EA201891564A1 20190131 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2019\PDF/201891564 Полный текст описания [**] EA201891564 20170210 Регистрационный номер и дата заявки FR1651149 20160212 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2017/053062 Номер международной заявки (PCT) WO2017/137596 20170817 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21901 Номер бюллетеня [**] ПЛАВЛЕНЫЕ ЗЕРНА ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И ОКСИДА ЦИРКОНИЯ Название документа [8] C04B 35/109, [8] B24D 3/14, [8] C04B 35/111, [8] C09K 3/14 Индексы МПК [FR] Дельволь Селин, [FR] Афесейксборд Арно Сведения об авторах [FR] СЕН-ГОБЕН САНТР ДЕ РЕШЕРШ Э Д'ЭТЮД ЭРОПЕЭН Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201891564a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Настоящее изобретение относится к плавленому зерну, имеющему следующий химический состав, в мас.% в расчете на оксиды: содержание ZrO 2 составляет от 16 до 30%, при условии, что содержание HfO 2 составляет менее 2%, содержание Al 2 O 3 составляет процентное содержание, необходимое до достижения 100%, содержание Cr 2 O 3 составляет больше или равно 0,2%, содержание TiO 2 составляет больше или равно 0,5%, суммарное содержание Cr 2 O 3 и TiO 2 составляет менее 7%, содержание других элементов составляет менее 3%, при условии, что суммарное содержание SiO 2 , CaO и MgO составляет менее 1,5%.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Настоящее изобретение относится к плавленому зерну, имеющему следующий химический состав, в мас.% в расчете на оксиды: содержание ZrO 2 составляет от 16 до 30%, при условии, что содержание HfO 2 составляет менее 2%, содержание Al 2 O 3 составляет процентное содержание, необходимое до достижения 100%, содержание Cr 2 O 3 составляет больше или равно 0,2%, содержание TiO 2 составляет больше или равно 0,5%, суммарное содержание Cr 2 O 3 и TiO 2 составляет менее 7%, содержание других элементов составляет менее 3%, при условии, что суммарное содержание SiO 2 , CaO и MgO составляет менее 1,5%.


Евразийское (21) 201891564 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2019.01.31
(22) Дата подачи заявки 2017.02.10
(51) Int. Cl.
C04B 35/109 (2006.01) B24D 3/14 (2006.01) C04B 35/111 (2006.01) C09K3/14 (2006.01)
(54) ПЛАВЛЕНЫЕ ЗЕРНА ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И ОКСИДА ЦИРКОНИЯ
(31) 1651149
(32) 2016.02.12
(33) FR
(86) PCT/EP2017/053062
(87) WO 2017/137596 2017.08.17
(71) Заявитель:
СЕН-ГОБЕН САНТР ДЕ РЕШЕРШ Э Д'ЭТЮД ЭРОПЕЭН (FR)
(72) Изобретатель:
Дельволь Селин, Афесейксборд Арно
(FR)
(74) Представитель:
Харин А.В., Котов И.О., Буре Н.Н., Стойко Г.В. (RU) (57) Настоящее изобретение относится к плавленому зерну, имеющему следующий химический состав, в мас.% в расчете на оксиды: содержание ZrO2 составляет от 16 до 30%, при условии, что содержание HfO2 составляет менее 2%, содержание Al2O3 составляет процентное содержание, необходимое до достижения 100%, содержание &2O3 составляет больше или равно 0,2%, содержание TiO2 составляет больше или равно 0,5%, суммарное содержание &2O3 и TiO2 составляет менее 7%, содержание других элементов составляет менее 3%, при условии, что суммарное содержание SiO2, CaO и MgO составляет менее 1,5%.
РСТ/ЕР2017/053062 WO/2017/137596 ПЛАВЛЕНЫЕ ЗЕРНА ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И ОКСИДА ЦИРКОНИЯ
Область техники
Настоящее изобретение относится к плавленому керамическому зерну, в частности для применения в качестве абразивных зерен. Изобретение также относится к смеси указанных зерен, а также к абразивному инструменту, включаещему смесь зерен согласно изобретению.
Предшествующий уровень техники
Абразивные инструменты, как правило, классифицируют в соответствии с формой, в которой изготовлены входящие в их состав керамические зерна: свободные абразивы (применение при распылении или в виде суспензии без подложки), покрытые абразивы (подложка из ткани или бумаги, где зерна расположены в несколько слоев) и связанные абразивы (например, в форме округлых шлифовальных дисков или брусков). В последних случаях абразивные зерна спрессованы с органическим или стекловидным связующим веществом (в данном случае связующим веществом, состоящим из оксидов, которые являются по существу силикатированными). Эти зерна сами по себе должны демонстрировать хорошие механические свойства при истирании (в частности, твердость) и обеспечивать хорошее механическое сцепление со связующим веществом (долговечность поверхности контакта). В настоящее время существуют различные семейства абразивных зерен, которые позволяют охватить широкий спектр способов применения и характеристик: зерна оксидов, синтезируемые путем плавления, в частности, обеспечивают превосходное сочетание качества/стоимости изготовления.
Абразивные зерна на основе оксида алюминия, которые, как правило, применяют при изготовлении шлифовальных кругов или абразивных лент, объединяют в три основные категории в зависимости от типа применения и встречающихся условий истирания: зерна на основе плавленого оксида алюминия, зерна на основе плавленого оксида алюминия и оксида циркония и зерна на основе оксида алюминия, полученные золь-гель способом или посредством экструзии и спекания абразивных паст.
Среди плавленых зерен из US-A-3 181 939 известны материалы на основе оксида алюминия и оксида циркония . Эти зерна как правило состоят из от 10 до 60 % оксида циркония и от 0 до 10 % добавки, остальную часть составляет оксид алюминия. Оксид титана в количестве от 1,5 до 10 % в соответствии с патентом US 5 143 522 или оксиды R2O3, где R выбран из ванадия, хрома, марганца, кобальта и их смесей, в количестве от 0,1 до 12 % в соответствии с патентом US 4 035 162 известны в качестве добавки.
Как правило, качественные характеристики абразивов для различных зерен определяют и сравнивают по соотношению массы обработанной стали, деленной на массу абразивных зерен, израсходованных во время указанной обработки, известному здесь как соотношение S, а также по максимальной мощности, вырабатываемой инструментом во время обработки, известной в настоящем документе как Ртах, и сроку службы инструмента, известному здесь как tmax-
Условия обработки становятся все более жесткими.
Таким образом, существует потребность в смеси абразивных плавленых гранул оксида алюминия и оксида циркония, обеспечивающей высокое соотношение S и увеличенную максимальную мощность РтаХ и/или увеличенный срок службы tmax. Одна из задач настоящего изобретения заключается в удовлетворении этой потребности.
Краткое описание изобретения
Согласно настоящему изобретению эта задача достигается с помощью плавленого зерна, обладающего в одном из вариантов осуществления следующим химическим составом в мас.% в расчете на оксиды:
Zr02: от 16 до 30 %, при условии, что НГО2 менее 2 %,
А120з: остальное до 100 %,
Сг20з: более или равен 0,2 %, предпочтительно более 0,4 %,
ТЮг: более или равен 0,5 %,
Сг203 + ТЮ2: менее 7 %,
Другие элементы: менее 3 %, при условии, что суммарное содержание Si02, СаО и MgO менее 1,5 %.
В одном варианте осуществления плавленое зерно обладает следующим химическим составом в мас.% в расчете на оксиды:
Zr02: от 16 до 30 %, при условии, что НГО2 менее 2 %,
А120з: остальное до 100 %,
Сг203: от 0,2 до 4%,
ТЮ2: от 0,5 до 6 %,
Другие элементы: менее 3 %, при условии, что суммарное содержание БЮг, СаО и MgO составляет менее 1,5 %.
Как будет более подробно показано в продолжении описания, авторы настоящего изобретения обнаружили, что при вышеуказанной химической композиции и, в частности, при комбинации СГ2О3 и ТЮ2 эффективность обработки повышается.
РСТ/ЕР2017/053062 3 WO/2017/137596
Зерно согласно изобретению также может обладать, независимо от вышеприведенного варианта осуществления, одной или более из следующих необязательных характеристик:
- Содержание Zr02 составляет предпочтительно более 17%, предпочтительно более 18 %, предпочтительно более 19 %, предпочтительно более 20 %, предпочтительно более 21 %, предпочтительно более 22 % и/или менее 29 %, предпочтительно менее 28 %, предпочтительно менее 27 % в мас.% в расчете на оксиды.
- Содержание СГ2О3 составляет предпочтительно более 0,5 % и/или менее 6,5 %, предпочтительно менее 6 %, предпочтительно менее 5,5 %, предпочтительно менее 5 %, предпочтительно менее или равно 4 %, предпочтительно менее 3,8 %, предпочтительно менее 3,6 %, предпочтительно менее 3,4 %, предпочтительно менее 3,2 %, предпочтительно менее 3 %, предпочтительно менее 2,8 %, предпочтительно менее 2,6 %, предпочтительно менее 2,4 %, предпочтительно менее 2,2 %, предпочтительно менее 2 %, предпочтительно менее 1,9 %, предпочтительно менее 1,8 %, предпочтительно менее 1,7 %, предпочтительно менее 1,6 %, предпочтительно менее 1,5 % в мас.% в расчете на оксиды.
- В одном из предпочтительных вариантов осуществления содержание ТЮ2 составляет предпочтительно более 0,6 %, предпочтительно более 0,7 %, предпочтительно более 0,8 %, предпочтительно более 0,9 %, предпочтительно более 1 % и/или менее 6,5 %, предпочтительно менее или равно 6 %, предпочтительно менее 5,8 %, предпочтительно менее 5,6 %, предпочтительно менее 5,4 %, предпочтительно менее 5,2 %, предпочтительно менее 5 %, предпочтительно менее 4,8 %, предпочтительно менее 4,6 %, предпочтительно менее 4,4 %, предпочтительно менее 4,2 %, предпочтительно менее 4 %, предпочтительно менее 3,8 %, предпочтительно менее 3,6 %, предпочтительно менее 3,4 %, предпочтительно менее 3,2 %, предпочтительно менее 3 %, предпочтительно менее 2,9 %, предпочтительно менее 2,8 %, предпочтительно менее 2,7 %, предпочтительно менее 2,6 %, предпочтительно менее 2,5 % в мас.% в расчете на оксиды.
- В одном из предпочтительных вариантов осуществления суммарное содержание СГ2О3 и ТЮ2 составляет предпочтительно более 0,9 %, предпочтительно более 1 %, предпочтительно более 1,2 %, предпочтительно более 1,4 % и/или менее 6,8 %, предпочтительно менее 6,6 %, предпочтительно менее 6,4 %, предпочтительно менее 6,2 %, предпочтительно менее 6 %, предпочтительно менее 5,8 %, предпочтительно менее 5,6 %, предпочтительно менее 5,4 %, предпочтительно менее 5,2 %, предпочтительно менее 5 %, предпочтительно менее 4,8 %, предпочтительно менее 4,6 %, предпочтительно менее 4,4 %, предпочтительно менее 4,2 %, предпочтительно менее 4 %, предпочтительно менее
-
3,8 %, предпочтительно менее 3,6 %, предпочтительно менее 3,4 %, предпочтительно менее 3,3 %, предпочтительно менее 3,2 %, предпочтительно менее 3 % в мас.% в расчете на оксиды.
- В одном из вариантов осуществления содержание ТЮ2 составляет предпочтительно более 4 %, предпочтительно более 4,5 %, предпочтительно более 5,0 % и/или менее 6,5 %, предпочтительно менее 6 %, и суммарное содержание СГ2О3 и ТЮ2 составляет предпочтительно более 4,4 %, предпочтительно более 4,8 %, предпочтительно более 5 %, предпочтительно более 5,5 %, предпочтительно более 5,8 % и/или менее 6,9 %, предпочтительно менее 6,6 %, предпочтительно менее 6,4 % в мас.% в расчете на оксиды.
- Содержание "других элементов" составляет предпочтительно менее 2,8 %, предпочтительно менее 2,5 %, предпочтительно менее 2,3 %, предпочтительно менее 2 %, предпочтительно менее 1,5 %, предпочтительно менее 1 % в мас.% в расчете на оксиды. В частности:
содержание БЮг составляет предпочтительно менее 1,4 %, предпочтительно менее 1,3 %, предпочтительно менее 1,2 %, предпочтительно менее 1 %, предпочтительно менее 0,8 %, предпочтительно менее 0,6 % в мас.% в расчете на оксиды; преимущественно, тем самым качетсвенные характеристики зерна улучшаются, и/или
содержание MgO составляет предпочтительно менее 0,5 %, предпочтительно менее 0,4 %, предпочтительно менее 0,3 %, предпочтительно менее 0,2 % в мас.% в расчете на оксиды, и/или
содержание СаО составляет предпочтительно менее 0,5 %, предпочтительно менее 0,4 %, предпочтительно менее 0,3 %, предпочтительно менее 0,2 % в мас.% в расчете на оксиды, и/или
содержание Na20 составляет предпочтительно менее 0,1 %, предпочтительно менее 0,05 %, предпочтительно менее 0,03 %, предпочтительно менее 0,01 % в мас.% в расчете на оксиды; преимущественно, тем самым качественные характеристики зерна улучшаются, и/или
суммарное содержание БЮг, СаО и MgO составляет предпочтительно менее 1,3 %, предпочтительно менее 1 %, предпочтительно менее 0,8 %, предпочтительно менее 0,6 %, предпочтительно менее 0,5 %.
- Другие элементы предпочтительно являются примесями.
- Содержание оксидов составляет предпочтительно более 90 %, предпочтительно более 95 %, предпочтительно более 98 %, предпочтительно более 99 % в мас.% в расчете на массу зерна.
-
- Содержание углерода С составляет предпочтительно более 0,01 %, предпочтительно более 0,03 %, предпочтительно более 0,05 % и/или менее 0,6 %, предпочтительно менее 0,5 %, предпочтительно менее 0,4 %, предпочтительно менее 0,3 % в мас.% в расчете на массу плавленого зерна.
Настоящее изобретение также относится к смеси зерен, включающей в мас.% более 80 %, предпочтительно более 90 %, предпочтительно более 95 %, предпочтительно более 99 %, предпочтительно по существу 100 % абразивных зерен по изобретению.
Предпочтительно смесь зерен согласно изобретению имеет максимальный размер менее 4 мм и/или 10 процентиль (Dio) более 50 мкм.
Предпочтительно смесь зерен согласно изобретению имеет распределение частиц по размерам в соответствии с размерами смесей или гранул, определенными в соответствии со стандартом FEPA 43-GB-1984, R1993.
Настоящее изобретение также относится к способу получения смеси плавленых зерен согласно изобретению, включающему следующие последовательные стадии:
a) смешивание исходных материалов с образованием исходного сырья,
b) плавление указанного исходного сырья до получения плавленого материала,
c) затвердевание указанного плавленого материала,
d) необязательно и, в частности, если стадия с) не приводит к получению зерен, измельчение указанной твердой массы с получением порошка зерен,
e) необязательно отбор размера частиц.
Согласно настоящему изобретению исходные материалы выбраны на стадии а) таким образом, что твердая масса, полученная по окончании стадии с), обладает композицией в соответствии с композицией зерна согласно изобретению.
Настоящее изобретение также относится к абразивному инструменту, включающему зерна, соединенные связующим веществом, и соединенные, например, в форме шлифовального круга или нанесенные на подложку, например, нанесенные в виде слоя на гибкую подложку, причем данный инструмент примечателен тем, что по меньшей мере часть, предпочтительно более 50 %, предпочтительно более 70 %, предпочтительно более 80 %, предпочтительно более 90 %, предпочтительно более 95 %, предпочтительно более 99 %, предпочтительно все, указанных зерен соответствует настоящему изобретению. Абразивный инструмент может представлять собой, в частности, профилированный шлифовальный круг, прецизионный шлифовальный круг, шлифовальный круг для заточки, режущий шлифовальный круг, шлифовальный круг для ручной обработки, обдирочный или зачистной шлифовальный круг, регулирующий шлифовальный круг, портативный шлифовальный круг, шлифовальный круг для литых
деталей, шлифовальный круг для дрелей, шлифовальную головку, цилиндрический шлифовальный круг, конический шлифовальный круг, дисковый шлифовальный круг или сегментный шлифовальный круг, или любой другой тип шлифовального круга.
В целом настоящее изобретение относится к применению зерен согласно изобретению, в частности, в абразивном инструменте согласно изобретению, для шлифования.
Определения
- Содержание оксидов в зерне согласно изобретению относится к общему содержанию для каждого из соответствующих химических элементов, выраженных в форме наиболее стабильного оксида, в соответствии со стандартами и нормами промышленности; таким образом включены субоксиды и необязательно нитриды, оксинитриды, карбиды, оксикарбиды, карбонитриды или даже металлические частицы в вышеупомянутых элементах. Углерод относится к "другим элементам"; таким образом, его содержание выражается содержанием СО2.
- Под термином "примеси" понимают неизбежные составляющие, обязательно вносимые вместе с исходными материалами. В частности, соединения, которые входят в состав группы оксидов, нитридов, оксинитридов, карбидов, оксикарбидов, карбонитридов и металлических частиц натрия и других щелочных металлов, железа и ванадия, представляют собой примеси. В качестве примеров можно упомянуть СаО, MgO или Na20. Оксид гафния не рассматривают в качестве примеси.
- Под термином "предшественник" оксида понимают составляющую, способную обеспечить указанный оксид во время изготовления зерна или смеси зерен согласно изобретению.
- Под термином "плавленое зерно" или более широким термином "плавленый продукт" понимают твердое зерно (или продукт), полученное путем затвердевания, посредством охлаждения, плавленого материала.
- "Плавленый материал" представляет собой объект, который становится жидкостью при нагревании исходного сырья, которое может включать немного твердых частиц, но в количестве, недостаточном для того, чтобы они могли придавать структуру указанному объекту. Чтобы сохранить свою форму, плавленый материал должен находиться внутри сосуда. Плавленые продукты на основе оксидов согласно изобретению обычно получают плавлением при температуре выше 1400 °С.
- 10 (Dio), 50 (D50) и 99,5 (D995) процентили или "центили" порошка представляют собой размеры частиц, соответствующие 10, 50 и 99,5 мас.%
-
мас.%соответственно на кумулятивной кривой распределения размера частиц порошка, причем размеры частиц классифицируются в порядке возрастания. Например, 10 мас.% частиц порошка имеют размер менее Dio и 90 мас.% частиц имеют размер более чем Dio. Процентили могут быть определены с применением распределения размера частиц, полученного с помощью лазерного измерителя размера частиц.
- "Максимальный размер" относится к 99,5 (D99 5) процентилю указанного порошка.
- "Медианный размер" относится к D50 процентилю, то есть к размеру, разделяещему частицы на первую и вторую совокупности, равные по массе, причем указазнные первая и вторая совокупности включают только частицы, имеющие размер больше или соответственно меньше медианного размера.
- В настоящем описании, если не указано иное, все композиции зерна указаны в мас.% в расчете на общую массу оксидов зерна.
Подробное описание изобретения
Описание, приведенное ниже, обеспечено в иллюстративных целях и не ограничивает настоящее изобретение.
Плавленые зерна по изобретению могут быть произведены в соответствии с вышеупомянутыми стадиями а)-е), которые являются традиционными для производства зерен оксида алюминия-диоксида циркония. Параметры могут, например, принимать значения процесса, применяемого для приведенных ниже примеров.
На стадии а) исходные материалы обычно дозируют так, чтобы получить желаемую композицию, и затем смешивают для получения исходного сырья.
Металлы Zr, Hf, А1 и Ti в исходном сырье по существу полностью находятся в плавленых зернах.
Тем не менее, элемент хром может частично улетучиваться, в частности, в форме оксида во время плавления. Специалисту в данной области техники известно, каким образом последовательно корректировать состав исходного сырья.
Металлы Zr, Hf, Al, Сг и Ti предпочтительно вводят в исходное сырье в форме оксидов Zr02, НГО2, AI2O3, СГ2О3 и ТЮг. Также их можно последовательно вводить в форме предшественников данных оксидов.
В одном из вариантов осуществления исходное сырье состоит из оксидов Zr02, НГО2, AI2O3, СГ2О3 и ТЮг и/или предшественников этих оксидов и источника углерода.
Предпочтительно исходное сырье включает углерод, предпочтительно в форме кокса, в количестве от 1 до 4 % в расчете на массу исходного сырья.
Считается, что содержание в зернах "других элементов" менее 3 % не подавляет технический эффект, обеспечиваемый настоящим изобретением, при условии, что суммарное содержание Si02, СаО и MgO составляет менее 1,5 %.
Если суммарное содержание Si02, СаО и MgO составляет больше или равно 1,5%, то качественные характеристики абразивов являются неприемлемым.
"Другие элементы" предпочтительно являются примесями. Предпочтительно содержание примесей составляет менее 2 %, менее 1 %, даже менее 0,5 %.
На стадии Ь) предпочтительно применять электродуговую печь, предпочтительно типа Эру, с графитовыми электродами, но можно рассматривать любую известную печь, такую как индукционная печь или плазменная печь, при условии, что они позволяют расплавить исходное сырье. Исходные материалы предпочтительно плавят в восстановительной среде (в частности, с добавлением в печь источника углерода, например, нефтяного кокса, смолы или угля), предпочтительно при атмосферном давлении.
Предпочтительно применять электродуговую печь с печной камерой емкостью 80 литров, с энергией плавления до отлива по меньшей мере 1,5 кВтч на кг исходных материалов для мощности по меньше мере 150 кВт, или электродуговую печь с другой емкостью, применяемую в эквивалентных условиях. Специалисту в данной области техники известно, каким образом определить такие эквивалентные условия.
На стадии с) охлаждение должно быть быстрым, то есть таким, чтобы плавленый материал полностью затвердел менее чем за 3 минуты. Например, это может происходить в результате заливки в формы, как описано в US 3 993 119, или закалки.
Если стадия с) не позволяет получить порошок зерен, или если эти зерна не имеют распределения размера частиц , подходящего для целевого применения, то можно провести измельчение (стадия d) в соответствии с общепринятыми методиками.
На стадии е), если предыдущие стадии не позволяют получить порошок зерен, демонстрирущих распределение размера частиц , подходящее для целевого применения, то может быть осуществлен отбор размера частиц, например, путем просеивания или циклонирования.
Способы получения абразивных инструментов по изобретению хорошо известны.
Связанные абразивные инструменты, в частности, шлифовальный круг, могут быть изготовлены путем прессования в форму смеси абразивных зерен и связующего вещества. В абразивном инструменте согласно изобретению связующее вещество может быть стекловидным (например, связующее вещество, состоящее из оксидов, по существу
силикатов) или органическим. Органическое связующее вещество является очень подходящим.
Связующее вещество может представлять собой, в частности, термореактивную смолу. Оно может быть выбрано из группы, состоящей из фенольной, эпоксидной, акрилатной, полиэфирной, полиамидной, полибензимидазольной, полиуретановой, феноксильной, фенол-фурфурольной, анилин-формальдегидной, мочевино-формальдегидной, крезоло-альдегидной, резорцин-альдегидной, мочевино-альдегидной или меламин-формальдегидной смолы и их смесей.
Как правило, связующее вещество составляет от 2 до 60 об. %, предпочтительно от 20 до 40 об. % смеси. Связующее вещество также может включать органические или неорганические наполнители, такие как гидратированные неорганические наполнители (например, тригидрат оксида алюминия или бемит) или негидратированные неорганические наполнители (например, оксид молибдена), криолит, галоген, плавиковый шпат, сульфид железа, сульфид цинка, оксид магния, карбид кремния, хлорид кремния, хлорид калия, дихлорид марганца, фторборат калия или цинка, фторалюминат калия, оксид кальция, сульфат калия, сополимер винилиденхлорида и винилхлорида, поливинилиденхлорид, поливинилхлорид, волокна, сульфиды, хлориды, сульфаты, фториды и их смеси. Связующее вещество также может содержать армирующие волокна, такие как стекловолокно.
Примеры
Следующие неограничивающие примеры приведены с целью иллюстрирования настоящего изобретения.
Продукты, представленные в качестве примеров, получают из следующих исходных материалов:
- Порошок оксида алюминия, распространяемый Alteo под наименованием AR75, имеющий содержание оксида алюминия более 99,4 % и содержание оксида натрия менее 2500 млн
- Порошок оксида циркония, имеющий среднее содержание диоксида циркония более 85 %, содержание диоксида кремния в среднем 5 %, содержание оксида алюминия менее 10 %, содержание оксида гафния менее 2 %, содержание других оксидов менее 1 % и максимальный размер равный 13 мм;
Порошок оксида титана "Rutile Sand Premium Grade", распространяемый Traxys FrancePra, имеющий содержание ТЮ2 более 95 %, и 80 мас.% частиц которого имеет размер менее 106 мкм;
- Пигментный порошок оксида хрома СГ2О3, распространяемый Lanxess под наименованием Bayoxide(r) С GN-R, имеющий содержание СГ2О3 более 98,5 мас.%;
- Смолистый кокс, распространяемый Altichem, с размером от 1 до 4 мм. Зерна получают в соответствии со следующим традиционным способом, хорошо
известным специалисту в данной области техники:
a) исходные материалы смешивают с образованием исходного сырья,
b) плавят в однофазной электродуговой печи типа Эру, включающей графитовые электроды, с печной камерой, имеющей емкость 80 литров и диаметр 0,8 м, напряжением 145-150 В, током 1700 А и удельной потребляемой электрической энергией равной 1,7 кВтч/кг,
c) резко охлаждают плавленый материал с помощью устройства для отливки между тонкими металлическими пластинами, например, представленного в патенте US-A-3 993 119, чтобы получить полностью твердый лист, составляющий твердую массу,
d) указанную твердую массу, охлажденную на стадии с), измельчают, чтобы получить смесь зерен,
e) отбирают путем просеивания зерна от 500 до 600 мкм.
Композиции исходного сырья в мас.%, применяемые на стадии а) для получения зерен из различных примеров, приведены в следующей таблице 1.
пример 5
Сравнительный пример 6
64,8
25,2
64,7
25,3
Для оценки качественных характеристик и срока службы смесей зерен шлифовальные круги диаметром 12,6 см, содержащие 1,02 грамма зерен из каждого примера, изготавливают следующим способом: диск из стали марки 4140 с диаметром 12,6 см и толщиной 6 мм очищают. Затем кромку диска (определяющую его толщину) покрывают фенольной смолой. Один слой испытуемых зерен последовательно равномерно осаждают на указанной смоле, которая является еще достаточно теплой, чтобы оставаться липкой. После цикла сушки общей продолжительностью равной 17 ч и максимальной достигаемой температурой равной 175 °С поверх испытуемых зерен наносят слой фенольной смолы, а затем сборку помещают в печь в цикл с общей продолжительностью равной 17 часам и максимальной достигаемой температурой равной 175 °С, чтобы получить испытуемый шлифовальный круг.
Поверхность пластины из нержавеющей стали 304 с размерами 20,5 см х 7,6 см х 6 см впоследствии обрабатывают данными шлифовальными кругами с непрерывным движением с постоянной скоростью, поддерживая постоянную глубину среза 40 мкм и скорость вращения шлифовального круга 3600 об/мин. Фиксируют максимальную мощность Ртах, вырабатываемую шлифовальным кругом во время обработки.
После полного износа шлифовального круга определяют массу обработанной стали (то есть, массу стали, удаленной шлифованием), "Ма", и массу израсходованного шлифовального круга, "Мт". Соотношение S равно отношению Ма/Мт.
Эффективность резки определяют путем измерения максимальной мощности, вырабатываемой шлифовальным кругом во время обработки при испытании, Ртах и срока службы шлифовального круга tmax, причем срок службы шлифовального круга считается завершенным, когда все зерна шлифовального круга израсходованы.
Химические композиции различных смесей испытуемых зерен представлены в таблице 2. Результаты, полученные для указанных смесей, представлены в таблице 3.
Чтобы подчеркнуть соответствующие эффекты оксида титана и оксида хрома, сравниваемые примеры должны демонстрировать одинаковое общее содержание этих двух оксидов. Пример 1 следует сравнивать со сравнительным примером 1 или сравнительным примером 2. Пример 2 следует сравнивать со сравнительным примером 3
или сравнительным примером 4. Пример 3 следует сравнивать со сравнительным примером 5 или сравнительным примером 6.
Процент улучшения соотношения S рассчитывают по следующей формуле:
100 х (соотношение S продукта рассматриваемого примера - соотношение S продукта эталонного примера)/соотношение S продукта эталонного примера,
причем эталонный пример представляет собой сравнительный пример 1 или сравнительный пример 2 для примера 1, сравнительный пример 3 или сравнительный пример 4 для примера 2, и сравнительный пример 5 или сравнительный пример 6 для примера 3.
Процент снижения максимальной мощности, вырабатываемой шлифовальным кругом во время испытания, РтаХ рассчитывают по следующей формуле: 100х(Р
max продукта эталонного примера - Ртах продукта рассматриваемого примера)/Рщах
продукта эталонного примера,
причем эталонный пример представляет собой сравнительный пример 1, сравнительный пример 2, сравнительный пример 3, сравнительный пример 4, сравнительный пример 5 или сравнительный пример 6, как для определения процента улучшения соотношения S. Положительное и высокое значение процента снижения максимальной мощности, вырабатываемой шлифовальным кругом во время испытания, Ртах является желательным.
Процент улучшения срока службы шлифовального круга tmax рассчитывают по следующей формуле:
100 х (tmax продукта рассматриваемого примера - tmax продукта эталонного примера)Лщах
продукта эталонного примера,
причем эталонный пример представляет собой сравнительный пример 1, сравнительный пример 2, сравнительный пример 3, сравнительный пример 4, сравнительный пример 5 или сравнительный пример 6, как для определения процента улучшения соотношения S. Положительное и высокое значение процента увеличения срока службы шлифовального круга tmax является желательным.
Полученные результаты обобщены в следующих таблицах 2, 3 и 4.
Сравнительные примеры 2, 4 и 6 представляют собой смеси зерен в соответствии с
US 5 143 522, а сравнительные примеры 1, 3 и 5 представляют собой смеси зерен в
соответствии с US 4 035 162.
Зерна из сравнительных примеров просеивают от 500 до 600 мкм.
Во всех примерах Na20 составляет менее 0,05 %, MgO менее 0,05 %, СаО менее 0,05 %, суммарное содержание Si02, СаО и MgO составляет менее 0,8 % в расчете на оксиды.
РСТ/ЕР2017/053062 15 Углерод С всегда составляет менее 0,20 % от массы зерен.
WO/2017/137596
Авторы настоящего изобретения считают, что существует хорошее сочетание соотношения S, максимальной мощности, вырабатываемой шлифовальным кругом во время механической обработки при испытании, РтаХ и сроком службы шлифовального круга tmax, когда:
- с одной стороны, соотношение S является одинаковым или более, чем для продуктов из эталонных примеров, и
с другой стороны
- максимальная вырабатываемая мощность Ртах снижается по меньшей мере на 5 % по сравнению с продуктами из эталонных примеров, и/или
- срок службы шлифовального круга tmax увеличивается по меньшей мере на 6 % по сравнению с продуктами из эталонных примеров.
Предпочтительно соотношение S улучшается по меньшей мере на 5 %, предпочтительно по меньшей мере на 10 %, предпочтительно по меньшей мере на 15 %, предпочтительно по меньшей мере на 20 %, даже по меньшей мере на 25 %, и/или максимальная мощность Ртах снижается по меньшей мере на 10 %, предпочтительно по меньшей мере на 15 %, даже по меньшей мере на 20 %, даже по меньшей мере на 25 %, и/или на срок службы шлифовального круга tmax увеличивается по меньшей мере на 10 %, предпочтительно по меньшей мере на 15 %, даже по меньшей мере на 20 %.
Сравнение примера 1 и сравнительного примера 1 демонстрирует важность минимального содержания ТЮ2, составляющего приблизительно 2,7 % для смеси СГ2О3 и ТЮ2: соотношение S улучшается на 40 %, Ртах снижается на 23 %, a tmax увеличивается на 14 %.
Сравнение примера 2 и сравнительного примера 3 также демонстрирует важность минимального содержания ТЮ2, составляющего приблизительно 2,1 % для смеси СГ2О3 и ТЮ2: соотношение S улучшается на 56 %, Ртах снижается на 33 %, a tmax увеличивается на 37 %.
Сравнение примера 3 и сравнительного примера 5 также демонстрирует важность минимального содержания ТЮ2, составляющего приблизительно 7,0 % для смеси СГ2О3 и ТЮ2: соотношение S улучшается на 25 %, Ртах снижается на 14 %, a tmax увеличивается на 20 %.
Сравнение примера 1 и сравнительного примера 2 демонстрирует важность минимального содержания СГ2О3: соотношение S улучшается на 3 %, Ртах снижается на 9 %, a tmax увеличивается на 17 %.
Сравнение примера 2 и сравнительного примера 4 также демонстрирует важность
минимального содержания Q2O3: соотношение S улучшается на 5 %, РтаХ снижается на 25
%, a tmax увеличивается на 28 %.
Сравнение примера 3 и сравнительного примера 6 также демонстрирует важность
минимального содержания СГ2О3: соотношение S улучшается на 1 %, Ртах снижается на 13
%, a tmax увеличивается на 22 %.
Примеры 1, 2 и 3 согласно изобретению таким образом демонстрируют желаемое
сочетание.
Эти сравнения ясно демонстрируют преимущество одновременного присутствия СггОз и ТЮ2 в заявленных диапазонах.
Как теперь стало очевидно, в настоящем изобретении предложена смесь абразивных плавленых зерен оксида алюминия и оксида циркония, демонстрирующих исключительные абразивные характеристики, исключительную прочность и исключительную эффективность резки.
Разумеется, настоящее изобретение однако не ограничивается описанными и представленными вариантами реализации, которые представлены посредством иллюстративных и неограничивающих примеров.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Плавленое зерно, обладающее следующим химическим составов, в мас.% в расчете на оксиды:
Zr02:
AI2O3:
Сг203:
ТЮ2:
Сг203 + ТЮ2:
от 16 до 30 %, при условии, что НГОг менее 2 %, остальное до 100 %, более или равно 0,2 %, более или равно 0,5 %, менее 7 %,
Другие элементы: менее 3 %, при условии, что суммарное содержание Si02, СаО и MgO составляет менее 1,5 %.
2. Зерно по п. 1, в котором содержание Сг20з составляет более 0,4 %.
3. Зерно по п. 1 или п. 2, в котором
содержание СГ2О3 составляет менее или равно 4 мас.%, и содержание ТЮ2 составляет менее или равно 6 мас.%, в расчете на оксиды.
4. Зерно по любому из пп. 1-3, в котором содержание Zr02 составляет более 18 мас.%, и/или содержание СГ2О3 составляет более 0,5 мас.%, и/или содержание ТЮ2 составляет более 0,8 мас.%,
в расчете на оксиды.
5. Зерно по п. 4, в котором
содержание Zr02 составляет более 20 мас.%, и/или содержание ТЮ2 составляет более 1 мас.%, в расчете на оксиды.
6. Зерно по любому из пп. 1-5, в котором содержание Zr02 составляет менее 29 мас.%, и/или содержание СГ2О3 составляет менее 3,2 мас.%, и/или содержание ТЮ2 составляет менее 4,4 мас.%,
в расчете на оксиды.
7. Зерно по п. 6, в котором
содержание Zr02 составляет менее 27 мас.%, и/или содержание СГ2О3 составляет менее 2,2 мас.%, и/или содержание ТЮ2 составляет менее 2,8 мас.%, в расчете на оксиды.
РСТ/ЕР2017/053062 2 WO/2017/137596
8. Зерно по любому из пп. 1-7, в котором суммарное содержание СГ2О3 и ТЮ2 составляет от 1,5 до 3,3 мас.%, в расчете на оксиды.
9. Зерно по п. 1, в котором
содержание ТЮ2 составляет от 4 до 6,5 мас.%, и
суммарное содержание СГ2О3 и ТЮ2 составляет более 4,4 мас.% и предпочтительно менее 6,9 мас.%,
в расчете на оксиды.
10. Зерно по любому из пп. 1-9, в котором содержание других элементов составляет менее 2 мас.%, предпочтительно менее 1 мас.%, в расчете на оксиды.
11. Зерно по любому из пп. 1-10, в котором суммарное содержание БЮг, СаО и MgO составляет менее 1 %, предпочтительно менее 0,8 %.
12. Зерно по любому из пп. 1-11, в котором содержание Si02 составляет менее 1 мас.%, и/или содержание MgO составляет менее 0,5 мас.%, и/или содержание СаО составляет менее 0,5 мас.%, и/или содержание №гО составляет менее 0,1 мас.%,
в расчете на оксиды.
13. Зерно по п. 12, в котором
содержание Si02 составялет менее 0,8 мас.%, и/или содержание MgO составляет менее 0,3 мас.%, и/или содержание СаО составляет менее 0,3 мас.%, и/или содержание №гО составляет менее 0,05 мас.%, в расчете на оксиды.
14. Смесь зерен, которая включает более 80 мас.% абразивных зерен по любому из пп. 1-13.
15. Абразивный инструмент, включающий зерна, соединенные связующим веществом, соединенные с или нанесенные на подложку, причем по меньшей мере часть указанных зерен представляет собой зерна по любому из пп. 1-13.
16. Абразивный инструмент по п. 15, включающий более 80 % зерен по любому из пп. 1-13.
17. Абразивный инструмент по п. 15 или п. 16, который выполнен в форме шлифовального круга.
РСТ/ЕР2017/053062 2 WO/2017/137596
(19)
РСТ/ЕР2017/053062 2 WO/2017/137596
(19)
РСТ/ЕР2017/053062 2 WO/2017/137596
(19)
РСТ/ЕР2017/053062 2 WO/2017/137596
(19)
РСТ/ЕР2017/053062 2 WO/2017/137596
(19)
РСТ/ЕР2017/053062 3 WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062 5 WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062 5 WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062 14 WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062 17 WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062 17 WO/2017/137596
WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062
WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062
WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062
WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062
WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062
WO/2017/137596
РСТ/ЕР2017/053062