtures, e.g. B. in the form of clay or the waste product process for making a sintered
Alumina-based abrasives
Anmelder:Applicant:
Universal Grinding Wheel Co. Ltd., Stafford,Universal Grinding Wheel Co. Ltd., Stafford,
Staffordshire (Großbritannien)Staffordshire (Great Britain)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. W. Paap,Dipl.-Ing. W. Paap,
Dipl.-Ing. H. MitscherlichDipl.-Ing. H. Mitscherlich
und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. K. Gunschmann, patent attorneys,
München 22, Mariannenplatz 4Munich 22, Mariannenplatz 4
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
John Galloway Cowan f,John Galloway Cowan f,
Billington, Staffordshire;Billington, Staffordshire;
Stuart Arthur Haywood, Stafford, StaffordshireStuart Arthur Haywood, Stafford, Staffordshire
(Großbritannien)(Great Britain)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 11. November 1960 (38 914)Great Britain 11 November 1960 (38 914)
der Aluminiumindustrie bekannten roten Schlamm oder aber als Mineralstoffe wie Ilmenit oder als beliebige Kombination der genannten Stoffe. Solche Verbindungen sind Siliciumdioxyd (SiO2), Ferrioxyd (Fe2O3), Magneteisenoxyd (Fe3O4), Manganoxyde (MnO, MnO2 usw.), Titandioxyd (TiO2), Kuprooxyd (Cu2O), Magnesiumoxyd (MgO), Calciumoxyd (CaO) oder Natriumoxyd (Na2O). Die zusätzlich verwendeten Sinterungsmittel können in dem fertigen Schleifmittel die verschiedensten Aufgaben erfüllen. Ihre Hauptwirkung besteht jedoch darin, daß sie den Verdichtungsvorgang während des Sinterns fördern und die endgültige Kristallgröße in dem Schleifmittel bestimmen.red sludge known in the aluminum industry or as minerals such as ilmenite or as any combination of the substances mentioned. Such compounds are silicon dioxide (SiO 2 ), ferric oxide (Fe 2 O 3 ), magnetic iron oxide (Fe 3 O 4 ), manganese oxides (MnO, MnO 2 etc.), titanium dioxide (TiO 2 ), cupro oxide (Cu 2 O), magnesium oxide ( MgO), calcium oxide (CaO) or sodium oxide (Na 2 O). The additionally used sintering agents can fulfill a wide variety of tasks in the finished abrasive. Their main effect, however, is that they aid the densification process during sintering and determine the final crystal size in the abrasive.
Für die Herstellung des gesinterten Schleifmittels nach der Erfindung mit kleiner Kristallgröße hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Tonerde im Ausgangszustand außer dem Kristallwasser nicht mehr als 1% an Verunreinigungen enthält, um eine ausreichende Beherrschung der chemischen Zusammensetzung des Schleifmittels während der Herstellung zu ermöglichen. Außerdem sollen die Kristalle der Tonerde kleine Abmessungen haben. Im übrigen kann die Kristallgröße der Tonerde durch eine geeignete Vorkalcinierung des Hydrats beeinflußtFor the manufacture of the sintered abrasive article of the invention having a small crystal size, it has It has been found to be expedient that the alumina in the initial state, apart from the water of crystallization, does not Contains more than 1% of impurities in order to have sufficient control of the chemical composition of the abrasive during manufacture. Also, the crystals should of the clay have small dimensions. Incidentally, the crystal size of the alumina can be adjusted by a suitable one Pre-calcination of the hydrate influenced
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werden, wenn dies erwünscht ist, und außerdem ist die Kristallgröße eine Funktion der Teilchengröße nach dem vorbereiteten Mahlen.if so desired, and also the crystal size is a function of the particle size after the prepared grinding.
Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben. Die Tonerde in Form des Oxydes, des Hydrats oder des vorkalcinierten Hydrats wird zusammen mit den gewählten zusätzlichen Sinterungsmitteln im nassen Zustand in einer mit Gummi ausgekleideten Kugelmühle auf eine Teilchengröße von weniger als 0,005 mm gemahlen. Ein keramisch gebundenes gesintertes Tonerdeschleifmittel hat sich hierbei als am zweckmäßigsten erwiesen, denn es vereinigt einen hohen Zerkleinerungsgrad mit einem Minimum an Verunreinigung während des Mahlvorgangs. Die gewählten zusätzlichen Sinterungsmittel können in jedem beliebigen Zeitpunkt während des Mahlvorgangs beigefügt werden, doch richtet sich dies in einem gewissen Ausmaß nach dem anfänglichen Verhältnis zwischen den Korngrößen der Tonerde und so der Zusatzstoffe sowie nach ihrer relativenVermahlbarkeit. Je nach der Feinheit der Rohstoffe kann der Mahlvorgang 5 bis 70 Stunden in Anspruch nehmen.A preferred embodiment of the method according to the invention is described below. the Alumina in the form of the oxide, the hydrate or the precalcined hydrate is selected together with the additional sintering agents in the wet state in a rubber-lined ball mill ground to a particle size of less than 0.005 mm. A vitrified bonded sintered one Alumina abrasive has proven to be the most useful because it unites you high degree of comminution with a minimum of contamination during the grinding process. The chosen additional sintering agents can be added at any point during the milling process may be included, but this depends to some extent on the initial ratio between the grain sizes of the clay and thus the additives as well as their relative grindability. Depending on the fineness of the raw materials, the grinding process can take 5 to 70 hours.
Nach dem Mahlen werden die beim Granulieren anfallenden überschüssigen Feinstoffe mit dem gemahlenen Material von sahneartiger Beschaffenheit gemischt, und das Gemisch wird mittels einer Filterpresse behandelt, um die Wassermenge herabzusetzen. Der hierbei entstehende Filterkuchen wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10% getrocknet, zerkleinert und gesiebt. Das feuchte Pulver wird zu Formungen von geeigneter Größe gepreßt, wobei mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm2 gearbeitet wird.After the grinding, the excess fines resulting from the granulation are mixed with the ground material which is creamy in nature, and the mixture is treated with a filter press to reduce the amount of water. The resulting filter cake is dried to a moisture content of less than 10%, crushed and sieved. The moist powder is pressed into shapes of suitable size, using a pressure of up to about 800 kg / cm 2 .
Die überschüssigen Feinstoffe können aber auch zugemischt werden, nachdem das sahneartige Material getrocknet worden ist. Das Trocknen kann entweder im Trockenofen oder mit Hilfe einer Filterpresse mit nachfolgender Ofentrocknung des Filterkuchens durchgeführt werden, um den endgültigen Feuchtigkeitsgehalt auf einen Wert zwischen 0 und 10% herabzusetzen. Diesem Material werden dann die überschüssigen Feinstoffe beigegeben, und der Wassergehalt des Gemisches wird nach Bedarf auf einen Wert im Bereich von 1 bis 10 % eingestellt.The excess fines can, however, also be mixed in after the cream-like material has been dried. Drying can either be done in a drying oven or with the help of a filter press with subsequent oven drying of the filter cake to be carried out to the final Reduce the moisture content to a value between 0 and 10%. This material will then be the excess fines are added, and the water content of the mixture is increased as needed set a value in the range from 1 to 10%.
Das feuchte Pulver wird dann gesiebt und mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm2 zu Formlingen gepreßt.The moist powder is then sieved and pressed into moldings at a pressure of up to about 800 kg / cm 2.
Die Formlinge werden je nach der gewünschten Kornform vor oder nach der weiteren Trocknung granuliert. Erfolgt das Granulieren vor der weiteren Trocknung, so ergibt sich eine abgerundete Kornform, während beim Granulieren nach dem Trocknen kantige Kornformen entstehen. Im übrigen wird das Granulieren in der Weise durchgeführt, daß eine maximale Ausbeute an Teilchen der gewünschten Korngröße erzielt wird, wobei die Schrumpfung der Teilchen während des Sinterns entsprechend berücksichtigt werden.Depending on the desired grain shape, the briquettes are before or after further drying granulated. If the granulation takes place before further drying, the result is a rounded grain shape, while granulating, after drying, produces angular grain shapes. Otherwise will the granulation is carried out in such a way that a maximum yield of particles of the desired Grain size is achieved, taking into account the shrinkage of the particles during sintering will.
Das granulierte Material wird gesiebt, um alles Material zu entfernen, dessen Korngröße unter der gewünschten Korngröße liegt; diese Feinstoffe werden bei dem Verfahren dann in der weiter obenerwähnten Weise erneut verwendet. Die Körner werden bei etwa 1400° C gesintert, und die Temperatur wird etwa 1 bis 2 Stunden lang in ihrem oberen Bereich gehalten.The granulated material is sieved to remove any material with a grain size below that desired grain size is; these fines are then used in the process mentioned above Way used again. The grains are sintered at about 1400 ° C, and the temperature is held in its upper region for about 1 to 2 hours.
In manchen Fällen ist eine weitere Abänderung des Behandlungsverfahrens zweckmäßig, um bestimmte physikalische Eigenschaften der Körner, z. B. ihre Form und ihre Oberflächenstruktur, zu betonen. In some cases, it may be useful to modify the treatment method further to include certain physical properties of the grains, e.g. B. to emphasize their shape and their surface structure.
In diesem Falle werden die im Zusammenhang mit dem vorstehenden Beispiel erwähnten gepreßten Formlinge bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1400° C vorgesintert, und das so teilweise gesinterte Material wird dann so gebrochen bzw. zerkleinert, daß Teilchen im Größenbereich von 0,1 bis 1,0 mm entstehen.In this case, those mentioned in connection with the previous example are pressed Moldings are pre-sintered at a temperature in the range from 500 to 1400 ° C, and the so partially sintered Material is then broken or comminuted so that particles in the size range from 0.1 to 1.0 mm arise.
Dieses teilweise gesinterte und auf die gewünschte Korngröße gebrachte Material wird dann mit dem normalen Gemisch vereinigt, das durch Naßvermahlung der weiter obenerwähnten Rohstoffe, durch teilweise Trocknung und durch Beimischen der überschüssigen Feinstoffe gewonnen wurde; der Anteil des beigemischten Materials variiert zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent; der gesamte Feuchtigkeitsgehalt wird nach Bedarf auf einen Wert zwischen 1 und 10% eingestellt.This partially sintered and brought to the desired grain size material is then with the normal mixture combined by wet milling of the raw materials mentioned above partially drying and obtained by admixing the excess fines; the amount of the admixed material varies between 10 and 50 percent by weight; the total moisture content is set to a value between 1 and 10% as required.
Hierauf wird das Material gesiebt, mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm2 verdichtet und vor oder nach der Trocknung granuliert, woraufhin die gewünschten feineren Anteile durch Sieben beseitigt werden. Die ausgeschiedenen Feinstoffe werden später dem Prozeß während des obenerwähnten Mischungsvorgangs wieder zugeführt.The material is then sieved, compressed with a pressure of up to about 800 kg / cm 2 and granulated before or after drying, whereupon the desired finer fractions are removed by sieving. The precipitated fines are later fed back into the process during the above-mentioned mixing process.
Schließlich werden die Körner etwa Vt bis 2 Stunden lang bei 1400 bis 1550° C gesintert.Finally, the grains are sintered at 1400 to 1550 ° C for about Vt to 2 hours.
In den folgenden Tabellen sind Angaben über die Zusammensetzungsbereiche und die verwendeten Rohstoffe zusammengestellt, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wurde.The following tables provide information on the composition ranges and the ones used Compiled raw materials in which the method according to the invention was applied.
setzungTogether
settlement
ZusammensetzungChemical
composition
Tonerde Batch 1
Clay
5 bis 20%
10·/»
10%
80 bis 95%
2 bis 15%
10%
10%95 to 70% e.g. B.
5 to 20%
10 · / »
10%
80 to 95%
2 to 15%
10%
10%
17,2%
4%
1,8%
82%
10%
3%
5%77%
17.2%
4%
1.8%
82%
10%
3%
5%
Fe2O3 5,2%
SiO2 2,9%
TiO2 2,7o/o
Na2O 0,2%
Al2O3 87,9%
Fe2O3 3,0%
SiO2 4,7%
TiO2 5,0%Al 2 O 3 87.9%
Fe 2 O 3 5.2%
SiO 2 2.9%
TiO 2 2.7%
Na 2 O 0.2%
Al 2 O 3 87.9%
Fe 2 O 3 3.0%
SiO 2 4.7%
TiO 2 5.0%
Kaolin bis zu Red mud (wet)
Kaolin up to
Tonerde Batch 2
Clay
Rutil bis zu Iron oxide (Fe 2 O 3 ) up to
Rutile up to
setzungTogether
settlement
Tonerde Batch 3
Clay
5%
5%90 to 100% e.g.
5%
5%
2%
2%96%
2%
2%
Titandioxyd bis zu Manganese dioxide up to
Titanium dioxide up to
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen gesinterter Schleifmittelkörner auf Tonerdebasis ermöglicht die Herstellung von Materialien, die im Vergleich zu den gebräuchlichen Schleifmitteln auf Tonerdebasis durch eine überlegene mechanische Festigkeit gekennzeichnet sind; dies geht aus der folgenden Tabelle hervor.The method according to the invention for producing sintered abrasive grains based on alumina makes possible the manufacture of materials that compare to the common abrasives Alumina bases are characterized by superior mechanical strength; this is evident from the following Table.
Normales geschmolzenesNormal melted
Korn grain
Korn, Charge 1 Korn, batch 1
Korn, Charge 2 Korn, batch 2
Korn, Charge 3 Korn, batch 3
Statische
Druckfestigkeit Static
Compressive strength
kgkg
41 bis 45
250 bis 270
105 bis 110
105 bis 11041 to 45
250 to 270
105 to 110
105 to 110
Dynamischer Zähigkeitsgrad Dynamic toughness grade
10 bis 1510 to 15
70 bis 8770 to 87
71 bis 88 as 65 bis 7571 to 88 as 65 to 75
Unter dynamischer Zähigkeitsgrad wird hierbei der prozentuale Anteil von unzerbrochenen Körnern einer Probe verstanden, die Schlagbeanspruchungen hoher Geschwindigkeit ausgesetzt worden ist.The dynamic degree of toughness is the percentage of unbroken grains understood a sample that has been subjected to high velocity impacts.
Claims (3)
Deutsche Patentschrift Nr. 812 840;
USA.-Patentschrift Nr. 2 947 056;
Industrie-Anzeiger, Nr. 71/72 vom 7. 9. 1956, bis 1084.Considered publications:
German Patent No. 812 840;
U.S. Patent No. 2,947,056;
Industrie-Anzeiger, No. 71/72 from September 7, 1956, to 1084.
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| GB3891460A GB944936A (en) | 1960-11-11 | 1960-11-11 | Sintered, aluminous abrasive |
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|---|---|
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ID=10406466
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DEU8450A Pending DE1190381B (en) | 1960-11-11 | 1961-11-07 | Method of making an alumina-based sintered abrasive |
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-
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Also Published As
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