Керамические материалы, абразивные частицы, абразивные изделия и способы их получения и использования

Настоящее изобретение относится к аморфным материалам и стеклокерамике, а также к способам получения абразивных изделий, содержащих стеклянные и стеклокерамические частицы. Аморфный материал содержит по меньшей мере 35 мас.% Al₂О₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы аморфного материала, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO или CuO, при этом не более 10 мас.% от общей массы аморфного материала приходятся на совокупную долю As₂O₃, В₂О₃, GeO₂, Р₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅, причем их процентное содержание определяется от общей массы аморфного материала. Размеры аморфного материала по взаимно перпендикулярным осям х, у и z составляют по меньшей мере 5 мм. Если оксид металла, отличный от Al₂О₃, представляет собой СаО или ZrO₂, то аморфный материал дополнительно содержит оксид металла, отличный от Al₂O₃, СаО и ZrO₂, по меньшей мере часть которого составляет отдельную кристаллическую фазу в случае кристаллизации аморфного материала, а если оксид металла представляет собой СаО, то СаО присутствует в количестве максимум 25 мас.% от общей массы аморфного материала. Способ включает получение аморфных частиц и последующую термообработку для получения стеклокерамики. Технический результат изобретения - получение абразивных материалов с улучшенными механическими свойствами более дешевым и экономичным способом. 14 н. и 4 з.п ф-лы, 12 табл., 19 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Аморфный материал, содержащий по меньшей мере 35 мас.% Al₂О₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы аморфного материала, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂О₃, MgO или CuO, при этом не более 10 мас.% от общей массы аморфного материала приходятся на совокупную долю As₂O₃, В₂O₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, ТеО₂ и V₂O₅, при этом их процентное содержание определяется от общей массы аморфного материала, при этом размеры аморфного материала по взаимно перпендикулярным осям х, у и z составляют по меньшей мере 5 мм, и, если оксид металла, отличный от Al₂O₃, представляет собой СаО или ZrO₂, то аморфный материал дополнительно содержит оксид металла, отличный от Al₂О₃, СаО и ZrO₂, по меньшей мере часть которого составляет отдельную кристаллическую фазу в случае кристаллизации аморфного материала, а если оксид металла представляет собой СаО, то СаО присутствует в количестве максимум 25 мас.% от общей массы аморфного материала.

2. Аморфный материал по п.1, отличающийся тем, что не имеет температуры стеклования T_g.

3. Аморфный материал по п.1, отличающийся тем, что аморфный материал является стеклом.

4. Аморфный материал по п.3, отличающийся тем, что оксид металла отличен от Al₂O₃ и представляет собой Y₂O₃ или REO.

5. Способ получения стеклокерамики, включающий в себя термообработку аморфного материала по пп.1-3, в котором по меньшей мере часть аморфного материала заменена стеклокерамикой.

6. Способ получения абразивных частиц, включающий в себя термообработку аморфного материала по пп.1-3, в котором по меньшей мере часть аморфного материала заменена стеклокерамикой; и дробление стеклокерамики для образования стеклокерамических абразивных частиц.

7. Способ получения абразивных частиц, предусматривающий следующие операции:
термообработку частиц, содержащих аморфный материал по пп.1-3, при этом по меньшей мере часть аморфного материала заменена стеклокерамикой, и получение абразивных частиц, включающих стеклокерамику.

8. Способ получения изделия, включающего аморфный материал по пп.1-3, имеющего температуру стеклования, включающий в себя следующие операции:
изготовление стеклянных частиц с температурой стеклования T_g, содержащих по меньшей мере 35 мас.% Al₂О₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы стекла, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂О₃, MgO или CuO, причем не более 10 мас.% общей массы стекла приходятся на совокупную долю As₂O₃, В₂O₃, GeO₂, Р₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅;
нагревание стеклянных частиц до температуры выше T_g, чтобы в результате коалесценции стеклянные частицы приняли требуемую форму, и
охлаждение сформованных частиц для получения конечного изделия, и, если оксид металла представляет собой СаО, то стекло дополнительно содержит оксид металла, отличный от Al₂О₃ или СаО, по меньшей мере часть которого образует отдельную кристаллическую фазу в случае кристаллизации стекла.

9. Стекло, содержащее по меньшей мере 35 мас.% Al₂О₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы стекла, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂О₃, MgO или CuO, причем не больше 10 мас.% от общей массы стекла приходятся на совокупную долю As₂О₃, В₂О₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, ТеО₂ и V₂O₅, отличающееся тем, что размеры стекла по взаимно перпендикулярным осям х, у и z составляют по меньшей мере 5 мм, и, если оксид металла представляет собой CaO или ZrO₂, то стекло дополнительно содержит оксид металла, отличный от
Al₂O₃, CaO и ZrO₂, по меньшей мере часть которого составляет отдельную кристаллическую фазу в случае кристаллизации стекла, а если оксид металла представляет собой CaO, то CaO присутствует в количестве максимум 25 мас.% от общей массы стекла.

10. Способ получения стеклокерамики, включающий в себя термообработку стекла по п.9, при этом по меньшей мере часть стекла заменена стеклокерамикой.

11. Способ получения абразивных частиц, включающий в себя термообработку стекла по п.9, при этом по меньшей мере часть стекла заменена стеклокерамикой; и
дробление стеклокерамики для образования стеклокерамических абразивных частиц.

12. Способ получения абразивных частиц, включающий в себя термообработку частиц, содержащих стекло по п.9, при этом по меньшей мере часть стекла заменена стеклокерамикой; и получение абразивных частиц, включающих стеклокерамику.

13. Стеклокерамика, содержащая по меньшей мере 35 мас.% Al₂O₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы стеклокерамики, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂О₃, MgO или CuO, причем не более 10 мас.% стеклокерамики приходятся на совокупную долю As₂O₃,
В₂О₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅, при этом процентное содержание определяется от общей массы стеклокерамики, размеры стеклокерамики по взаимно перпендикулярным осям х, у и z составляют по меньшей мере 5 мм, если оксид металла представляет собой CaO, то стеклокерамика дополнительно содержит кристаллы оксида металла, отличного от CaO, a CaO присутствует в количестве максимум 25 мас.% стеклокерамики (процентное содержание определяется от общей массы стекла).

14. Совокупность абразивных частиц с заданным номинальным размером фракций, при этом по меньшей мере часть абразивных частиц является совокупностью абразивных частиц, содержащих стеклокерамику по п.13.

15. Абразивное изделие, содержащее покрытие и совокупность абразивных частиц, при этом по меньшей мере часть абразивных частиц является совокупностью абразивных частиц, содержащих стеклокерамику по п.13.

16. Способ изготовления стеклокерамического изделия, предусматривающий следующие операции:
изготовление стеклянных частиц, содержащих по меньшей мере 35 мас.% Al₂O₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы стекла, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂О₃, MgO или CuO, причем не более 10 мас.% общей массы стекла с температурой стеклования T_g приходятся на совокупную долю As₂O₃, В₂О₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅;
нагревание стеклянных частиц до температуры выше T_g, чтобы стеклянные частицы коалесцировали до получения требуемой формы, причем стекло содержит по меньшей мере 35 мас.% Al₂О₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы стекла, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂О₃, MgO или CuO, причем не более 10 мас.% общей массы стекла приходятся на совокупную долю As₂O₃, В₂O₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅, стекло имеет температуру стеклования T_g, и если оксид металла представляет собой ZrO₂, то стекло дополнительно содержит по меньшей мере один из оксидов Y₂O₃ или REO;
охлаждение сформованной массы для получения стеклянного изделия и термообработка стеклянного изделия для получения стеклокерамического изделия.

17. Способ получения керамики, предусматривающий следующие операции:
объединение (а) стеклянных частиц с температурой стеклования T_g, содержащих по меньшей мере 35 мас.% Al₂О₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы стекла, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂О₃, MgO или CuO, причем не более 10 мас.% общей массы стекла приходятся на совокупную долю As₂O₃, В₂О₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, TeO₂ и Y₂О₃, и (b) огнеупорных частиц;
нагревание стеклянных частиц до температуры выше T_g для их коалесцирования; и
охлаждение стекла для получения керамики.

18. Способ получения стеклокерамики, предусматривающий следующие операции:
объединение (а) стеклянных частиц с температурой стеклования T_g, содержащих по меньшей мере 35 мас.% Al₂О₃, при этом процентное содержание определяется от общей массы стекла, и по меньшей мере один из оксидов металла Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂O₃, MgO или CuO, причем не более 10 мас.% общей массы стекла приходятся на совокупную долю As₂O₃, В₂O₃, GeO₂, Р₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅, и (b) огнеупорных частиц;
нагревание стеклянных частиц до температуры выше T_g для коалесцирования стеклянных частиц;
охлаждение стекла для получения керамики; и
термообработка стекла, входящего в керамику, для получения стеклокерамики.