Способ получения абразивного зерна на основе циркониевого корунда

 

Изобретение относится к области получения абразивных материалов. Описывается способ получения абразивного зерна на основе циркониевого корунда c высоким содержанием тетрагональной фазы двуокиси циркония, включающий стадии расплавления окиси алюминия и двуокиси циркония, добавления двуокиси титана и углерода при весовом соотношении двуокиси циркония, окиси алюминия и двуокиси титана (35-50) : (40-63,5) : (1,5-10) соответственно и резкого охлаждения расплава, который заключается в том, что двуокись титана и углерод добавляют до начала расплавления, а резкое охлаждение проводят с обеспечением содержания тетрагональной фазы двуокиси циркония более 90%. Материалы из полученного абразивного зерна обладают улучшенной производительностью шлифования. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения абразивных материалов на основе циркониевого корунда, в частности к способу получения абразивного зерна с высоким содержанием тетрагональной фазы двуокиси циркония.

Известен способ получения абразивного зерна с содержанием тетрагональной фазы двуокиси циркония, равным более 60 вес.%, который осуществляют следующим образом: окись алюминия и двуокись циркония расплавляют, к полученному расплаву добавляют двуокись титана и избыточный углерод, после чего в восстанавливающих условиях нагревают до тех пор, пока двуокись титана не будет расплавлена и восстановлена, и полученный расплав подвергают резкому охлаждению, обеспечивающему то, что он затвердевает в течение менее 3 минут, в частности менее 20 секунд (см. патент США N 5143522, МКИ: В 24 D 3/00, 1992 г.).

Недостаток известного способа заключается в том, что производительность шлифования абразивных материалов на основе получаемого зерна не является полностью удовлетворительной.

Задачей изобретения является разработка способа получения абразивного зерна с высоким содержанием тетрагональной фазы двуокиси циркония, обеспечивающего улучшение производительности шлифования материалов из абразивного зерна на основе циркониевого корунда.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения абразивного зерна с высоким содержанием тетрагональной фазы двуокиси циркония, включающим стадии расплавления окиси алюминия, двуокиси циркония, добавления двуокиси титана и углерода, при весовом соотношении основных компонентов: (двуокись циркония): (окись алюминия): двуокись титана), равном (35 - 50): (1,5 - 10): 40 - 63,5), и резкого охлаждения расплава за счет того, что двуокись титана и углерода добавляют до начала расплавления, а резкое охлаждение проводят с обеспечением содержания тетрагональной фазы двуокиси циркония более 90%.

Резкое охлаждение предпочтительно проводят до температуры ниже 600^oC путем заливания в промежуточное пространство между металлическими плитами.

Предлагаемый способ можно осуществлять особенно экономично за счет того, что для получения расплава используют естественное сырье, такое как, например, глинозем, боксит, бадделеит, циркониевый песок, рутил и ильменит.

В предлагаемом способе в качестве углерода предпочтительно используют графит или кокс. При этом углерод предпочтительно используют в количестве 0,5 - 5 вес.%. Получаемое предлагаемым способом абразивное зерно содержит в общем не более 3 вес.% примеси, рассчитанной как окислы. При этом содержание редких земель, рассчитанных как окислы, предпочтительно составляет не более 0,1 вес.%.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемый способ.

Пример 1A- 1B. Смесь 240 кг глинозема, 170 кг бадделеита и 12 кг нефтяного кокса смешивают соответственно с 2,5, 5 и 10% от веса смеси двуокиси титана (в виде рутила) и каждую смесь расплавляют в дуговой электропечи диаметром 2 м. Процесс осуществляют при напряжении 110 Вт и нагрузке 1100 кВч. Жидкий расплав подвергают резкому охлаждению до температуры ниже 600^oC путем заливания в промежуточное пространство шириной примерно 5 мм между металлическими плитами. При этом расплав полностью затвердевает за три секунды.

В таблице 1 сведены данные, характеризующие продукты, получаемые вышеописанным образом.

Пример 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что используют сырое, состоящее из 240 кг глинозема, 135 кг бадделеита, 12 кг нефтяного кокса и 10 кг (=2,5 вес.%) двуокиси титана в виде рутила.

В таблице 1 сведены данные, характеризующие продукты, получаемые в данном примере.

Пример 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что используют сырье, состоящее из 237 глинозема, 250 кг бадделеита, 12 кг нефтяного кокса и 13 кг (2,5 вес. %) двуокиси титана в виде рутила.

В таблице 1 сведены данные, характеризующие продукты, получаемые в данном примере.

СТФ вычисляют по следующему уравнению, основанному на рентгеновском структурном анализе порошка (рентгеновская дифрактограмма): где т - интенсивность тетрагонального пика при Θ = 30,3; м₁ - интенсивность моноклиннового пика при Θ = 28,3; м₂ - интенсивность моноклиннового пика при Θ = 31,5.

Материалы измельчают и зерно величиной P 36 согласно европейскому стандарту по ФЕПА (Европейской Федерации по абразивным продуктам) используют для приготовления абразивных лент, которые испытывают под давлением прижима 70 Н. Время шлифования, которому подвергают сталь марки 42CrMo₄, составляет по 12 минут. Результаты испытаний сведены в таблице 2.

Формула изобретения

1. Способ получения абразивного зерна на основе циркониевого корунда с высоким содержанием тетрагональной фазы двуокиси циркония, включающий стадии расплавления окиси алюминия и двуокиси циркония, добавления двуокиси титана и углерода при весовом соотношении двуокиси циркония, окиси алюминия и двуокиси титана (35 - 50) : (40 - 63,5) : (1,5 - 10) соответственно, и резкого охлаждения расплава, отличающийся тем, что двуокись титана и углерод добавляют до начала расплавления, а резкое охлаждение проводят с обеспечением содержания тетрагональной фазы двуокиси циркония более 90%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что резкое охлаждение проводят до температуры ниже 600^oC путем заливания в промежуточное пространство между металлическими плитами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2