[发明专利]一种陶瓷磨粒压印法成形的方法

说明书

本发明涉及溶胶凝胶法氧化铝陶瓷磨粒的技术领域，尤其涉及一种陶瓷磨粒压印法成形的方法，其包括以下步骤：S1采用包含有α氧化铝的前躯体处理至所需厚度后，通过压印的方式压出可形成所需形状的压痕；S2在压痕处裂开得到所需形状的陶瓷磨粒。本发明的陶瓷磨粒压印法成形的方法，由于将前躯体的凝胶物处理至所需厚度后，压印法压出压痕，并通过压痕的断裂形式得到所需大小的陶瓷磨粒，相对于现有技术而言，其可以降低损耗，提高得率，且制备工艺简单，易于实现产业化。

技术领域

本发明涉及溶胶凝胶法氧化铝陶瓷磨粒的技术领域，尤其涉及一种陶瓷磨粒压印法成形的方法。

背景技术

溶胶凝胶法陶瓷磨粒，多采用晶种材料加入凝胶中或干燥前的凝胶初级物中，以促使水合氧化铝转化成α-氧化铝；其通过对带α-氧化铝介质的凝胶初级物或凝胶进行湿态振动研磨来完成，或是直接加入非常细的粉末状的晶种研磨颗粒来完成。其中，晶种的引入，可以明显降低水合氧化铝转化成α-氧化铝的转变温度，形成的晶粒形状与引晶材料相同。

目前还记载有其它材料，例如Fe₂O₃作为促进水合氧化铝转化成α-氧化铝的晶种，3M公司使用Fe₂O₃作为晶核剂，但是这样的晶种材料与Fe₂O₃应当是同结构的，并且应当具有相似的晶格参数才能很好的发挥作用。

除了引入晶种这种方式，3M公司提出的专利采用稀土氧化物材料作为改性剂，稀土氧化物材料包括氧化钇和至少一种稀土金属氧化物（如镧、镨、钕、钐、铒等），还包括至少一种选自氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化锌、氧化镍等，氧化镧、氧化钇、氧化钕等与氧化铝在高温下形成石榴石相，形成了不同于α-氧化铝相的第二相，提高了磨粒在低功率应用场合的自锐性，磨料的性能得到了前所未有的提升。

上述方法干燥后得到的凝胶体大于磨粒所需的尺寸。为制成所需尺寸的磨粒，就必须把上述干燥后的凝胶体中较大颗粒的破碎并筛分，然而这个工艺造成非常多的浪费。由于破碎过程中产生的磨粒粒度在很大范围内随机分布的，这些随机磨粒粒度不是都可以使用的，而且破碎过程中会产生相当数量的细粉，无法正常完成烧结使用，这就使得相当数量的磨粒不得不抛弃或再循环生产，造成了很大的浪费，或只能用在价值较低的场合。

美国诺顿公司在1990年专利CN1046926A中提出将该磨料做成α-氧化铝基多晶磨料丝，具体方法是磨料由制备水合氧化铝可溶凝胶，把这些凝胶挤丝或甩丝，并把这些丝干燥，焙烧到不高于1500度温度制成。这种方法确实改变了原来磨料无法控制粒度分布的问题，也大大减少了破碎细粉的浪费。但这种方法制造的磨料为长丝状，只能在有限的领域内，比方说陶瓷砂轮用于齿轮成型磨削上使用，其它绝大多数的领域无法使用，故而有很大的局限性。

美国3M公司在1993年专利5201916中介绍使用PP（聚丙烯）以及其它一些热塑性材料做成连续的多个塑料腔体来制造成形磨料，具体方法为：提供具有多个腔体的模具，用磨料分散体填充所述多个腔体，所述磨料分散体包含在液体中的可转化为α-氧化铝的颗粒，所述液体包含挥发性组分，液体干燥后，通过一定的振动使干燥体与模具脱离，形成三角形、四边形或六边形，再通过低温煅烧以及高温烧结得到最终的产品。其得到的三角形磨料在磨削过程中表现出非常好的效率以及寿命，而且客户根据市场的需求随意生产需要的粒度不形成积压库存，磨料不需要破碎，没有能耗，也不存在细粉的问题。这种工艺的问题在于使用的模具为塑料件，磨损会比较快，需要不断更换，这样会增加很大成本，其次，制造这种塑料模具通常需要先做一个很大的金属母模来实现，塑料模具的腔体很小，甚至小于1~2MM，数量又非常巨大，母模的结构与塑料模具完全相反，大小相近，这样的母模价格会非常昂贵，这样会大大提高这种磨料生产的综合成本。

还有其他的报道中还提到了有关制造成形磨料采用丝网印刷工艺以及激光切割工艺，大多因为成本比较高，难以付诸于实践而没有在市场上广泛推广。

发明内容

（一）要解决的技术问题