DE1908475B

DE1908475B - Sintered abrasive grain and process for its manufacture

Info

Publication number: DE1908475B
Authority: DE
Inventors: John Charles Niagara Falls N.Y. McMullen (V.StA.). C04b 41-04
Original assignee: The Carborundum Co., Niagara Falls, N.Y. (V.StA.)

Description

nicht, die durch dtis Zusetzen des Additivs in gesin- Darüber hinaus wird der Masse normalerweisenot that by adding the additive to the substance

(erlern Aliiminiumoxid-Zirkomumdioxid-Schleifkorn ein Bindemittel zugegeben,(learn to add a binder to alumina-zirconia abrasive grain,

hervorgerufen werden, welches erfindungsgemäß her- 2, Das Formen der Masse in Schleifkorn der ge-caused, which according to the invention is 2, The shaping of the mass in abrasive grain of the

ßestellt ist. wünschten Form und Größe,is set. desired shape and size,

Die Verwendung von Additiven der oben beschrie- 5 , _ _ . . . .... .The use of additives of the above-described 5, _ _. . . ....

benen Art in erschmolzenen feuerfesten Gußwerk- ³· Dw Trocknen der geformten Korner zur Ausstoffen ist bekannt, um die Probleme des Spalten; und scheidung von überschüssiger Feuchtigkeit und Brechens der erschmolzenen Gußform zu beseitigen, ^{zum A}"^sWrten des Bindemittels.
Beispielsweise ist das Zusetzen von Additiven wie 4. Das Brennen des Korns bei hinreichend hoher Magnesiumoxid, Natriumoxid und Calciumoxid zu xo Temperatur, um alle Partikeln zu sintern,
erschmolzenen Gußgemischen aus AluminiumoxidThe same type in molten refractory casting works- ³ · Dw drying of the shaped grains for pulping is known to solve the problems of splitting; and decision to remove excess moisture and breakage of the molten mold ^{for the A} ^"s WRTEN of the binder.
For example, the addition of additives such as 4. Burning the grain at a sufficiently high magnesium oxide, sodium oxide and calcium oxide at xo temperature to sinter all the particles,
molten casting mixtures of aluminum oxide

und Zirkoniumdioxid bekannt. Es ist aber völlig Bei der Durchführung des ersten Schritts der Erüberraschend, daß das Zusetzen von solchen Additiven findung wird dem Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-ZU gesinterten Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid- Gemisch vorzugsweise ein Bindemittel zugegeben, um Schleifmittel-Zusammensetzungen die Festigkeit und 15 dem daraus geformten Korn eine ausreichende ungedie Schleifeigenschaften dieser Zusammensetzungen brannte Festigkeit zu geben und eine weitere Ververbessert, arbeitung zu ermöglichen. Zu geeigneten Bindemittelnand zirconia are known. It is completely surprising, however, when carrying out the first step that the addition of such additives is finding the alumina-zirconia-TO sintered aluminum oxide-zirconium dioxide mixture is preferably added to a binder Abrasive compositions have the strength and the grain formed therefrom sufficient unsatisfactory Abrasive properties of these compositions give burned strength and further improved to enable work. To suitable binders

Das Aluminiumoxid und das Zirkoniumdioxid gehören Bentonit, Stärke, Dextrin, Methylcellulose können aus jeder kommerziell zugänglichen Quelle und Gemische davon. Darüber hinaus können Kunststammen, obgleich vorzugsweise relativ hochreine 20 harze verwendet werden, beispielsweise die Konden-Pulver verwendet werden, die mindestens eine Reinheit sationsprodukte von Aldehyden und Phenolen. Die von etwa 95°/o haben. Das Verhältnis von Aluminium- Wahl des betreffenden Bindemittels hängt weilgehend oxid zu Zirkoniumdioxid kann im Bereich von etwa von dem dem Trockengemisch zum Zwecke der Form-90: 5 bis etwa 25 : 75 liegen. Vorzugsweise beträgt das barkeit zugesetzten Verflüssigungsmittel ab und von Verhältnis von Aluminiumoxid zu Zirkoniumdioxid 25 der Art der zur Verfügung stehenden Formeinrichjedoch 60: 40. Um die durchschnittliche Partikelgröße tungsn. Ip den nachfolgenden Beispielen wird Bentonit des Pulvers auf etwa 5 Mikron oder darunter zu ver- verwendet, da Bentonit vor dem Sintern der Körner kleinern, werden Aluminiumoxid- und Zirkonium- nicht aus den einzelnen Körnern herausgebrannt dioxidpulver durch geeignete Mittel fein zerteilt, bei- werden muß. Das vorzugsweise verwendete Bindespielsweise durch nasses oder trockenes Mahlen in 30 mittel ist ein Gemisch aus Bentonit und Methyleiner rotierenden Kugelmühle oder durch Strahl- cellulose, da es sich zur Herstellung preßbarer Gemahlen mit Druckluft oder Dampf. mische als besonders geeignet erwiesen hat.The alumina and zirconia include bentonite, starch, dextrin, methyl cellulose can be obtained from any commercially available source and mixtures thereof. In addition, art roots, although relatively high purity resins are preferably used, such as the condensate powders are used which have at least one purity of aldehydes and phenols. the of about 95 per cent. The ratio of aluminum to choice of the binder in question depends largely Oxide to zirconia can range from about that of the dry mix for purposes of Form-90: 5 to about 25:75. The liquefying agent added is preferably from time to time However, the ratio of alumina to zirconia is 25 based on the type of mold equipment available 60:40. To determine the average particle size. Ip the examples below is bentonite of the powder to about 5 microns or less because bentonite is used before the grains are sintered smaller, aluminum oxide and zirconium are not burned out of the individual grains Dioxide powder must be finely divided by suitable means. The preferred binding style used by wet or dry grinding in 30 medium is a mixture of bentonite and methyl liner rotating ball mill or jet cellulose, since it is used to produce pressable mills with compressed air or steam. mix has proven to be particularly suitable.

Die Additive können einen hohen Reinheitsgrad Der kornherstellende Prozeß wird vorzugsweise so haben oder in ihrer kommerziell erhältlichen oder durchgeführt, daß eine bestimmte Menge des nassen natürlich vorkommenden Form verwendet werden. 35 Gemisches durch eine Matrize stranggepreßt wird, Beispielsweise sind ausgezeichnete Ergebnisse bei um Stangen gleichförmigen geometrischen Quer-Verwendung von Calciumfluorid mit einer Reinheit Schnitts zu bilden, die anschließend in Körner gevon 99% sowie kommerziell erhältlichem Flußspat sintert werden, wobei jedes aus vielen der vorgenannten erzielt worden, der etwa 86% Calciumfluorid, etwa Partikeln aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid, 8% Kieselsäure, etwa 4% Calciumkarbonat und 40 dem Additiv und dem Bindemittel zusammengesetzt etwa 2 % Aluminiumoxid und Eisenoxid enthält. Aus- ist. Das Korn ist vorzugsweise massiv und im Quergezeichnete Ergebnisse sind auch bei Verwendung schnitt zylindrisch, obgleich eine Vielfalt anderer von Phillipinen-Chromerz erzielt worden, das sie Formen ohne weiteres erzielt werden kann, wie polyfolgenden Analysenwerte hat: Chromoxid 35%, gonale, dreieckige oder quadratische Abmessungen. Kieselsäure 3%, Eisenoxid 15%, Aluminiumoxid 45 Die Länge und der Durchmesser des Korns können 30%, Magnesiumoxid 16% und Calciumoxid 0,5%. nach Bedarf variiert werden, jedoch wird ein durch-Wie bereits erwähnt, ist also das Vorhandensein von schnittliches Verhältnis von Länge zu Durchmesser Verunreinigungen, die normalerweise in Verbindung von 2:1 und 3:1 bevorzugt. Das Korn wird ausmit den erfindungsgemäß verwendeten Additiven auf- reichend lange getrocknet, normalerweise etwa 24 Stuntreten, den Endergebnissen der erfindungsgemäß her- 50 den lang, und zwar bei him eichend hoher Temperatur, gestellten Schleifmittelzusammensetzung nicht ab- um überschüssige Feuchtigkeit abzuscheiden und das träglich. Vorbindemittel aushärten zu lassen.The additives can have a high degree of purity. The grain-making process is preferably so have or in their commercially available or carried that a certain amount of the wet naturally occurring form can be used. 35 mixture is extruded through a die, For example, it gives excellent results with uniform cross-geometrical use around bars of calcium fluoride with a purity cut to form which is subsequently gevon into grains 99% as well as commercially available fluorspar can be sintered, each of many of the aforementioned has been achieved, which contains about 86% calcium fluoride, such as particles of aluminum oxide and zirconium dioxide, 8% silica, about 4% calcium carbonate and 40% of the additive and the binder contains about 2% aluminum oxide and iron oxide. Is over. The grain is preferably solid and cross-sectional results are cylindrical when cut, although a variety of others of Phillipine chrome ore they can easily be obtained in forms such as polyfollowing Analysis values have: chromium oxide 35%, rectangular, triangular or square dimensions. Silica 3%, Iron Oxide 15%, Aluminum Oxide 45 The length and diameter of the grain can be 30%, magnesium oxide 16% and calcium oxide 0.5%. can be varied as required, but a by-how already mentioned, so is the presence of the sectional ratio of length to diameter Impurities normally preferred in combination of 2: 1 and 3: 1. The grain will go out with the additives used according to the invention dried for a long time, normally about 24 hours, the end results of the foci according to the invention long, namely at a calibrated high temperature, provided abrasive composition not to remove excess moisture and that bearable. Allow pre-binder to harden.

Die erfindungsgemäß verwendeten Additive werden Das Korn kann jede gewünschte Größe im Querin der gleichen Weise fein zerteilt, wie das zuvor für schnitt je nach Verwendung in Schleifartikeln haben. Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid beschrieben 55 Bei Verwendung in Schleifscheiben beispielsweise kann worden ist. Vorzugsweise ist die durchschnittliche das fertige Korn einen Durchmesserbereich von etwa Partikelgröße der Additive kleiner als 5 Mikron. 0,75 mm für eine 24er-Körnung bis etwa 2,5 mm fürThe additives used according to the invention are The grain can be of any desired size finely divided in the same way as that previously used for cutting in abrasive articles. Aluminum oxide and zirconium dioxide are described 55 When used in grinding wheels, for example has been. Preferably, the average finished grain is a diameter range of about Particle size of the additives less than 5 microns. 0.75 mm for a 24 grit to about 2.5 mm for

_.. _TT „ ,. , · . · . , . ο λ. u eine 8er-Körnung haben. Beim Strangpressen des_ .. _TT ",. , ·. ·. ,. ο λ. u have an 8 grit. When extruding the

Die Herstellung gliedert sich in folgende Schritte: _{Korns wifd normalerW}eise das Schrumpfen des KornsThe manufacturing process is divided into the following steps: The _{grain normally} shrinks the grain

1. Herstellen eines Gemenges aus 90 bis 99% eines 60 bei den nachfolgenden Herstellungsschritten berück-1. Production of a mixture from 90 to 99% of a 60 in the following production steps

pulverförmigen Gemisches, welches tonhaltiges sichtigt, indem das Korn um etwa eine Körnungsgrößepowdery mixture, which sifts clayey by the grain by about one grain size

Zirkoniumdioxid enthält, und 1 bis 10% eines größer als die gewünschte endgültige KörnungsgrößeContains zirconia, and 1 to 10% larger than the desired final grain size

Additivs aus der Gruppe der Erdalkalioxide und gewählt wird.Additive from the group of alkaline earth oxides and is selected.

-halogenide, der Chromoxide, der Manganoxide Das Brennen des Korns zum Sintern seiner einzelnen und der Kobaltoxide, der Aluminium-, Mangan-, 65 Partikeln wird in einem Ofen bei einer Temperatur-halides, the chromium oxides, the manganese oxides The burning of the grain to sinter its individual and the cobalt oxides, the aluminum, manganese, 65 particles is put in a furnace at a temperature

Kobalt- und Chromhalogenide sowie Gemischen von etwa 1500 bis 175O⁰C vorgenommen. Die genaueCobalt and chromium halides and mixtures of about 1500 to 175O ⁰ C made. The exact

davon, und Mischen mit einem Verflüssigungs- Sintertemperatur und -zeit lassen sich mühelos durchof it, and mixing with a liquefaction sintering temperature and time pass easily

mittel wie Wasser zu einer formbaren Masse. Sintern von Proben der Aluminiumoxid-Zirkonium-medium like water to a malleable mass. Sintering samples of alumina-zirconium

dioxid - Additiv ■ Zusammensetzung bei unterschiedlichen Temperaturen und Zeiten innerhalb des Sinterbereichs bestimmen, wobei die Proben zur Festigkoitprilfung einer Mahlprobe unterzogen werden. Dabei wird die Temperatur maximaler Druckfestigkeit im allgemeinen bevorzugt. Bei den zur Verfügung stehenden Aggregaten wurde das Schleifkorn bevorzugt zwischen 1600 und 1700^QC gesintert.Dioxide additive ■ Determine the composition at different temperatures and times within the sintering range, whereby the samples are subjected to a grinding test for strength testing. The temperature of maximum compressive strength is generally preferred. With the available aggregates, the abrasive grain was preferably sintered ^{between 1600 and 1700 ° C.}

Die Sinterzeil hängt von der Temperatur und der Art des verwendeten Sinterofens ab. Jn einem normalen Gasofen beispielsweise wird das Korn allmählich auf den bevorzugten Temperaturbereich in etwa 16 Stunden erhitzt und dann 60 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Bei der Verwendung eines Drehofens befindet sich das Korn jedoch nur für eine Verweilzeit von etwa 4 Minuten in der Heißzone. Die Heißzone des Drehofens wird im bevorzugten TempeiaUirbereich gehalten. Eine noch schnellere Sinterzeit kann durch Verwendung eines Schaukelofens erreicht werden, wie er aus der USA.-Patentschrift 3 415 940 bekannt ist. Bei Verwendung eines solchen Ofens ist das Korn für eine Verweilzeit von etwa 2 Minuten in der Heißzone. Entsprechend ist die Verwendung von Drehofen und Schaukelofen für die Herstellung des Korns gemäß der Erfindung vorzuziehen, da sich sehr kurze Sinterzeiten ergeben.The sintering line depends on the temperature and the type of sintering furnace used. In a normal one Gas furnace, for example, will gradually bring the grain to the preferred temperature range in about 16 hours heated and then held at this temperature for 60 minutes. When using a rotary oven However, the grain is only in the hot zone for a dwell time of around 4 minutes. the The hot zone of the rotary kiln is in the preferred temperature range held. An even faster sintering time can be achieved by using a rocking furnace as known from U.S. Patent 3,415,940. When using such In the oven, the grain is in the hot zone for a dwell time of around 2 minutes. The is accordingly It is preferable to use a rotary kiln and a rocking kiln for the production of the grain according to the invention, because the sintering times are very short.

Die Sinteratmosphäre kann von oxydierend bis reduzierend reichen, obgleich die Atmosphäre vorzugsweise neutral oder oxydierend gehalten wird, um eine maximale Härte und Sprödigkeit des fertigen Korns zu erreichen.The sintering atmosphere can range from oxidizing to reducing, although the atmosphere is preferred is kept neutral or oxidizing to maximize hardness and brittleness of the finished product To reach Korns.

Erfindungsgemäß hergestellte Schleifkörner können in der Herstellung von Schleifartikeln und insbesondere in harzgebundenen Schleifscheiben Verwendung finden, beispielsweise Barren-Schleifscheiben, Gießereischeiben und Trennschleifscheiben. Darüberhinaus kann das erfindungsgemäße Schleifkorn jedoch auch für Schleifscheiben verwendet werden, die anders gebunden sind, beispielsweise durch Keramik- und Metallbindungen. Das erfindungsgemäße Schleifkorn hat gute Benetzungseigenschaften in Verbindung mit organischen Harzen und kann entsprechend in Schleifartikeln verwendet werden, wobei verschiedene allgemein bekannte Kunst- und Naturharze Verwendung finden können, beispielsweise Phenolformaldehydharz, Resorcinal, Formaldehydharz, Polyesterharze, PoIyätherharze, Schellack, Lack u. dgl.Abrasive grains produced according to the invention can be used in the manufacture of abrasive articles and in particular are used in resin-bonded grinding wheels, for example ingot grinding wheels, Foundry wheels and cut-off wheels. In addition, however, the abrasive grain according to the invention can can also be used for grinding wheels that are bonded differently, for example by ceramic and Metal bonds. The abrasive grain according to the invention has good wetting properties in connection with organic resins and can accordingly be used in abrasive articles, being various generally known synthetic and natural resins can be used, for example phenol-formaldehyde resin, Resorcinal, formaldehyde resin, polyester resins, polyether resins, shellac, varnish and the like.

Derartige Schleifscheiben haben sich beim Schleifen sowohl von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt als auch von nichtrostendem Stahl als hochwirksam erwiesen. Ein bedeutender Vorteil der Erfindung beruht in der Tatsache, daß man verschiedene Stahlarten schleifen kann, ohne daß die Scheibe gewechselt werden muß und ohne, wie bekannt, Scheiben verschiedener Kornzusammensetzungen auf Lager halten zu müssen, wobei jede einzelne nur zum Schleifen spezieller Stahlsorten geeignet ist.Such grinding wheels have proven useful in grinding both high carbon steel as also proven to be highly effective on stainless steel. A significant advantage of the invention is based in the fact that you can grind different types of steel without changing the wheel must be and without, as is known, keep discs of different grain compositions in stock to have to, each of which is only suitable for grinding special types of steel.

Das folgende Beispiel veranschaulicht ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Schleifkorns.The following example illustrates a preferred method of making the invention Abrasive grain.

example 1

12er-Schleifkorn mit einem Querschnitt von etwa 1,95 mm und einer durchschnittlichen Länge von etwa 5,25 mm wurde jeweils aus den folgenden Gemischen hergestellt.12 grit with a cross section of about 1.95 mm and an average length of approximately 5.25 mm was made from each of the following mixtures.

Gemischmixture

Gemisch
Iimixture
Ii

Gemischmixture

GewichtsprozentWeight percent

Aluminiumoxid 57,ü 55,2 54,0Alumina 57, g 55.2 54.0

Zirkoniumdioxid 38,0 36,8 36,0Zirconia 38.0 36.8 36.0

MnOj 0 3 5MnOj 0 3 5

Betonit 3 3 3Betonit 3 3 3

Methylcellulose 2 2 2Methyl cellulose 2 2 2

Das Aluminiumoxid enthielt mehr als 98% Al₈O.,. Das Zirkoniumdioxid war Zirkoniumdioxid in Reaktorgüte. Das MnO_a hatte die folgenden Analysewerte: MnO₈ 77,7%. SiO₈ 9,29%. Al₈O₈ 2,76%, The alumina contained more than 98% Al ₈ O.,. The zirconia was reactor grade zirconia. The MnO _a had the following analysis values: MnO ₈ 77.7%. SiO ₈ 9.29%. Al ₈ O ₈ 2.76%,

»5 CaO 0,12%, MgO 0,66%, Fe₈O₈ 3,01%.»5 CaO 0.12%, MgO 0.66%, Fe ₈ O ₈ 3.01%.

Diese Pulver wurden alle fein zerteilt, bis Durchschnittsgrößen von weniger als 5 Mikron vorlagen. Die Gemische A, B und C wurden jeweils wie folgt behandelt: Die Bestandteile wurden zunächst etwaThese powders were all finely divided until the average sizes were less than 5 microns. Mixtures A, B and C were each treated as follows: The ingredients were initially about

so 5 Minuten lang im Läufer einer Erzmühle mit einem Durchmesser von etwa 90 cm trockengemischt, dann wurde eine ausreichende Menge Wasser zugesetzt, um der Masse eine für den Preßvorgang erforderliche Konsistenz zu geben.so for 5 minutes in the runner of an ore mill with one Approximately 90 cm in diameter, dry blended, then sufficient water was added to make to give the mass a consistency required for the pressing process.

Die Masse wurde dann in eine 102-mm-Schneckenpresse gegeben und durch eine Preßform mit einer Dicke von 6,25 mm gedrückt. Die stranggepreßten Stangen hatten einen Durchmesser von 2,125 mm und eine Länge von 50 bis 600 mm. Die stranggepreßten Stangen wurden in einem dampfbeheizten Drehtrockner bei einer Temperatur von etwa 105⁰C getrocknet und während des Trocknens in Körner gebrochen, die im Durchschnitt etwa 6 mm lang waren. Die getrockneten Körner wurden dann in Mengen von 50 g pro Minute in einen Schaukelofen gegeben. Die Atmosphäre in dem Ofen war neutral. Zunächst wurde die bevorzugte Brenntemperatur derart bestimmt, daß aus den einzelnen Gemischen, bestehende Kornchargen durch die Heißzone des Ofens geleitet wurden, in der Temperaturen von jeweils 1550, 1600, 1650, 1700 und 1750° C herrschten. Das Korn hatte nach dem Sintern einen durchschnittlichen Querschnitt von etwa 1,75 mm und eine durchschnittliche Längs von etwa 5,25 mm. Proben des fertigen Korns wurden Druckfestigkeitsprüfungen unterzogen, um die Sintertemperatur maximaler Druckfestigkeit festzustellen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle A angegeben.
Die Druckfestigkeit wurde mit gesinterten Kornstücken bestimmt, die eine durchschnittliche Länge zum Durchmesser im Verhältnis von 3:1 hatten. Das zu prüfende Korn wurde der Länge nach zwischen zwei Backen zerdrückt und der notwendige und hinreichende Druck als Druckfestigkeit erfaßt.
Tabelle AThe mass was then placed in a 102 mm screw press and forced through a die 6.25 mm thick. The extruded rods were 2.125 mm in diameter and 50 to 600 mm in length. The extruded rods were dried in a steam-heated rotary dryer at a temperature of about 105 ⁰ C and, during drying broken into granules which were mm long on average about. 6 The dried grains were then placed in a rocking oven at a rate of 50 grams per minute. The atmosphere in the oven was neutral. First of all, the preferred firing temperature was determined in such a way that existing batches of grain from the individual mixtures were passed through the hot zone of the furnace, in which temperatures of 1550, 1600, 1650, 1700 and 1750 ° C. respectively prevailed. After sintering, the grain had an average cross-section of about 1.75 mm and an average length of about 5.25 mm. Samples of the finished grain were subjected to compressive strength tests to determine the sintering temperature of maximum compressive strength. The results are given in Table A below.
The compressive strength was determined with sintered grain pieces which had an average length to diameter in the ratio of 3: 1. The grain to be tested was crushed lengthways between two jaws and the necessary and sufficient pressure was recorded as compressive strength.
Table A.

Gemischmixture

A
B
CA.
B.
C.

Druckfestigkeit (kp)Compressive strength (kp)

Ofentemperatur, °COven temperature, ° C

1550 I 16C0 I 1650 ] 1700 I 17501550 I 16C0 I 1650] 1700 I 1750

74,074.0

99,499.4

107,5107.5

66,3
136,1
110,766.3
136.1
110.7

74,9
124,7
127,074.9
124.7
127.0

92,5
128,8
114,792.5
128.8
114.7

Aus der obigen Tabelle ist zu ersehen, daß durch Zusetzen von MnOg zur gesinterten Zusammensetzung eine merkliche Erhöhung der Druckfestigkeit auftritt. Die bevorzugte Temperatur, bezogen auf die Druckfestigkeit, liegt zwischen 1600 und 1700°C.It can be seen from the above table that by adding MnOg to the sintered composition a noticeable increase in compressive strength occurs. The preferred temperature, based on the compressive strength, lies between 1600 and 1700 ° C.

Es wurden weitere Versuche unter Verwendung von Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid entsprechend den vorangegangenen Angaben mit verschiedenen Mengen und Zusammensetzungen von Additiven durchgeführt, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifkorns geeignet sind. Die Zusammensetzung der Gemische und die Brenntemperaturen und Druckfestigkeiten sind in der nachfolgenden Tabelle B angegeben. Die Gemische umfaßten jeweils 3 % Bentonit und 2% Methylcellulose als Vorbindemittel.Further attempts were made using alumina and zirconia accordingly the previous information with different amounts and compositions of additives carried out, which are suitable for producing the abrasive grain according to the invention. The composition of the mixtures and the firing temperatures and compressive strengths are given in Table B below specified. The mixtures each comprised 3% bentonite and 2% methyl cellulose as pre-binders.

Brenn
temperaturBrenn
temperature Druck
festigkeitpressure
strength Al₂O₃ Al ₂ O ₃ Tabelletable BB. K₃AlK ₃ Al F₆CoOF ₆ CoO MnOJCrO₂-MnOJCrO ₂ - MnO₂/CoOMnO ₂ / CoO CaF,CaF, Versuchattempt ⁰C ⁰ C kpkp ZrO₈ ZrO ₈ Erzore Nr.No. 17001700 102,0102.0 56,556.5 11 44th 17001700 79,479.4 55,255.2 37,537.5 33 55 17501750 90,790.7 54,054.0 36,836.8 55 66th 16001600 121,1121.1 55,255.2 36.036.0 33 77th 15501550 117,9117.9 54,054.0 36,836.8 55 88th 16001600 115,6115.6 51,051.0 36,036.0 1010 99 15501550 108,9108.9 55,255.2 34,034.0 1,5/1,51.5 / 1.5 1010 16001600 117,9117.9 54,054.0 36,8 .·36.8. 2,5/2,52.5 / 2.5 1111th 15001500 104,3104.3 51,051.0 36,0 :36.0: 5,0/5,05.0 / 5.0 1212th 17501750 111,1111.1 55,255.2 34,034.0 1,5/1,51.5 / 1.5 1313th 16501650 113,4113.4 54,054.0 36,8 ,36.8, 2,5/2,52.5 / 2.5 1414th 15001500 102,1102.1 51,051.0 36,0 : 36.0 : 5,0/5,05.0 / 5.0 1515th 17001700 127,9127.9 55,255.2 34,034.0 33 1616 17001700 145,2145.2 54,054.0 36,8 ;36.8; 55 1717th 17001700 111,1111.1 51,051.0 36,036.0 1010 1818th 34,034.0

B e is ρ i el 2 B e is ρ i el 2

Gesintertes Aluminiumoxid - Zirkoniumdioxid-Schleifkorn wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt, außer daß verschiedene Mengen Phillipinen-Chromerz als Additiv in der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung verwendet wurden. Bei dem Aluminiumoxid und dem Zirkoniumdioxid handelte es sich um das gleiche, das auch im Beispiel 1 verwendet wurde; sie wurden entsprechend dem zuvor beschriebenen Beispiel fein zerteilt. Das Phillipinen-Chromerz hatte die folgenden Analysewerte: Cr₂O₃ 35,0 Gewichtsprozent, SiO₂ 3,0 Ge- wichtsprozent, Fe₂O₃ 15,0 Gewichtsprozent, Al₂O₃ 30,0 Gewichtsprozent, MgO 16,0 Gewichtsprozent, CaO 0,5 Gewichtsprozent.Sintered Alumina - Zirconia abrasive grain was made in the manner described in Example 1, except that various amounts of Phillipine chrome ore were used as an additive in the abrasive composition of the present invention. The alumina and zirconia were the same as those used in Example 1; they were finely divided according to the example described above. The Phillipine chrome ore had the following analysis values: Cr ₂ O ₃ 35.0 percent by weight, SiO ₂ 3.0 percent by weight, Fe ₂ O ₃ 15.0 percent by weight, Al ₂ O ₃ 30.0 percent by weight, MgO 16.0 percent by weight , CaO 0.5 percent by weight.

Das Phillipinen-Chromerz wurde in einer Kugelmühle etwa 24 Stunden lang gemahlen. Die Mühle war mit Aluminiumoxid ausgekleidet und es wurden Aluminiumoxidkugeln verwendet, um einen feinzerteilten Zustand zu erreichen, wobei die durchschnittliche Partikelgröße weniger als 5 Mikron betrug. Die Bestandteile unter Einschluß von Betonit und Methylcellulose wurden zunächst trockengemischt und dann mit einer ausreichenden Wassermenge vermischt, um die Masse strangpreßbar zu machen. Die Masse wurde in Stangen stranggepreßt, die einen Durchmesser von etwa 2,125 mm hatten, und in der im Beispiel 1 angegebenen Weise getrocknet. Die nachfolgende Tabelle C gibt die Zusammensetzungen der Gemische an, mit denen in diesem Beispiel angegebene Versuche durchgeführt wurden. The Phillipine chrome ore was ground in a ball mill for about 24 hours. The mill was lined with alumina and alumina balls were used to achieve a finely divided state with an average particle size of less than 5 microns. The ingredients, including betonite and methyl cellulose, were first dry blended and then mixed with a sufficient amount of water to make the mass extrudable. The mass was extruded into rods which had a diameter of about 2.125 mm and dried in the manner indicated in Example 1. Table C below gives the compositions of the mixtures with which the experiments given in this example were carried out.

Tabelle CTable C.

Wie zu sehen ist, war der Versuch Nr. 22 ein Vergleichsversuch mit Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid ohne Zusatz von Chromerz.As can be seen, Run No. 22 was a comparative run with alumina and zirconia without the addition of chrome ore.

Proben des jeweiligen Korns wurden durch einen Schaukelofen geschickt, wobei zur Ermittlung der bevorzugten Brenntemperatur die Ofentemperatur zwischen 1500 und 1750⁰C eingestellt wurde. Im Ofen wurde eine neutrale Atmosphäre beibehalten. Nach dem Sintern wurde das Korn wie im Beispiel 1 dei Druckfestigkeitsprüfung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle D angegeben.Samples of the respective grain were sent through a rocking furnace, the furnace temperature being set between 1500 and 1750 ^° C. to determine the preferred firing temperature. A neutral atmosphere was maintained in the furnace. After sintering, the grain was subjected to the compressive strength test as in Example 1. The results are given in Table D.

Table D.

Versuchattempt 15501550 Durckfestigkeit (kp)Pressure resistance (kp) 16501650 17001700 17501750 Nr.No. 103,0103.0 Ofentemperatur, ⁰COven temperature, ⁰ C 108,4108.4 117,5117.5 127,9127.9 113,4113.4 16001600 107,5107.5 120,2120.2 137,0137.0 1919th 72,672.6 112,0112.0 127,9127.9 99,399.3 —- 2020th 74,074.0 126,5126.5 74,974.9 92,592.5 98,998.9 2121 127,0127.0 2222nd 66,366.3

Versuchattempt
Nr.No. A1_SO,A1 _S O, ZrO,ZrO, CrO,-CrO, -
Erzore BentonitBentonite Methylmethyl
cellulosecellulose 1919th
2020th
2121
2222nd 55,255.2
54,054.0
51,051.0
57,057.0 36,836.8
36,036.0
34,034.0
38,038.0 3
5
10 3
5
10 3
3
3
33
3
3
3 2
2
2
22
2
2
2

Eine nennenswerte Zunahme in der Druckfestigkeil des Schleif korns ergibt sich bei der erfindungsgemäßer Zugabe von Chromerz im Vergleich zum Schleif korr ohne Chromerz als Zusatz. A significant increase in the Druckfestigkeil of the abrasive grain resulting from the inventive addition of chromium ore compared to grinding corr without chromium ore as an additive.

Beispiel 3Example 3

Schleifkorn in der Zusammensetzung des Versuch: Nr. 20, also Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid mi 5 % Chromerzzusatz, wurde in der gleichen Weise wi< im Beispiel 1 in einem Schaukelofen hergestellt. Di< Temperatur des Schaukelofens betrug 165O⁰C, unc die Atmosphäre war neutral. Das gesinterte Schleif korn hatte einen durchschnittlichen Querschnitts durchmesser von etwa 1,75 mm und eine durchschnitt liehe Länge von etwa 3,5 mm. Dieses Schleifkorn wurdiAbrasive grain in the composition of experiment: No. 20, that is aluminum oxide and zirconium dioxide with 5% addition of chrome ore, was produced in the same way as in Example 1 in a rocking furnace. The temperature of the rocking furnace was 165O ⁰ C, and the atmosphere was neutral. The sintered abrasive grain had an average cross-sectional diameter of about 1.75 mm and an average borrowed length of about 3.5 mm. This abrasive grain was

209 525/36'209 525/36 '

iii zwei harzgebundenen Scheiben eingesetzt, die die folgende Zusammensetzung hatten:iii two resin-bonded disks were inserted, which the had the following composition:

VolumprozentVolume percentage

56,056.0

24,224.2

8,038.03

3,453.45

3,053.05

1,211.21

2,562.56

1,501.50

Table E.

Schleifmittel Abrasives

PhenolformaldehydharzPhenol formaldehyde resin

FeS₂ FeS ₂

K₈SO₄ K ₈ SO ₄

NaCl NaCl

CaO CaO

Netzmittel Wetting agents

Porosität porosity

Die Scheiben hatten eine Fertigabmessung von 400 χ 62,5 X152 mm. Außer den das erfindungsgemäße Korn enthaltenden Scheiben wurden zwei Vergleichsscheiben hergestellt, die normales gesintertes Aluminiumoxidkorn mit einem durchschnittlichen Querschnitt von etwa 1,75 mm und einer durchschnittlichen Länge von etwa 3,5 mm enthielten. Dieses Korn ist wegen seiner ausgezeichneten Schleifeigenschaften bei nichtrostendem Stahl bekannt. Diese Scheiben wurden als Bezugsscheiben verwendet, um die Leistung zu beurteilen. Jede Scheibe wurde bei folgenden Stahlqualitäten unter Verwendung eines Schleifautomaten mit drei Schleifgeschwindigkeiten geprüft:The finished dimensions of the disks were 400 × 62.5 × 152 mm. Except for the inventive Two comparative disks were made containing grain containing disks, the normal sintered alumina grain with an average cross-section of about 1.75 mm and an average Length of about 3.5 mm included. This grain is due to its excellent grinding properties stainless steel known. These disks were used as reference disks to increase performance judge. Each wheel was machined on the following steel grades using an automatic grinder tested with three grinding speeds:

US-Qualität 304 (nichtrostend), Analyse:
0,08 % max. Kohlenstoff
2,00 % max. Mangan
1,00% max. Silizium
18,00 bis 20,00 % max. Chrom
8,00 bis 12,00 °/₀ max. NickelUS quality 304 (stainless), analysis:
0.08% max carbon
2.00% max. Manganese
1.00% max silicon
18.00 to 20.00% max. Chromium
8.00 to 12.00 ° / ₀ max.Nickel

US-Qualität C 1045, Analyse:
0,43 bis 0,50% Kohlenstoff
0,60 bis 0,90% ManganUS quality C 1045, analysis:
0.43 to 0.50% carbon
0.60 to 0.90% manganese

0,04% max. Phosphor0.04% max phosphorus

0,05% max. Schwefel0.05% max sulfur

Der Schleifdruck betrug 251 kp, und mit jeder Scheibe wurde insgesamt 8 Minuten lang bei einer Scheibengeschwindigkeit von 3750 m/Min, beim Stahl C1045 und von 2850 m/Min, beim nichtrostenden Stahl 304 geschliffen. Die Ergebnisse sind als das Verhältnis des Gewichts der Metallabnahme (M) zum Gewicht des Scheibenverlusts (W) zusammengefaßt.The grinding pressure was 251 kp, and each wheel was ground for a total of 8 minutes at a wheel speed of 3750 m / min for steel C1045 and 2850 m / min for stainless steel 304. The results are summarized as the ratio of the weight of metal removal (M) to the weight of disc loss (W).

5 Kornart5 grain type Nicht
rostender
Stahl
A//W%der
Bezugsscheibenot
rusting
steel
A // W% der
Reference disk 100100 Stahl
MlWI₀ der
BezugsscheLbesteel
MlWI ₀ der
Reference disc 100100 Gesintertes Aluminium-
¹⁰ oxid Sintered aluminum
¹⁰ oxide 52,852.8 9999 21,821.8 198198 Aluminiumoxid-Zirkoni
umdioxid + 5 % Cr₂O₃-
Erz Alumina zirconia
umdioxid + 5% Cr ₂ O ₃ -
ore 52,452.4 43,143.1

Wie das Beispiel zeigt, erbringt das gesinterte AIuminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifkorn mit dem erfindungsgemäßen Zusatz im wesentlichen genau so gute Werte wie die Bezugsscheibe beim Schleifen des nichtrostenden Stahls US 304 und führt beim Schleifen des Stahls US C1045 zu wesentlich besseren Ergebnissen als die Bezugsscheibe.As the example shows, the sintered alumina-zirconia produces abrasive grain with the addition according to the invention, values are essentially as good as the reference disk when grinding the stainless steel US 304 and leads to significantly better results when grinding steel US C1045 as the reference disk.

Darüber hinaus sind die M/ W-Verhältnisse der Scheiben, die das erfindungsgemäß hergestellte Schleifkorn enthalten, wesentlich besser als die M/W-VeT-hältnisse, die normalerweise für Scheiben angegeben werden, die erschmolzenes I2er-Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Schleifkorn enthalten; dabei ist dieses Schleifkorn als ein hochgradig überlegenes Korn zum Schleifen von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt angesehen worden.In addition, the M / W ratios of the wheels that contain the abrasive grain produced according to the invention are significantly better than the M / W ratios that are normally specified for wheels that contain molten aluminum oxide-zirconium dioxide abrasive grain; this abrasive grain has been regarded as a highly superior grain for grinding high carbon steel.

Aus der vorangegangenen Beschreibung und den angegebenen Zahlen ist zu ersehen, daß das erfindungsgemäß hergestellte Schleifkorn die Eigenschaften eines »Universal«-Korns besitzt, zumindest was Schleifen von nichtrostenden Stählen und Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt anbetrifft. Somit ist — gegenüber dem Stand der Technik — beim Übergang vom Schleifen nichtrostenden Stahls zum Schleifen von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt kein Schleifscheibenwechsel mehr erforderlich.From the preceding description and the numbers given it can be seen that the invention The abrasive grain produced has the properties of a "universal" grain, at least for grinding of stainless steels and steels with a high carbon content. Thus is - opposite the state of the art - in the transition from grinding stainless steel to grinding High carbon steel eliminates the need to change grinding wheels.

Die Größe und die Form des Korns können dem Verwendungszweck entsprechend geändert werden, und die Verwendung ist nicht auf gebundene Schleifkörper beschränkt, sondern kann auch beschichtete Schleifgegenstände betreffen.The size and shape of the grain can be changed according to the purpose, and use is not limited to bonded abrasives, but can also be coated Relate to abrasive articles.

23722372

Claims

I 908 475 ρ. . ,, ι grain versus melted abrasive materials in the ι menuinhprucne. Superior to grinding stainless steel. On the other hand

1. Sintered alumina abrasive grain, sintered alumina grain has poor abrasive properties and zirconium dioxide, which shows characteristic properties of other materials, that it is an additive from group 5 for example high carbon steel. One the alkaline earth oxides and halides, sodium sintered abrasive composition, which emerges as aluminum fluoride, potassium aluminum fluoride, excellent abrasive for grinding steel Chromium oxides, manganese oxides and cobalt oxides, alu- high carbon has been shown to be a minium, manganese, cobalt and chromium halides mixture of aluminum oxide and zirconium dioxide, contains individually or in groups. io being the zirconia content in the range of only

2. Abrasive grain according to claim 1, characterized by a few percent up to 70 or 80 percent by weight indicates that the additive can be from 1 to 10 Gs of the abrasive. While diuse occupies weight percent of the composition. Composition, however, for steels with high

3. Abrasive grain according to claim 1, characterized in that the carbon content has proven to be highly effective indicates that the additive is about 5% by weight, it exhibits poor abrasive properties Percent of the composition occupies stainless steel.

4. Abrasive grain according to any one of claims 1 to 3, the invention has the object of making a characterized in that the additive manganese-improved abrasive grain for abrasive bodies, in particular oxide includes. bonded abrasives.

5. Abrasive grain according to any one of claims 1 to 4, 20 It is intended to provide an improved alumina-zirconium thereby characterized in that the additive chromium dioxide abrasive grain is produced, the excellent oxide includes. Nice grinding properties both for stainless steel

6. Abrasive grain according to one of claims 1 to 4, steel as well as steel with a high carbon content characterized in that the additive has cobalt.

oxide includes. 25 According to the invention, this object is achieved by

7. Abrasive grain according to one of claims 1 to 3, solves that the sintered abrasive grain is aluminum oxide characterized in that the additive calcium and zirconium dioxide and an additive from the group includes fluoride. of alkaline earth oxides and halides, chromium oxides,

8. Abrasive grain according to claim 1, characterized in manganese oxides and cobalt oxides, aluminum, that there is 52 to 58% alumina, 34-30 gan, cobalt and chromium halides individually or too up to 38% zirconium dioxide, 1 to 10% of the additive contains several.

and about 3% of a binder. Preferably the additive takes 1 to 10 weight

9. Abrasive grain according to one of claims 1 to 8, percent, in particular about 5 percent by weight, of the characterized in that the grain is of a composition.

uniform geometric cross-section and a 35 In a preferred embodiment, this comprises Ratio of length to diameter in the through additive manganese oxide. Chrome cut is also preferred of at least 2: 1. oxide and / or cobalt oxide.

10. Process for producing sintered abrasive An additive, the calcium grain, is particularly advantageous according to any one of claims 1 to 9, characterized thereby comprising fluoride.

characterized in that a mixture consisting of 40. In a preferred embodiment, the finely divided particles of the aforementioned abrasive grain consists of 52 to 58% aluminum oxide, 34 compositions, extruded, dried and up to 38% zirconium dioxide, 1 to 10% is shaped into grain and then this additive and about 3% of pre-binder.
Grain in the temperature range between 1500 and A sintered abrasive grain with a

175O ⁰ C is sintered for a time sufficient for the sintering process of each uniform geometric cross section and a single grain, average ratio of length to diameter, the grain preferably having an average of at least about 2: 1. An average minimum ratio of length to diameter of about 3: 1 can be useful as an upper limit that a diameter of 2: 1 should have. According to a particularly suitable method for

11. The method according to claim 10, characterized in 50 producing the sintered abrasive grain is characterized that the average minimum amount, consisting of finely divided particles of the ratio does not exceed 3: 1. the aforesaid compositions, extruded, dried and shaped into grain and then this

Grain in the temperature range between 1500 and 175O ⁰ C

55 for one for the sintering process of each individual grain

The invention relates to sintered abrasive grain and sufficient time sintered, the grain preferably being a method of making it. In particular, the invention relates to an average minimum ratio of sintered aluminum length to diameter of 2: 1.
oxide zirconia abrasive grain. As further useful additives for the inven-

Sintered abrasive grain is becoming more and more popular 60 suitable abrasive grains are to be mentioned: Potassium penetration, both because of its excellent aluminum fluoride, calcium chloride, magnesium chloride, grinding properties and because of its simple magnesium oxide and sodium aluminum fluoride.
Manufacturing. Sintered aluminum oxide grain can be These substances can occur in their naturally

usually inexpensive to use in the shape and shape desired, e.g. Phillipine size and such grain has been found in many 65 chrome ore or fluorspar. Certain pollution cases compared to abrasive grain made of melted and gene, for example iron oxide, silica and the like, ground abrasive materials proved to be superior. which are normally contained in the raw materials For example, sintered alumina abrasives will affect the results of the invention