[发明专利]定型磨粒及其制造方法

说明书

本发明涉及磨粒，更具体地说，涉及制造具有特定形状的磨粒的方法。

已采用的制造具有特定形状的磨粒的三种基本技术是：（1）熔融，（2）烧结，和（3）化学陶瓷。

在熔融法中，磨粒的成型可以利用表面刻花或不刻花的冷却棍，将熔融物倒入模型中，或是将吸热物质浸入氧化铝溶体中来进行。美国专利3，377，660公开了一种方法，其中的步骤包括使熔化的磨料由炉子流到一个冷的转动铸筒上，将磨料快速固化形成半固态的弯曲薄片，用压棍将半固态材料压实，然后用一台快速驱动的冷却的输送机将半固态材料从铸筒上拉开，使其弯面倒转，造成半固态材料片部分断裂，随后将部分断裂的条片以大碎片的形式堆积在收集器上，这些大碎片在快速冷却和固化过程中破裂成更小的碎片，其尺寸能减小以形成常用的磨粒。美国专利4，073，096和4，194，887公开了一种方法，其中包括的步骤有：（1）在电弧炉中将磨料混合物熔化，（2）将相对较冷的基片浸到溶化的物质中，从而在基片上迅速冻结（或镀敷）上一层固体磨料，（3）从熔化的物质中抽出已镀敷的基片，和（4）从基片上将固化的磨料剥裂下来，收集供进一步加工制造磨粒用。

在烧结法中，磨粒可以由粒径小于10微米的耐火材料形成。粉料中可以加入粘合剂以及润滑剂和合适的溶剂，例如水。所得到的混合物、糊或浆体可以制成各种长度和直径的小片或棒。所形成的成型颗粒必须在高温（例如，1400℃至1800℃）和高压下灼烧，或者长时间保温，例如达10小时。晶体大小可以从1微米以下直到25微米。为了缩短停留时间和/或得到较小的晶粒，必须升高压力或温度。美国专利3，079，242公开了由锻炼的铝矾土材料制造磨粒的方法，其步骤包括：（1）将材料磨成细粉，（2）在正压下压紧，将粉末的细粒子形成颗粒大小的聚集体，和（3）在低于铝矾土熔融温度的温度下将粒子的团聚体烧结，以诱发粒子的有限的重结晶，从而直接制得应有尺寸的磨粒。美国专利4，252，544公开了用烧结法制得的氧化铝磨粒。其中的颗粒结构由氧化铝粗晶体粒子和位于粗晶粒子之中的氧化铝细晶粒子构成。美国专利3，491，492公开了制造由铝矾土或铝矾土与拜尔法氧化铝的混合物形成的铝土磨粒的方法，在该法中将磨细的铝矾土材料与水和柠檬酸铁胺混合，或者与柠檬酸铁胺和柠檬酸混合，通过研磨达到再细分状态，得到高固体含量的流体浆，将此浆体干燥成凝聚性饼状物，其厚度等于最终颗粒烧结前的一维大小，将该饼状物破碎成颗粒，过筛，任选地用气流粉碎法使颗粒变圆，过筛，烧结，冷却，过筛得到最终产物。美国专利3，637，630公开了一种方法，其中用美国专利3，491，492中公开的同样类型的浆体镀或涂在电泳池的转动的阴极上。从转动的阴极上除下镀上的铝土材料，干燥，破碎成颗粒，过筛，烧结至最终大小。

化学陶瓷技术涉及将胶态分散体或水溶胶（有时称作溶胶），任选地在与其它金属氧化物前体的溶液的混合物中，转化成限制组分流动性的凝胶或任何其它的物理态，干燥，灼烧得到陶瓷材料。溶胶可以用几种方法中的任何一种制备，包括金属氢氧化物从水熔液中沉淀，随后胶溶，渗析掉来自金属盐溶液中的阴离子，用溶剂萃取来自金属盐溶液中的阴离子，使有挥发性阴离子的金属盐溶液水热分解。溶胶中任选地含有金属氧化物或其前体，利用例如溶剂（如水）的部分提取，将其转化成流动性受限制的半刚性固态，例如凝胶。化学陶瓷技术已用来制造诸如纤维、薄膜、薄片、微球等陶瓷材料。美国专利4，314，827公开了合成的、非熔融的氧化铝基磨料，它具有无规定向晶粒的微晶结构，晶粒由占支配地位的α-氧化铝连续相和一个第二相构成。美国专利4，744，802公开了用化学陶瓷法制得的磨粒，在该法中使用氧化铁成核剂来提高向α-氧化铝的转化。该专利还提出凝胶可以用任何合适的方法成型，例如压制、模制或挤压。美国专利4，848，041公开了一种用化学陶瓷法制成的定型磨粒，其中磨粒的平均颗粒体积比小于0.8。

本发明提供了一种制造具有特定形状的磨粒的方法。本发明还提供了具有特定形状的磨粒。

制造这种磨粒的方法包括以下步骤：

（a）形成一种分散体，它在液体中含有能转化成α-氧化铝的颗粒，最好是α-氧化铝-水合物的颗粒，该液体含有一种挥发性组分;

（b）构成模型，模型有一个第一表面，该表面有通往具有特定形状的模槽的通道;

（c）将分散体注入所述模槽中;

（d）在分散体仍在模槽中时，从分散体中除掉液体里足够多的一部分挥发性组分，以便形成形状与所述模槽形状大致对应的磨粒前体;

（e）从模槽中取出磨粒前体;