專利名稱：氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法、氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體、磨粒和砂輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法、采用該制造方法得到的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體、使用該氧化招質(zhì)燒結(jié)體而成的磨粒和使用該磨粒而成的砂輪(磨石:grind stone)。
背景技術(shù)：
氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體發(fā)揮高硬度、高強(qiáng)度、高耐熱性、高耐磨損性和高耐化學(xué)性等優(yōu)異的特征，在各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域被使用。特別是作為在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中的強(qiáng)力磨削砂輪的原料(磨粒)被使用。另外，作為構(gòu)成以汽車為中心的運(yùn)輸用設(shè)備或產(chǎn)業(yè)用機(jī)械的部件的材料，較多地使用特殊合金。這些特殊合金與通常的SUS304等相比較硬，因此在市場(chǎng)上需求以往沒(méi)有的「磨削比」高的強(qiáng)力磨削砂輪。在此，所謂「磨削比」是表示砂輪的性能的指標(biāo)，由以下的式子表不。磨削比=被磨削材料被磨削了的量(磨削量)/砂輪的磨損量一般地，如果能用較少的砂輪磨削較多的被磨削材料則判斷為性能良好，但砂輪的磨削比被該砂輪所使用的磨粒的「硬度」和「斷裂韌性」影響。認(rèn)為在「磨削比和硬度」以及「磨削比和斷裂韌性」之間存在如下的關(guān)系。(I)如果磨粒的硬度變高則磨削量增加，因此磨削比變大。(2)如果斷裂韌性變高則磨粒的磨損量變少，因此磨削比變大。若考慮上述(I)和(2)，則在磨削比的式子中的分子部分被磨削量影響，分母部分被磨損量影響。為了使砂輪的磨削比提高，硬度和斷裂韌性都高是理想的。因此，作為具有高硬度和高斷裂韌性的耐磨損性優(yōu)異的氧化鋁燒結(jié)體，曾提出了添加了可固溶于氧化鋁晶體中的T1、Mg、Fe等的金屬化合物的氧化鋁燒結(jié)體(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平11-157962號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)I的氧化鋁燒結(jié)體僅公開(kāi)了 Ti和Mg的組合、以及Fe和Mg的組合，對(duì)于其他的組合沒(méi)有具體公開(kāi)。另外，在專利文獻(xiàn)I的實(shí)施例中所使用的金屬化合物，是氧化鈦粉末、Fe2O3粉末這樣的含有單一的金屬的金屬氧化物。在使用這些金屬氧化物的情況下，通常使用純度高的物質(zhì)，因此有時(shí)生產(chǎn)成本變高，使生產(chǎn)率降低。本發(fā)明是在這樣的狀況下完成的，其目的是提供一種制造方法，可以抑制生產(chǎn)成本并效率良好地制造給予高硬度且斷裂韌性優(yōu)異的磨粒的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體。另外，其目的是提供一種采用該制 造方法得到的、給予高硬度且斷裂韌性優(yōu)異的磨粒的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體、使用該氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體而成的磨粒和使用該磨粒而成的砂輪。本發(fā)明者們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)上述目的反復(fù)專心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn):在制造氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體時(shí)，若作為與氧化鋁一同地含有的化合物使用鈦鐵礦粉末，則可以抑制生產(chǎn)成本并效率良好地制造給予高硬度且斷裂韌性優(yōu)異的磨粒的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體。本發(fā)明是基于該見(jiàn)解完成的。即，本發(fā)明如下。[I] 一種氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，所述氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體滿足下述(I)和(2)，該制造方法的特征在于，將鈦鐵礦粉末和氧化鋁粉末混合并進(jìn)行燒結(jié)，(I)將鈦化合物按TiO2換算后的含量、將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量和氧化鋁的含量的合計(jì)量為98質(zhì)量％以上，

(2)將鈦化合物按TiO2換算后的含量和將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量的合計(jì)量為5 13質(zhì)量％。[2]根據(jù)上述[I]所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，鈦鐵礦粉末相對(duì)于氧化鋁粉末的質(zhì)量混合比(鈦鐵礦粉末:氧化鋁粉末)為0.05:0.95 0.16:0.84。[3]根據(jù)上述[I]或[2]所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，鈦鐵礦粉末和氧化鋁粉末的累積質(zhì)量50%直徑(d5(l)分別為3 μ m以下。[4]根據(jù)上述[I] [3]的任一項(xiàng)所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，還混合硅化合物粉末和/或鈣化合物粉末。[5]根據(jù)上述[4]所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，上述硅化合物粉末是二氧化硅，上述鈣化合物粉末是氧化鈣或碳酸鈣。[6]根據(jù)上述[I] [3]的任一項(xiàng)所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，還混合二氧化硅、氧化鈣和氧化鋁的全部或它們之中的2種形成了復(fù)合氧化物的復(fù)合氧化物粉末。[7] 一種氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體，是采用上述[I] [6]的任一項(xiàng)所述的制造方法得到的。[8] 一種磨粒，由上述[7]所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體構(gòu)成。[9] 一種砂輪，在作用面具有上述[8]所述的磨粒的層。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種可以抑制生產(chǎn)成本并效率良好地制造給予高硬度且斷裂韌性優(yōu)異的磨粒的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法。并且，提供一種采用該制造方法得到的、給予高硬度且斷裂韌性優(yōu)異的磨粒的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體、使用該氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體而成的磨粒和使用該磨粒而成的砂輪。


圖1是說(shuō)明對(duì)于采用本發(fā)明的制造方法得到的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的沖擊的傳播方式的作用說(shuō)明圖。圖2是對(duì)于采用本發(fā)明的制造方法得到的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的沖擊試驗(yàn)前后的SEM照片，(A)表示沖擊試驗(yàn)前的晶體組織的樣子(熱腐蝕處理過(guò))，(B)表示沖擊試驗(yàn)后的裂紋擴(kuò)展的樣子(無(wú)熱腐蝕處理)。圖3是說(shuō)明對(duì)于僅由氧化鋁構(gòu)成的燒結(jié)體的沖擊的傳播方式的作用說(shuō)明圖。圖4是對(duì)于僅由氧化鋁構(gòu)成的燒結(jié)體的沖擊試驗(yàn)前后的SEM照片，(A)表示沖擊試驗(yàn)前的晶體組織的樣子(熱腐蝕處理過(guò))，(B)表示沖擊試驗(yàn)后的裂紋擴(kuò)展的樣子(無(wú)熱腐蝕處理)。圖5是表示實(shí)施例7的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的組成分析(X射線衍射測(cè)定)結(jié)果的X射線衍射圖。
具體實(shí)施例方式[氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法和氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體]本發(fā)明的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，是滿足下述(I)和(2)的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，將鈦鐵礦粉末和氧化鋁粉末混合并進(jìn)行燒結(jié)。(I)將鈦化合物按TiO2換算后的含量(以下，有時(shí)稱為「Ti02換算含量」)、將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量(以下，有時(shí)稱為「Fe203換算含量」)和氧化鋁的含量的3種成分合計(jì)量為98質(zhì)量％以上，(2)將鈦化合物按TiO2換算后的含量和將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量的2種成分合計(jì)量為5 13質(zhì)量％。對(duì)于本發(fā)明的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法的詳情說(shuō)明如下。(原料)在本發(fā)明的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法中，作為原料使用鈦鐵礦粉末和氧化鋁粉末。根據(jù)需要還使用硅化合物粉末和/或鈣化合物粉末。作為這些原料的形態(tài)，可舉出粉末、金屬粉末、漿液、水溶液等，但在本發(fā)明中，從操作時(shí)的處理的容易度等的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用粉末原料。在使用粉末原料的情況下，為了得到均質(zhì)的混合粉末，氧化鋁粉末、鈦鐵礦粉末、硅化合物粉末和鈣化合物粉末的累積質(zhì)量50%直徑(d5(l)優(yōu)選分別為3 μ m以下，更優(yōu)選為I μ m以下。在此，各種粉末的累積質(zhì)量50%直徑(d5(l)可以采用激光衍射法測(cè)定。氧化鋁粉末是用于在得到的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體中形成由剛玉晶體構(gòu)成的主結(jié)晶相的原料，因此優(yōu)選為高純度的粉末，優(yōu)選使用例如由拜耳法形成的氧化鋁等。鈦鐵礦也稱為ilmenite，是天然產(chǎn)的鐵和鈦的氧化礦物，作為組成由FeTiO3表示。作為產(chǎn)地，為澳大利亞、挪威、俄羅斯烏拉爾地區(qū)、印度、加拿大、美國(guó)、馬來(lái)西亞等，化學(xué)組成因產(chǎn)地而不同。也有FeTiO3的Fe2+的一部分被Mg2+置換了的礦物。鈦鐵礦粉末比高純度的TiO2粉末和高純度的Fe2O3粉末便宜，因此可以抑制磨粒的制造成本。將構(gòu)成鈦鐵礦(澳大利亞昆士蘭產(chǎn))的成分之中的氧化鋁成分、和鐵化合物、鈦化合物、硅化合物和鈣化合物按氧化物換算后的情況的各自的化學(xué)組成示于下述表I。表I鈦鐵礦中的氧化鋁和按氧化物換算的情況的各成分的含量(質(zhì)量％)
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，所述氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體滿足下述(I)和(2)，該制造方法的特征在于，將鈦鐵礦粉末和氧化鋁粉末混合并進(jìn)行燒結(jié)， (1)將鈦化合物按TiO2換算后的含量、將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量和氧化鋁的含量的合計(jì)量為98質(zhì)量％以上； (2)將鈦化合物按TiO2換算后的含量和將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量的合計(jì)量為5 13質(zhì)量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，鈦鐵礦粉末相對(duì)于氧化鋁粉末的質(zhì)量混合比即鈦鐵礦粉末:氧化鋁粉末為0.05:0.95 0.16:0.84。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，鈦鐵礦粉末和氧化鋁粉末的累積質(zhì)量50%直徑d5(l分別為3 μ m以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，還混合硅化合物粉末和/或鈣化合物粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，所述硅化合物粉末是二氧化硅，所述鈣化合物粉末是氧化鈣和/或碳酸鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法，其中，還混合二氧化硅、氧化鈣和氧化鋁的全部或者它們之中的2種形成了復(fù)合氧化物的復(fù)合氧化物粉末。
7.一種氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體，是采用權(quán)利要求1所述的制造方法得到的。
8.一種磨粒，由權(quán)利要求7所述的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體構(gòu)成。
9.一種砂輪， 在作用面具有權(quán)利要求8所述的磨粒的層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體的制造方法、采用該制造方法得到的氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體、磨粒和砂輪，該氧化鋁質(zhì)燒結(jié)體滿足下述(1)和(2)，該制造方法的特征在于，將鈦鐵礦粉末和氧化鋁粉末混合并進(jìn)行燒結(jié)，(1)將鈦化合物按TiO2換算后的含量、將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量和氧化鋁的含量的合計(jì)量為98質(zhì)量%以上；(2)將鈦化合物按TiO2換算后的含量和將鐵化合物按Fe2O3換算后的含量的合計(jì)量為5～13質(zhì)量%。
文檔編號(hào)B24D3/00GK103189331SQ20118005264
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者富川伸一郎, 宮澤宏和, 家村武志 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社