абразивное зерно
Классы МПК: | C09K3/14 материалы, препятствующие скольжению; абразивы |
Автор(ы): | Райнер Кунц[DE], Рудольф Штриттматтер[DE] |
Патентообладатель(и): | Х.Ц.Штарк ГмбХ Ко. КГ (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-03-12 публикация патента:
10.03.1996 |
Использование: в качестве абразива. Сущность изобретения: абразивное зерно на основе корунда или карбида кремния содержит в качестве покрытия высокодисперсную гидрофобную двуокись кремния в количестве 0,01 - 5,00 % от массы необработанного абразивного зерна. Размер частиц двуокиси кремния составляет 7 - 100 нм по значению 50, а удельная поверхность - 80 - 300 м2/г по ВЕТ. 1 з. п. ф-лы, 6 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. АБРАЗИВНОЕ ЗЕРНО на основе корунда или карбамида кремния, содержащее покрытие, отличающееся тем, что, с целью удешевления и улучшения гидрофобности продукта, оно содержит в качестве покрытия высокодисперсную гидрофобную двуокись кремния в количестве 0,01 - 5,00% от массы необработанного абразивного зерна. 2. Зерно по п.1, отличающееся тем, что размер частиц высокодисперсной гидрофобной двуокиси кремния составляет 7 - 100 нм по значению d50, а удельная поверхность - (80 - 300) м2/г по ВЕТ.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к абразивному зерну с гидрофобным покрытием на основе корунда или карбида кремния. Эффективность упруго или жестко связанных абразивов определяется не только твердостью и вязкостью абразивного зерна, но в значительной мере и прочностью связывания. В случае абразивов, содержащих синтетическую смолу в качестве связующего, водостойкость связи является необходимой предпосылкой для шлифования с охлаждением заготовки. Но как раз обеспечение водостойкости связывания является большой технологической проблемой. Наиболее распространенные абразивные зерна на основе корунда или карбида кремния без специальной предварительной обработки хорошо смачиваются водой, что способствует проникновению воды в пространство между зерном и связующим, что после хранения абразивов или их эксплуатации под водой вызывает понижение прочности связи. Поэтому часто пытались предотвратить резкое понижение прочности связи под воздействием воды или по крайней мере уменьшить его гидрофобизацией абразивного зерна, т.е. приданием ему водоотталкивающих свойств, подвергая его специальной поверхностной обработке. Это отчасти осуществляется обработкой зерна силанами, например, (3-аминопропил)-триэтокси-силаном, как описано в публикации SF-1159 фирмы Union Carbide Corp. (Silicons Division). Однако оказалось, что таким образом можно достичь только временного улучшения свойств абразивного зерна, теряющегося уже через несколько месяцев складирования. Обработанное таким образом абразивное зерно приходилось как можно скорее подвергнуть дальнейшей переработке. Это привело к тому, что абразивное зерно обрабатывали необходимыми партиями на заводе изготовителя абразива, а не большими партиями на заводе изготовителя абразивного зерна, что в принципе более экономично. Далее сам способ представляется не таким несложным, как он может показаться на первый взгляд. Дело в том, что мелкие зерна, например, зерна типов F120-F1200, проявляют тенденцию к образованию агломератов. Условия высушивания абразивного зерна после его смачивания раствором силана следует строго соблюдать, чтобы предотвратить гидролиз или термическое разложение силана. Наконец, силан с точки зрения токсикологии не безопасен, что на заводах изготовителей абразивов, у которых часто не имеется оборудования, необходимого при обращении с опасными веществами, может вызывать загрязнение окружающей среды. Известно абразивное зерно, содержащее керамическое покрытие (1). Однако это покрытие относительно дорого и способ нанесения его сложен. Цель изобретения удешевление и улучшение гидрофобности продукта. Указанная цель достигается тем, что абразивное зерно на основе корунда или карбида кремния, содержащее покрытие, содержит в качестве покрытия высокодисперсную гидрофобную двуокись кремния в количестве 0,01-5,00% от веса необработанного абразивного зерна. Кроме того, размер частиц высокодисперсной гидрофобной двуокиси кремния составляет 7-100 нм по значению d50, а удельная поверхность (80-300) м2/г по ВЕТ. Было обнаружено, что абразивное зерно на основе корунда, под которым подразумеваются все виды электрокорунда, например, корунд обыкновенного качества, синий корунд, электрокорунд повышенной чистоты и электрокорунд высшего качества, циркониевый корунд и спекшийся корунд, а также абразивное зерно на основе карбида кремния или смеси зерен удается гидрофобизовать надолго путем их покрытия высокодисперсной гидрофобной двуокисью кремния в отсутствии связки и без высокотемпературной обработки. Исходя из известных свойств высокодисперсной гидрофобной двуокиси кремния можно было ожидать понижение или даже устранение смачиваемости зерна водой, измеряемой через высоту подъема в капилляре методом FEPA. Однако совершенно неожиданно оказалось, что поверхностно-прилипающий слой двуокиси кремния под воздействием механической нагрузки не просто отслаивается, понижая тем самым прочность образцов или шлифовальных кругов, а наоборот даже повышает прочность изделия. Целесообразное количество наносимой высокодисперсной гидрофобной двуокиси кремния составляет 0,001-5,0% предпочтительно 0,1-1,0% считая на массу абразивного зерна. Оптимальное количество двуокиси кремния зависит от крупности зерна и тем самым от удельной поверхности абразивного зерна, причем однако выгодное действие двуокиси кремния при превышении оптимального его количества в довольно широких пределах существенно не изменяется, так что точная дозировка не играет решающей роли. Первичная величина частиц (указанная значением d50) высокодисперсной гидрофобной двуокиси кремния составляет предпочтительно 5-100 нм, а удельная поверхность (по ВЕТ) 80-300 м2/г. Особенно предпочтительным является продукт с первичной величиной частиц в интервале 7-20 нм и с удельной поверхностью в интервале 100-150 м2/г. Подобный продукт выпускается, например, фирмой Дегусса под названием Aerosil




Корунд нормальный Dural

Корунд синий Dural

Корунд повышенной частоты Abramant

Корунд высшего качества Abramax

Карбид кремния Carbogran


G

Полученные данные о производительности кругов приведены в табл. 3. П р и м е р 6. Производительность отрезных шлифовальных кругов. Из необработанной и из обработанной согласно предлагаемому способу по примеру 1 смесей абразивного зерна из корунда повышенной чистоты (Abramant), состоявших каждая из 25 мас. зерна F24, 50 мас. зерна F30 и 26 мас. зерна F36, изготовляли, как ниже описано, связанные синтетической смолой отрезные шлифовальные круги размером 230 х 2,5 х 22 мм: 65 мас. смеси абразивного зерна, 20 мас. смеси жидкой и твердой фенольной смолы и 15 мас. наполнителей (криолит, пирит) смешивали до образования однородной влажной массы и с обоюдносторонней тканевой основой спрессовывали в пресс-форме при 270 бар в отрезные шлифовальные круги. Круги отверждали при 180оС. Часть кругов каждой серии выдерживали в кипящей воде в течение 75 мин. Производительность кругов определяли на плоских профилях из хромникелевой стали (18/8, материал N 4305) площадью сечения 50 х 20 мм2с помощью стандартного абразивно-отрезного станка. С каждым кругом осуществляли 10 разрезов, после чего определяли уменьшение диаметра круга. В табл. 4 приведены результаты испытаний. П р и м е р 7. Производительность отрезных шлифовальных кругов. Аналогично примеру 6 из разных смесей карбида кремния (Carbogran

75 мас. карбида кремния 0,4-1,0 мм;
15 мас. смеси жидкой и твердой фенольной смолы;
10 мас. наполнителей (криолит, пирит). Давление в пресс-форме составляло 200 бар, отверждение осуществлялось при 190оС. Производительность кругов определяли на бетонных балках, подвергнутых вибрационному уплотнению. Балки имели площадь сечения 80х60 мм2. С каждым кругом осуществляли 5 разрезов с использованием стандартного абразивно-отрезного станка, после чего определяли уменьшение диаметра круга. Результаты испытания указаны в табл. 5. П р и м е р 8. Как описано в примере 1, на 100 кг необработанного абразивного зерна из корунда повышенной чистоты Abramant








Класс C09K3/14 материалы, препятствующие скольжению; абразивы