[发明专利]改性的α氧化铝颗粒

说明书

背景技术

本发明涉及含铝的磨粒。具体地说，本发明涉及具有更好研磨性能的溶胶凝胶法氧化铝磨料。

溶胶凝胶法氧化铝磨料的一般制备方法，是干燥α氧化铝前体(通常是，但不必是勃姆石)的溶胶或凝胶；将干燥的凝胶粉碎成所需尺寸的颗粒；然后在足以将其转化为α氧化铝的高温下对这些颗粒进行煅烧。例如，简单溶胶凝胶法的实例记载在美国专利4,314,827；4,518,397；4,881,951和英国专利申请2,099,012中。

在一种特别好的溶胶凝胶法中，是用与α氧化铝本身晶体结构相同，晶格参数尽可能接近的物质在α氧化铝前体中“引入晶种”。加入的“晶种”应尽可能细，且均匀分散在整个溶胶或凝胶中。晶种可以在开始时加入或现场形成。这种晶种的作用是能够使所有前体在比元晶种时低得多的温度下均匀地转化为α氧化铝。在这种方法制得的晶体结构中，单个α氧化铝晶粒(是指基本上内部具有相同晶体取向，与相邻晶体被高角度晶粒间界分隔的区域)的尺寸非常均匀，晶体直径基本上是亚微米级。合适的晶种物质包括α氧化铝本身和α氧化铁、低价氧化铬和钛酸镍之类的其它化合物以及许多具有与α氧化铝相似晶格参数，因而足以在比元此种品种时进行常规转化的温度更低的温度下将前体转化为α氧化铝的其它化合物。这类加入晶种的溶胶凝胶法记载在美国专利4,623,364；4,774,802；4,954,462；4,964,883；5,192,339；5,215,551；5,219,806等之中。

本领域中许多专利都集中在使用添加剂(一般是耐高温的氧化物)改良磨粒的性能，特别是硬度。许多添加剂似乎是起晶体成长调节剂的作用，或与氧化铝结合使用在氧化铝晶体内或晶界处产生尖晶石或磁铁铅矿的结构。唯一的不包括在内的金属氧化物大约是碱土金属氧化物，因为早期的专利认为它不利于溶胶凝胶法氧化铝磨料的性能。一个例外是美国专利5,190,657。该专利令人惊奇地发现氧化锂能有效地产生精细的显微结构。

发明的概述

本发明的一个方面是提供一种溶胶凝胶法氧化铝磨粒，该磨粒含有约0.01-2％重量选自氧化铷、氧化铯及其混合物的碱金属氧化物。

本发明的另一方面是提供一种溶胶凝胶法氧化铝，这种氧化铝含有约0.1-20％选自氧化镁、氧化锆及其混合物的氧化物和约0.01-2％重量选自氧化铷、氧化铯及其混合物的氧化物。

本发明的第三方面是提供一种加晶种的溶胶凝胶法氧化铝，且这种氧化铝含有约2-10％氧化镁和约0.05-1％重量选自氧化铷、氧化铯及其混合物的氧化物。

当溶胶凝胶法氧化铝是加晶种的氧化铝时，所用的晶种较好是α氧化铝。对于给定重量的晶种，为了获得最大可能的成核部位数目，晶种应尽可能细。一般选择约小于0.1微米，更好地约小于0.05微米的晶种。如果氧化铝的污染不是个问题，那么也可以使用α氧化铁或加热时能产生这种氧化物的物质，如美国专利4,954,462中所用的“水合铁聚合物”，这种聚合物在加热时易于产生非常细的晶种。

在本发明溶胶凝胶法氧化铝磨粒中氧化铷、氧化铯或这些氧化物的混合物的总含量可以约为0.01-2％，较好约为0.03-1％，最好约为0.05-0.5％，均以磨粒中氧化铝的总重量计。

现已发现当与氧化镁一起存在时，氧化铷或氧化铯的作用特别好。氧化镁最常以尖晶石形式存在，它的总含量(按MgO计)可以约为0.1-20％，更好约为0.5-15％，均以磨粒中氧化铝的总重量计。

优选实施方案的描述

现在用本发明范围内一些配方对本发明进行说明。然而，这些配方不应看作对本发明基本范围任何必需的限制。

实施例1(对比)

在一个罗斯(Ross)混合器中将7000克勃姆石(Condea GmbH出售，商标为“Disperal”)与50000克去离子水和2333克比表面积约为120米²/克的α氧化铝颗粒的6％固体水浆料混合。将此分散体继续在真空下混合，向这搅拌后的分散体中加入400克70％硝酸用50000克去离子水稀释后得到的溶液。继续搅拌10分钟，然后加入1781克六水合硝酸镁用10000克去离子水溶解所得的溶液，再混合15分钟。最后，分散体已经凝胶化。