BRPI0613043A2 - corpos sinterizados nanocristalinos À base de àxido de alfa-alumÍnio, seus mÉtodos de produÇço, bem como seu uso - Google Patents

Abstract

CORPOS SINTERIZADOS NANOCRISTALINOS À BASE DE àXIDO DE ALFA-ALUMÍNIO, SEUS MÉTODOS DE PRODUÇçO, BEM COMO SEU USO. A presente invenção refere-se a um corpo sinterizado cerâmico à base de <244>-AI~2~O~3~ com um teor de 95-100 % em peso, de AI~2~O~3~, uma densidade de sinterização relativa de <242> 97 % da densidade teórica e uma dureza Vicker HV~0,2~ de 17,5 GPa, cuja estrutura de cristalito apresenta um tamanho médio do cristal primário dos cristais de AI~2~O~3~ de < 100 mn. O objeto da invenção é também um processo para a produção de um corpo sinterizado com um tamanho médio do cristal primário de <243> 100 mn, em que, partindo do cloreto de alumínio básico, é inicialmente produzido um <244>-AI~2~O~3~ nanocristalino, que em seguida, é transformado para um corpo sinterizado com um tamanho médio do cristalito primário de <243> 100 mn.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CORPOSSINTERIZADOS NANOCRISTALINOS À BASE DE ÓXIDO DE ALFA-ALUMÍNIO, SEUS MÉTODOS DE PRODUÇÃO, BEM COMO SEU USO".

A presente invenção refere-se a corpos sinterizados à base deoxido de a-alumínio com um teor de 95 até 100 % em peso, de AI2O3, umadensidade de sinterização relativa de > 97 % da densidade teórica e comuma dureza Vicker0l2 de > 17,5 GPa, cuja estrutura do cristalito apresentaum tamanho do cristal primário dos cristais de AI2O3 de < 100 mn.

Materiais com estruturas nanoscáligas são de grande interesse para aengenharia civil, a eletrotécnica, a ótica, a mecânica e instalações, para atécnica de veículos, a técnica médica, a indústria de papel e muitos ramosindustriais. Cientistas de materiais verificaram, que a miniaturização da es-trutura de materiais leva parcialmente a drásticas mudanças das caracterís-ticas desses materiais. Dessa maneira, espera-se, por exemplo, no âmbitoda cerâmica de materiais cerâmicos nanoestruturados, aumentos extraordi-nários em relação à dureza, tenacidade, resistência à ruptura, resistência aodesgaste e outras características, o que deveria abrir campos de aplicaçãointeiramente novos a esses materiais no âmbito das ramificações industriaismencionadas acima.

Nos últimos anos inúmeros círculos de trabalho ocupam-se com achamada nanotecnologia. Até hoje já foram desenvolvidos inúmeros méto-dos para produzir pós nanoscáligos. Pós oxidícos nanoscáligos para o usono âmbito da cerâmica podem ser produzidos por sistemas químicos, porprocessos mecânicos ou por processos termofísicos.

A síntese química usa reações químicas diretas simples para a trans-formação para pó. Nesse caso, formam-se partículas ultrafinas através damanipulação da formação do germe ou do crescimento do germe. Freqüen-temente, os pós se apresentam em chamadas formas precursoras, nasquais o pó se apresenta em uma composição química, que é próxima doproduto final e a composição química definitiva é obtida apenas após umtratamento térmico. Como se sabe, a síntese química de nanopós oxídicos éefetuada por meio de precipitação de hidróxido, síntese através de hidrólisede compostos organometálicos ou através de processo hidrotermal.

Nos processos mecânicos, os menores fragmentos possíveis sãoproduzidos pela quebra repetida de uma peça maior. Nesse caso, porém, aspartículas formadas podem encontrar-se, na verdade, na faixa de tamanhode 5 até 100 mn, todavia, esse processo é inadequado para a produção depós de cerâmica nanoscáligos oxídicos, pois a duração da moagem é muitoalta, para avançar nessa faixa de finura, na maioria das vezes, a composiçãoda fase não é exatamente definida e a abrasão do corpo moído leva à con-taminação dos produtos.

Processos importantes para a produção de pós cerâmicos oxídicosnanoscáligos são os chamados métodos termofísicos, que se baseiam naintrodução de energia térmica para os compostos de partida sólidos, líquidosou gasosos, a partir dos quais se forma, então, por exemplo, um vapor su-persaturado, sendo que, com liberação dos solventes, as partículas nano-cristalinas condensam. Nesse caso, a ativação térmica pode ser efetuada,por exemplo, através da combustão em chamas, através da evaporação deplasma, através da evaporação de laser, através de microondas, através depirólise de pulverização ou por processos similares.

No caso de processos pirolíticos de pulverização, por exemplo, osmateriais de partida são atomizados e decompostos em uma chama de gásdetonante.

Uma desvantagem freqüente deste processo são os tempos de per-manência relativamente curtos na chama, que levam à ocorrência de modifi-cações de transição. No princípio da síntese do plasma, os materiais de par-tida são evaporados em um plasma quente de até 5726 eC (6000 K). As na-nopartículas formam-se no resfriamento do plasma a partir da mistura degás-vapor. Uma desvantagem deste processo está no fato, de que os pósaglomeram-se freqüentemente, sendo que os aglomerados são muito sóli-dos, de maneira que o próprio pó apresenta uma ampla distribuição do ta-manho da partícula. Os aglomerados só podem ser novamente destruídoscom grande gasto técnico, o que naturalmente, limita muito o uso dessespós. No uso do chamado reator de parede quente, o processo CVR, os pro-dutos de partida são evaporados e levados à reação com correntes definidasno reator. Também aqui formam-se principalmente aglomerados.

Óxido de a-alumínio com base em suas características físicas e quí-micas é uma das matérias-primas mais importantes no âmbito da cerâmica.

Por isso, muitos dos processos mencionados acima foram usados no passa-do, para produzir pó de óxido de a-alumínio nanocristalino.

Dessa maneira, na EP 0.355.481 A1 é descrita a produção de óxidode a-alumínio com um tamanho médio de partícula de 0,1 até 0,2 pm, queapresenta um teor de mais do que 50 % de óxido de a-alumínio, sendo queo óxido de y-alumínio é tratado termicamente em uma chama. O próprio óxi-do de Y-alumínio correspondente pode ser produzido por processo pirogêni-co hidroliticamente com chama a partir de tricloreto de alumínio.

A EP 0.554.908 A1 descreve a produção de pós de óxido de a-alumínio nanoscáligos, em que um teor de gel de boemita com óxido de silí-cio de partículas finíssimas é dotado como inibidor do crescimento de cristale em seguida, é submetido a um tratamento térmico para a transformaçãopara óxido de a-alumínio. No "Journal of Materials Science", 29 (1994), 5664- 5672 é descrita a produção de pós de óxido de a-alumínio ultrafinos, bemcomo a produção de cerâmicas sólidas finamente estruturadas. Os respecti-vos pós são inicialmente obtidos como pós de hidrato através da precipita-ção de hidróxido na presença de germes de óxido de a-alumínio e nitrato deamônio, que em uma reação térmica seguinte são transformados para óxidode a-alumínio. O respectivo óxido de a-alumínio possui um tamanho de par-tícula de 200 mn.

No "Journal of the American Ceramic Society" 84 (10), 2421-23(2001), é descrita a produção de pó de óxido de a-alumínio nanocristalino apartir de uma solução aquosa de nitrato de alumínio na presença de sacaro-se. Como produto obtém-se um óxido de a-alumínio nanocristalino porosocom uma superfície específica de mais do que 190 m2/g e um tamanho mé-dio de poro entre 80 e 25 mn. Do mesmo modo, no "Journal of the AmericanCeramic Society" 84 (12), 2849-52 (2001) é descrita a produção de pó deóxido de a-alumínio nanocristalino através da pirólise de compostos comple-xos orgânicos do alumínio com trietanolamina. O tamanho médio de partícu-la do pó é indicado com 25 mn.

A síntese de pó de oxido de a-alumínio nanocristalino a partir de a-mônioalumínio-hidróxido de carbonato é descrita no "Journal of the AmericanCeramic Society" 86 (8), 1321-25 (2003). Com esse processo, são produzi-dos pós de óxido de a-alumínio com um tamanho médio de partícula entre150 e 30 mn. São conhecidos inúmeros outros processos para a produçãode óxido de a-alumínio de partículas finíssimas, que freqüentemente, no en-tanto, não são utilizáveis em grande escala técnica ou levam a produtos comcaracterísticas insatisfatórias, de maneira que os pós de óxido de a-alumíniofiníssimos atualmente vendidos no mercado em maiores quantidades apre-sentam um tamanho médio de partícula de cerca de 0,1 até 0,3 pm, pormeio de que, não menos, a formação de aglomerados de menores cristalitosé responsável pela formação dessas partículas relativamente grossas.

A formação de aglomerados duros e quase indestrutíveis é mesmoum dos maiores problemas na produção e tratamento de pós de óxido de a-alumínio nanoscáligos.

Um princípio para contornar esse problema é oferecido pelo chamado"processo sol-gel", no qual partículas de boemita com um diâmetro médio decerca de 20 mn são dissolvidas de maneira coloidal em meio aquoso, ácido e são reagidas para um gel, que a seguir é secado, calcinado e sinterizado.Com o uso simultâneo de germes de óxido de a-alumínio, consegue-se des-se modo, diminuir a temperatura de sinterização necessária para a conden-sação para cerca de 1200 até 1300°C e, com isso, suprimir amplamente umcrescimento do cristal na sinterização. Dessa maneira, são produzidos cor-pos de cerâmica, que apresentam uma estrutura de cristalito com um diâme-tro médio de partícula dos cristais de óxido de alumínio de cerca de 0,2 até0,4 pm. Uma desvantagem desse processo consiste na enorme perda devolume durante a reação do gel para o produto sintetizado pronto, de manei-ra que é quase impossível, produzir por meio desse processo, artigos con-formados duros e densos em grande escala técnica. Todavia, o processo foicomprovado para a produção de grãos abrasivos sinterizados, pois há ape-nas poucas exigências desses corpos cerâmicos em relação à forma e ta-manho e os grãos abrasivos podem ser usados em uma faixa de tamanhode grão abaixo de 6 mm em quase todas as formas e tamanhos.

Dessa maneira, a EP 0.152.768 B1 publica grãos abrasivos, que sãoproduzidos pela técnica sol-gel a temperaturas de sinterização de cerca de1400°. Como auxiliares de sinterização utilizam-se germes de cristalização.Processos e materiais similares resultam da EP 0.024.099 A1, DE 3.219.607A1, US 4.518.397 A, US 4.574.003 A, US 4.623.364 A, EP 0.168.606 A1, EP0.200.487 A1, EP 0.228.856 A1, EP 0.209.084 A1 e da EP 0.263.810 A1. Écomum a todos os processos sol-gel mencionados por último, que eles sãoefetuados partindo de monohidrato de oxido de alumínio finamente dispersodo tipo boemita.

Para condensar os materiais, são necessárias temperaturas de sinte-rização na faixa de 1200 até 1500°C. Para limitar o crescimento de cristalnessas temperaturas bastante elevadas, acrescentam-se inibidores de cres-cimento de cristal, aditivos de sinterização ou germes de cristalização. Em-bora a boemita nanoscáliga é usada como material de partida e se trabalhaem suspensão aquosa homogênea, na qual as partículas são uniformementedistribuídas, não se consegue, apesar de todas essas medidas, limitar es-sencialmente o tamanho do cristalito no produto sinterizado além dos 0,2 até0,4 pm mencionados acima. Uma das estruturas mais finas obtidas atravésda tecnologia sol-gel em um grão abrasivo é descrita na EP 0.408.771 B1,na qual, partindo de boemita com o uso de germes de oxido de a-alumínioparticularmente finos e um programa de sinterização especial, são realiza-dos grãos abrasivos duros e densos com uma estrutura, que apresentam umdiâmetro médio de partícula de até 0,12 pm. No entanto, uma estrutura tãofina só pode ser realizada com base em tempos de sinterização enormemen-te longos e com um programa de sinterização exatamente definido. Essascondições não são adequadas para uma produção em grande escala técnicacom custos favoráveis.

De modo totalmente geral, o processo sol-gel tem a desvantagem, deque é preciso usar uma boemita relativamente orenosa como matéria-prima,que é obtida através da hidrólise de alcoolatos de alumínio. Uma outra des-vantagem do processo, é que se trabalha com diluições relativamente gran-des, o que leva a que na posterior secagem, calcinação e sinterização têmque ser evaporadas grandes quantidades de água, para o que é necessáriarelativamente muita energia. Acresce, que a boemita usada no processo sol-gel tem que ser dispersa em meio fortemente ácido, sendo que o ácido nítri-co é usado como ácido, que na calcinação é novamente liberado na formade gases nitrosos e precisa novamente recolhido com gasto técnico corres-pondente, para evitar uma carga do meio ambiente.

Para evitar essas desvantagens do processo sol-gel, tentou-se, par-tindo diretamente de oxido de a-alumínio através de tecnologias cerâmicasconhecidas, tal como, por exemplo, através de moldagem com argila líquida,prensagem seca, extrusão ou outras tecnologias, obter uma cerâmica decórundo sinterizado microcristalino. Dessa maneira, descreve-se na EP0.725.045 B1 um processo para a produção de corpos de oxido de a-alumínio sinterizados, no qual um pó de oxido de a-alumínio relativamenteeconômico com um tamanho médio de grão inferior a 3 pm é usado comomaterial de partida e moído para formar uma argila líquida com um tamanhode partícula inferior a 1 pm. A argila líquida é elaborada através de uma se-cagem por atomização para um granulado de atomização pouco dispersível,que a seguir, é prensado para um corpo verde com uma densidade de > 60% da densidade teórica. O corpo verde é submetido a uma sinterização dechoque a temperaturas na faixa de 1300 até 1550°C, sendo que as partícu-las são expostas preferentemente apenas por poucos segundos, à tempera-tura máxima necessária para a condensação, de modo que um crescimentode cristal durante a sinterização pode ser amplamente suprimido. Na verda-de, com esse processo consegue-se evitar um crescimento de cristal duran-te a sinterização, no entanto, naturalmente, a estrutura do corpo sinterizadoé determinada pelo tamanho de partícula do pó de partida usado, que é obti-do pela moagem, uma tecnologia à qual são estabelecidos limites naturais.Desse modo, não se consegue produzir um pó de óxido de a-alumínio comcustos favoráveis, com o qual possam ser obtidos resultados comparáveis,tais como são obtidos com a tecnologia sol-gel. Pós produzidos com custosfavoráveis por este processo apresentam um tamanho médio do cristal pri-mário de cerca de 0,4 pm - 0,6 pm.

O processo descrito na DE 198 09 679 A1 baseia-se igualmente emuma tecnologia cerâmica convencional, no qual um agente abrasivo cerâmi-co sinterizado policristalino é obtido através de moldagem plana sem pres-são de uma argila líquida. Após a desgaseificação, secagem e trituração dacamada fundida para um pré-produto e a sinterização do pré-produto, ob-tém-se um grão abrasivo com um tamanho de grão médio de < 0,8 pm. Poresse processo, também, dessa maneira, há uma faixa de tamanho do crista-lito, que se encontra nitidamente acima daquele do córundo sol-gel. No en-tretanto, a experiência demonstrou, que a capacidade de abrasão está corre-lacionada com o tamanho do cristalito e nesse caso, se comporta inversa-mente proporcional ao tamanho do cristalito. Uma capacidade comparávelcom o córundo sol-gel não é esperada pelo grão abrasivo produzido segun-do a DE 1 98 09 679 A1. Uma outra desvantagem do processo descrito naDE 1 98 09 679 A1 está no fato, de que precisam ser usadas ainda matérias-primas relativamente orenosas, mesmo para obter uma estrutura relativa-mente grossa.

Na EP 0.756.586 B1 é descrito um corpo sinterizado, que apresentauma estrutura média de 0,4 pm (exemplo 2). Para obtê-lo com os córundossol-gel e estrutura aproximadamente comparável, é preciso usar uma argilacom um diâmetro médio de partícula de 0,12 pm, a partir da qual é prepara-da uma suspensão, que a seguir é desidratada passo a passo e em seguida,prensada para artigos conformados. Em seguida, esses artigos conformadossão sinterizados sem pressão a 1350°C. A desvantagem do processo é visí-vel pelo fato, de que, por um lado, na sinterização realiza-se um crescimentode cristal e um grão abrasivo com um tamanho médio de estrutura de 0,4 pmcontinua sendo nitidamente mais grosso do que um córundo sol-gel conven-cional, por outro lado, têm que ser usados pós de óxido de a-alumínio muitoorenosos, para chegar a esse resultado. Dessa maneira, o processo descritoacima é inadequado como processo para a produção de um córundo sinteri-zado com custos favoráveis.

Além disso, houve, desse modo, o interesse por um córundo sinteri-zado policristalino estruturado finamente granulado com custos favoráveis ede alta capacidade à base de O-AI2O3, que a partir da proporção preço-capacidade, é superior aos córundos de sol-gel.

Desse modo, o objetivo da invenção é pôr um corpo sinterizado à dis-posição à base de oxido de a-alumínio, que não apresenta as desvantagensdo estado da técnica descritas acima.

Esse objetivo é resolvido com um corpo sinterizado à base de oxidode a-alumínio com as características de acordo com a reivindicação 1.

Aperfeiçoamentos e concretizações da idéia do inventor são objetodas sub-reivindicações.

A resolução do objeto pode ser subdividida em dois estágios parciais.

Em um primeiro estágio, deveria ser encontrada uma matéria-prima respec-tivamente finamente cristalina e com custos favoráveis, que depois, em umsegundo estágio, pode ser elaborada para formar o corpo sinterizado nano-cristalino.

Visto que nos últimos anos os trabalhos para o desenvolvimento degrãos abrasivos se concentraram principalmente em processos sol-gel, sen-do que nos últimos 20 anos, desde a EP 0.408.771 B1 citada acima, nãoforam mais indicados aperfeiçoamentos significativos e inovadores com res-peito à estrutura, os trabalhos no âmbito da presente invenção concentra-ram-se na procura por um pó de oxido de a-alumínio nanoscáligo com cus-tos favoráveis, que pode ser tratado para formar uma cerâmica de oxido dealumínio nanoscáligo dura e densa. No âmbito dos presentes trabalhos, fo-ram testados, para esse fim, inúmeros nanopós de óxido de a-alumínio ven-didos no mercado. Nenhum dos pós foi capaz de satisfazer os critérios paraum uso eficaz (preço, elaborabilidade e pureza de fase), de maneira que ini-cialmente foi preciso desenvolver uma matéria-prima apropriada.

No âmbito desses trabalhos de desenvolvimento, verificou-se surpre-endentemente, que cloreto de alumínio básico na presença de germes decristalização a temperaturas relativamente baixas, pode ser inteiramente re-agido para oxido de a-alumínio dentro de poucos minutos, que apresenta umtamanho de partícula de 20 até 100 mn.

Cloretos de alumínio básicos (cloridrato de alumínio) com a fórmulaquímica geral AI2(OH)nCIz, em que n é um número entre 2,5 e 5,5 e z umnúmero entre 3,5 e 0,5 e a soma n+z perfaz sempre 6, encontram uso nosmais diferentes setores. Eles são usados, por exemplo, como componenteseficazes em preparações cosméticas, tais como antitranspirantes ou adstrin-gentes. Mas seu uso estende-se também para a hidrofobação de tecidos e apreparação de água. Além disso, eles são usados em materiais resistentesàs chamas, em fibras inorgânicas, bem como para a produção de catalisado-res à base de oxido de alumínio. Processos para a obtenção de cloretos dealumínio básicos são descritos na DE 2.309.610 A, na DE 1.567.470 A, naDE 1.102.713 B, na DE 2.518.414, bem como na DE 2.713.236 B2. No âmbi-to da presente invenção, foi usado um cloreto de alumínio básico, que foiobtido através da reação de soluções aquosas de cloretos de alumínio bási-cos inferiores com alumínio metálico na presença de um agente de ativação.Durante a produção o cloreto de alumínio básico é inicialmente obtido comosuspensão aquosa diluída.

No desenvolvimento da matéria-prima para os corpos sinterizados àbase de oxido de a-alumínio de acordo com a invenção, a suspensão obtidaagora na produção de cloreto de alumínio básico, foi adicionada com germesde cristalização. Nesse caso, foram usados cristalitos de oxido de a-alumíniopreferentemente ultrafinos, que foram obtidos através de moagem por viaúmida de oxido de a-alumínio com esferas de óxido de alumínio em um moi-nho de atrito e subsequente separação por centrifugação das partículasgrossas. Nesse caso, as partículas grossas foram separadas em um períme-tro, de maneira que o tamanho das partículas das partículas de óxido de a-alumínio remanescentes na suspensão era inferior a 100 mn. Essas partícu-las de óxido de a-alumínio em forma de uma suspensão foram acrescenta-das à suspensão do cloreto de alumínio básico em uma quantidade entre 0,5e 5 % em peso, preferentemente cerca de 2 % em peso, em relação ao teorde óxido de a-alumínio no produto final sólido. Ao lado do óxido de alumínio,também podem ser usados outros germes de cristalização, que apresentamuma grade de córundo, tais como, por exemplo, germes de Fe2O3.

Em seguida, a suspensão foi evaporada à secura e depois, submetidaa um tratamento térmico para a transformação do cloreto de alumínio básicoem oxido de a-alumínio. Por meio de curvas DTA, pôde ser demonstrado,que no tratamento térmico do cloreto de alumínio básico secado e adiciona-do de germes, a temperatura de transformação para formar o oxido de a-alumínio pôde ser diminuída em cerca de 170°C de cerca de 1140°C paracerca de 970°C através da adição de germes. Com isso, consegue-se obteruma transformação completa para o oxido de a-alumínio a temperaturas a -baixo de 1050°C. Nessa reação, são liberadas grandes quantidades de HCIe água, que precisam ser coletadas com aparelhos lavadores correspondentes.

Surpreendentemente, o tamanho da partícula do produto obtido équase independente do tipo do tratamento térmico. Dessa maneira, comprocessos termofísicos complicados como também através de simples sinte-rização no forno de mufla, obtém-se um tamanho de partícula das partículasde oxido de a-alumínio na faixa de 20 até 100 mn. Em todos os casos, osaglomerados assim obtidos são novamente destrutíveis de maneira relati-vamente fácil, de maneira que para uma produção posterior oferece-se umtratamento térmico convencional, tal como, por exemplo, em um forno tubu-lar rotativo.

O produto obtido após o tratamento térmico apresenta um tamanho departícula entre 20 e 100 mn e se apresenta na forma de aglomerados maci-os, facilmente destrutíveis.

A duração do tratamento térmico perfaz menos do que 30 minutos. Aformação do córundo já se inicia a 500°C. No entanto, para manter o rendi-mento de nano-a-AI203 alto e manter o teor de cloro baixo, trabalha-se prefe-rentemente em uma faixa de temperatura entre 700 e 1100°C, especialmen-te entre 1000 e 1100°C.

Eventualmente, podem ser acrescentados um ou mais formadores deóxido à suspensão do cloreto de alumínio básico antes do tratamento térmi-co. Como formadores de oxido prestam-se particularmente os cloretos, oxi-cloretos, hidroxicloretos e/ou nitratos de um ou mais representantes do gru-po ferro, cobre, níquel, zinco, cobalto, estrôncio, bário, berílio, magnésio,cálcio, lítio, cromo, silício, manganês, háfnio, zircônio, titânio, vanádio, gálio,nióbio, boro e/ou terras raras. Esses materiais são particularmente apropria-dos como aditivos para grãos abrasivos e dessa maneira, divididos homoge-neamente como pré-estágio, já podem ser acrescentados ao material de par-tida para o produto final posterior. A transformação para o oxido é efetuadano caso desses materiais igualmente no tratamento térmico, sendo que al-guns desses materiais podem servir mesmo como coadjuvantes sinteriza-dos. A quantidade dos óxidos ou formadores de óxidos acrescentados é se-lecionada de modo tal, que no produto final posterior estejam contidos nomáximo 5 % em peso, em relação ao teor de oxido de a-alumínio, de óxidoadicional no produto final.

Tal como já foi citado acima, o produto é quase independente do tipodo tratamento térmico e ao lado do forno tubular rotativo, todos os processosconhecidos podem ser usados para o tratamento térmico, tal como, por e-xemplo, um reator de camada turbilhonar, um forno de reaquecimento dotipo empurrador, um forno de câmara, um forno tubular ou um forno de mi-croondas.

Ao lado desse processo convencional, naturalmente, também, podemser usados outros processos térmicos, que são praticados com freqüênciajustamente em relação com a produção de nanopartículas. Dessa maneira,podem ser usados os processos termofísicos conhecidos, em que o cloretode alumínio básico é preferentemente usado como suspensão, a partir daqual forma-se, depois, um vapor supersaturado, do qual condensam partícu-las nanocristalinas com liberação do solvente. Também aqui formam-se a-glomerados, que no entanto, do mesmo modo, são facilmente destrutíveis.

No entanto, uma desvantagem de todos os processos termofísicosconsiste em que comparados com um forno tubular rotativo convencional, sópodem ser realizadas passagens relativamente pequenas, de modo que oscustos para o produto aumentam quando são usados processos termofísi-cos. Contudo, esses processos não são desinteressantes, pois com seu au-xílio é possível uma condução mais precisa da temperatura do que no fornorotativo e desse modo, a qualidade do nanopó pode ser adicionalmente oti-mizada.

Os aglomerados obtidos após o tratamento térmico são desaglomera-dos em um estágio seguinte, onde podem ser usados todos os processos dedesaglomeração conhecidos na cerâmica, pois no presente caso, trata-se deaglomerados destrutíveis de modo relativamente fácil. Para a desaglomera-ção é efetuada preferentemente uma moagem por via úmida ou seca, sendoque a moagem por via úmida é efetuada preferentemente em um atritor, en-quanto a moagem seca é efetuada em um moinho de jato de ar. Visto que asnanopartículas visadas na moagem como produto são extremamente reati-vas, acrescentam aditivos preferentemente antes ou durante a moagem, queimpedem uma nova aglomeração das nanopartículas.

Conseqüentemente, é particularmente favorável, efetuar a desaglo-meração seguinte na forma de uma moagem por via úmida, na qual umanova aglomeração das partículas é facilmente evitada através do uso de au-xiliares de dispersão e estabilizadores correspondentes. É vantajoso, tam-bém, usar adicionalmente aditivos durante a moagem por via úmida, que sedepositam na superfície das partículas e impedem uma aglomeração tam-bém em um estágio de secagem seguinte. Materiais apropriados para essefim são ceras e estearatos, que são acrescentados vantajosamente na formade nanopartículas.

Nesse ponto do processo, também podem ser acrescentados aditivosoxídicos adicionais, que a seguir, durante a moagem e desaglomeração sãohomogeneamente misturados com o pó de oxido de a-alumínio. Como aditi-vos oxídicos podem ser usados vantajosamente um ou mais representantesdo grupo dos óxidos do ferro, cobre, níquel, zinco, cobalto, estrôncio, bário,berílio, magnésio, cálcio, lítio, cromo, silício, manganês, háfnio, zircônio, titâ-nio, vanádio, gálio, nióbio, boro e/ou das terras raras. Nesse caso, as quan-tidades de óxido adicional deveriam perfazer ao todo, no máximo 5 % empeso, em relação ao teor de óxido de a-alumínio no sólido. Essa adição deóxidos na suspensão durante a moagem pode ser efetuada alternativamenteou paralelamente à adição de formadores de oxido descritos acima. Nessecaso, deve-se observar, todavia, que em soma a quantidade de oxido noproduto final não deveria encontrar-se acima de 5 % em peso, em relação aoteor sólido do oxido de a-alumínio.

Com base na tendência à aglomeração dos nanopós descrita acima edas medidas necessárias contra uma tal aglomeração, para assegurar umacapacidade de tratamento do pó no sentido da invenção, a moagem por viaúmida é um meio particularmente apropriado para a desaglomeração. Para amoagem por via úmida prestam-se moinhos de vibração, atrito, moinhos deesferas, moinhos de esferas com agitador ou dispositivos similares. Nessecaso, o uso de moinhos de esferas com agitador comprovou-se como sendoparticularmente vantajoso. A duração da moagem depende da estabilidadedos próprios aglomerados e no processo de acordo com a invenção é usu-almente entre 2 e 6 horas. A moagem por via úmida ou desaglomeração évantajosamente efetuada em meio aquoso, no entanto, também podem serusados solventes alcoólicos ou outros orgânicos.

Caso a desaglomeração é efetuada por meio de uma moagem por viaúmida, abrem-se fundamentalmente duas possibilidades de transformaçãodo produto desaglomerado. Por um lado, o nanopó presente como suspen-são pode ser transformado com processo de moldagem cerâmico corres-pondente diretamente para o corpo verde, por outro lado, efetua-se inicial-mente uma secagem e o pó seco é transformado, em seguida, para o corpoverde.

No caso do tratamento direto da suspensão tomam-se em considera-ção como processos de moldagem cerâmica, especialmente, a moldagemde argila líquida e a separação eletroforética. Contudo, também é possível,secar a suspensão, na qual o nanopó se apresenta dividido homogeneamen-te de modo mais amplo como partículas individuais e nesse caso, aproveitara tendência das nanopartículas para formar de aglomerados. Na secagem éobtido um corpo verde sólido compacto, que pode ser tratado a seguir. Cor-pos verdes semelhantes são obtidos através da moldagem de argila líquidae a separação eletroforética.

Um processo interessante diretamente da suspensão é também agranulação de atomização, na qual a suspensão misturada com um adesivoé diretamente atomizada para formar granulados sólidos.

Querendo obter uma alta condensação no corpo verde, então tambémpode se recorrer aos processos de moldagem, que se baseiam no uso depós. No presente caso, isso significa para a desaglomeração através de mo-agem por via úmida, que a suspensão é secada em seguida e depois o póseco precisa ser tratado. Para a secagem da suspensão tomam-se em con-sideração todos os processos de secagem conhecidos, de modo particular-mente vantajoso pode ser usada a secagem por atomização, na qual o póapós a secagem se apresenta na forma de chamados granulados atomiza-dos. Em todos os processos de secagem para a suspensão, deve-se obser-var de modo geral, para que não sejam formados aglomerados duros, o quepode ser evitado, por exemplo, por aditivos correspondentes na suspensão.

A condensação e tratamento do pó pode ser efetuado por meio detodos os processos de moldagem conhecidos na cerâmica. Como exemplo,sem que isso seja considerada uma restrição, podem ser mencionados amoldagem de argila líquida, prensagem isostática a frio, prensagem a quen-te, prensagem isostática quente, separação por centrifugação, prensagemuniaxial, moldagem por injeção e extrusão. A briquetagem com auxílio de umcompactador mostrou-se particularmente vantajosa, especialmente para aprodução de grãos abrasivos. Através da seleção apropriada de rolos decompactação, já se consegue adaptar amplamente a forma e tamanho dospéletes formados à sua finalidade de uso posterior como grão abrasivo comauxílio dos rolos de compactação consegue-se obter corpos verdes comdensidades verdes extremamente altas, pelo que a sinterização posterior éfacilitada.

Independente do fato, por qual processo de moldagem foram obtidosos corpos verdes, esses são triturados antes da sinterização vantajosamentepara um tamanho de partícula, que corresponde aos tamanhos de grãos u-suais para grãos abrasivos e com o qual os grãos abrasivos desejados po-dem ser cobertos. Visto que os grãos abrasivos mais grossos apresentamum diâmetro de partícula máximo de cerca de 4 mm, os corpos verdes sãotriturados antes da sinterização vantajosamente em uma fita de grãos de 6mm e mais fina.

Em uma forma de concretização particularmente vantajosa da presen-te invenção, a suspensão é diretamente tratada e a secagem da suspensãodo pó desaglomerado é efetuada através de granulação por atomização,dispensando-se uma trituração seguinte, pois com esse processo podem serobtidos granulados de atomização altamente densos com tamanho definido,que tornam supérflua uma condensação adicional e trituração seguinte dogranulado de atomização. Os granulados de atomização obtidos dessa ma-neira podem ser usados diretamente para a sinterização. Para a produçãode um grão sinterizado o diâmetro dos grãos sinterizados, que em virtude doprocesso de produção são obtidos como esfera, precisa ser selecionado su-ficientemente grande, para que uma trituração seguinte das esferas sinteri-zadas possa levar aos grãos desejados com os ângulos e cantos de cortenecessários para um grão abrasivo. As esferas densamente sinterizadasobtidas dessa maneira podem ser usadas, além disso, para aplicações es-peciais, tais como, por exemplo, como esferas moídas.

A sinterização dos corpos verdes triturados é efetuada a temperaturasientre 1200°C e 1500°C. Nesse caso, verificou-se como sendo vantajoso,que os corpos verdes alcancem a temperatura de sinterização necessáriapara a condensação o mais rápido possível e depois permaneçam o menortempo possível na faixa da máxima temperatura de sinterização. Para a sin-terização prestam-se, assim, todos os tipos de fornos ou processos de sinte-rização, particularmente aqueles, que possibilitam um aquecimento repenti-no do corpo verde. Vantajosamente, podem ser usados fornos tubulares ro-tativos aquecidos direta e indiretamente, fornos pendulares, fornos de rea-quecimento do tipo emputrrador, fornos de sinterização de camada turbilho-nar ou fornos de sinterização de microondas. O tempo de parada na sinteri-zação na zona quente perfaz menos do que 60 minutos, menos do que 30minutos, preferentemente menos do que 15 minutos. Vantajosamente, oscorpos sinterizados deveriam ser levados em menos do que 60 segundos,preferentemente em menos do que 30 segundos, de modo particularmentepreferido, em menos do que 10 segundos à temperatura de sinterização ne-cessária.

Com base na distribuição homogênea das partículas no corpo verde ecom auxílio do rápido aquecimento na sinterização e nos curtos tempos deparada, consegue-se suprimir quase que inteiramente o crescimento do cris-tal durante a sinterização. Obtêm-se corpos sinterizados duros e densos,cuja estrutura de cristalito destaca-se quase unicamente pelo tamanho dapartícula dos materiais de partida.

Visto que de acordo com a invenção são usados materiais de partidade partículas extremamente finas com tamanhos de partícula na faixa entre20 e 100 mn, obtêm-se, dessa maneira, os corpos sinterizados visados, cu-jas estruturas de cristalito apresentam um tamanho médio do cristal primáriode < 100 mn.

A seguir, a invenção é detalhadamente elucidada com base em figu-ras e exemplos, em que:

a figura 1 mostra uma termoanálise diferencial do material de partidacom e sem germes,

a figura 2 mostra uma difractometria de raios X do produto intermediá-rio após um tratamento térmico a cerca de 1000°C e

a figura 3 mostra um esquema de decurso do processo.Tal como reconhecido da figura 1, o material de partida adicionadocom germes, cuja curva DTA é caracterizada com o número 1, está inteira-mente transformado em oxido de a-alumínio a 973°C. Isto quer dizer, que atemperatura de transformação pôde ser diminuída pela adição dos germesem torno de cerca de 170°C em comparação com o material não germinado,que está representado na curva 2.

A figura 2 mostra um difractograma de raios X de um pó, que foi obti-do partindo do óxido de alumínio básico, que foi adicionado com 2 % degermes de cristalização e foi submetido a um tratamento térmico a 10OO0C.Reconhece-se, que o óxido de alumínio básico está inteiramente transfor-mado em oxido de a-alumínio. Não se reconhecem mais impurezas comquaisquer argilas de transição.

A figura 3 mostra em um quadro sinótico, por exemplo, o esquema dedecurso na produção de um corpo sinterizado de acordo com a invençãocom um tamanho médio do cristalito de < 100 mn. Os estágios de processoconcretos representados nesse exemplo, referem-se a uma forma de con-cretização preferida da invenção, que se baseia no exemplo 1 e não sãoconsiderados como restrição da mesma.

Tal como se reconhece da figura 3, inicialmente uma suspensão adi-cionada com germes de oxido de a-alumínio de cloreto de alumínio básico ésecada a cerca de 120°C com vapor, sendo utilizado, por exemplo, um se-cador de tambor. Nesse estágio de processo, o cloreto de alumínio básico éobtido fia forma de escamas, que em seguida, são submetidas a um trata-mento térmico a 1050°C no forno tubular rotativo. O cloreto de alumínio bá-sico é decomposto no tratamento térmico e além de oxido de a-alumínio éobtida uma grande quantidade de ácido clorídrico, que é coletado e nova-mente usado para a produção de cloreto de alumínio básico. Para cada qui-Iograma de escamas de AI2(OH)5CI secas, obtêm-se nesse estágio cerca de470 g de oxido de a-alumínio e 530 g de ácido clorídrico. Cerca de 50 % dopeso das escamas de AI2(OH)5CI são atribuídos à água ligada quimicamen-te, bem como à água de cristalização acumulada, que é evaporada no tra-tamento térmico.

O oxido de a-alumínio obtido no tratamento térmico consiste em a-glomerados. O tamanho médio de partícula das partículas de oxido de a-alumínio nos aglomerados encontra-se entre 20 e 100 mn. Os próprios a-glomerados são relativamente macios e podem ser desaglomerados de ma-neira vantajosa por meio de uma moagem por via úmida em um moinho deesferas agitador. Nesse estágio obtém-se uma suspensão de a-AI203 compartículas individuais com um tamanho de partícula entre 20 e 100 mn. Es-sas partículas são muito reativas e de maneira vantajosa, acrescenta-se umauxiliar de dispersão ou outros aditivos à moagem por via úmida, para evitaruma nova formação de aglomerado. A seguir, a suspensão é secada em umsecador de atomização e obtêm-se granulados de atomização, cujo tamanhomédio das partículas primárias encontra-se abaixo de 100 mn.

É vantajoso, acrescentar aditivos antes da secagem por atomização,que se acumulam na superfície das partículas individuais e impedem-nas dese aglomerarem para formar aglomerados sólidos. Dessa maneira, obtêm-segranulados de atomização macios, facilmente dispersíveis, que em seguida,podem ser condensados para formar corpos verdes. No presente esquemade decurso, a condensação é efetuada através de um estágio compacto,com isso, contêm corpos verdes com uma densidade, que se encontra niti-damente acima de 60 % da densidade teórica.

Os péletes obtidos após a compactação são pré-triturados para umtamanho de partícula < 6 mm e em seguida, são sinterizados a cerca de1350°C em um forno tubular rotativo. Na sinterização obtêm-se corpos sinte-rizados de O-AI2O3 com um tamanho médio do cristalito de < 100 mn. Em umoutro estágio de classificação (trituração, peneiração) obtém-se uma granu-lação abrasiva, que é particularmente apropriada para o uso em agentesabrasivos sobre substratos e agentes abrasivos ligados.

A seguir, a invenção é elucidada detalhadamente com base em e-xemplos; esses exemplos referem-se a formas de concretização preferidas evantajosas e não são imaginados como restrição da invenção.

EXEMPLO 1

Como material de partida para a produção de O-AI2O3 nanocristalino,foi usado um cloreto de alumínio básico vendido no mercado pelo nome Lo-cron® L da Firma Clariant AG, Gersthofen (Alemanha). O cloreto de alumíniobásico é oferecido como solução aquosa a 50 % e possui uma composiçãoquímica, que corresponde à fórmula AI2(OH)5CI x 2-3 H2O. Disto segue, quea solução aquosa a 50 % do cloreto de alumínio básico apresenta um teorde cerca de 23 - 24 % de AI2O3.

Como material de partida para os germes de O-AI2O3 foi usadoWSK3000, um óxido de a-alumínio da Firma Treibacher Schleifmittel GmbH,Laufenburg (Alemanha), que é oferecido como granulado de atomização le-vemente redispersível com um tamanho médio de partícula das partículasprimárias de cerca de 0,5 pm.

O WSK3000 foi submetido a uma moagem por via úmida de 3 horasem um moinho de esferas agitador. A seguir, a suspensão obtida foi tratadaem um separador transparente, em que cerca de 95 % da fração sólida foiseparada através de uma separação por centrifugação. A fração fina rema-nescente na suspensão tinha um diâmetro médio de partícula de cerca de 50mn (medido com um microscópio eletrônico de exploração Joel ISM 6400,com aumento de 20.000) e foi acrescentada à suspensão de Locron® L co-mo germe a uma fração de 2 % em peso, em relação à fração de AI2O3.

A suspensão inoculada dessa maneira foi secada através de um se-cador de tambor com auxílio de vapor quente a uma temperatura de cercade 120°C. O cloreto de alumínio básico seco foi obtido, nesse caso, na formade escamas com um diâmetro médio de cerca de 6 mm.

Em seguida, as escamas obtidas foram submetidas por cerca de 30minutos a um tratamento térmico a 1050°C em um forno tubular rotativo indi-reto, aquecido eletricamente, dotado de uma aspiração, em que o cloreto dealumínio básico foi decomposto sob liberação de ácido clorídrico e água paraformar O-AI2O3. O ácido clorídrico liberado foi recolhido junto com a água emum lavador e preparado para uma solução de ácido clorídrico a cerca de 31%, que em seguida, pode ser novamente reagida com metal de alumínio pa-,ra formar cloreto de alumínio básico. Paralelamente à reação no forno tubu-lar rotativo, uma pequena amostra do AI2(OH)5CI x 2-3 H2O seca e inoculadafoi submetida a uma termoanálise diferencial, cujo diagrama é mostrado nafigura 1.

O O-AI2O3 obtido no forno rotativo foi medido radiograficamente, sen-do verificado, que todo o cloreto de alumínio básico se converteu inteiramen-te em O-AI2O3. O difractograma de raios X da amostra pode ser visto na figura 2.

Após o tratamento no forno rotativo, o produto apresenta-se na formade aglomerados relativamente macios de O-AI2O3, que foram submetidos auma moagem por via úmida com uma duração da moagem de cerca de 3horas para a desaglomeração em um moinho de esferas agitador (Drais,PMC 25 TEX, Bühler GmbH). Para a estabilização da suspensão, foi acres-centada no início da moagem uma cera de finíssima dispersão, com a qual asuperfície das nanopartículas foi revestida durante a moagem, com o que foipossível impedir uma nova formação de aglomerado.

A suspensão obtida dessa maneira, formada de nanopartículas indivi-duais com um diâmetro médio de partícula de cerca de 60 mn, foi secadaatravés de um secador de atomização para formar aglomerados de atomiza-ção muito macios e soltos com um diâmetro médio do aglomerado de cercade 40 um e um diâmetro médio das partículas primárias de cerca de 60 mn.A umidade residual do aglomerado de atomização perfez cerca de 2 %.

Em seguida, o aglomerado de atomização, sem a adição de outrosaditivos, foi briquetado em um compactador (CS 25, Hosokawa Bepex Gm-bH) para péletes com comprimento de cerca de 50 mn e 10 mm de espessu-ra, que são usados como corpos verdes para os corpos sinterizados deseja-dos. A densidade dos corpos verdes perfez 72 %, em relação à densidadeteórica. Com isso, os corpos verdes possuíram uma estabilidade suficiente,para serem triturados, ainda antes do estágio de sinterização seguinte, paraum tamanho de partícula menor do que 6 mm, sem que neste ponto hajaperdas de rendimento demasiadamente altas para o grão abrasivo posteriordevido à fração fina (pó) obtida.

Em seguida, os corpos verdes são sinterizados em um forno tubularrotativo direto, aquecido com gás, a uma temperatura de 1350°C e um tem-po de permanência no forno rotativo de cerca de 20 minutos. O tempo depermanência dos corpos verdes na zona mais quente (no cone da chama)perfez, nesse caso, apenas poucos segundos, de maneira que foi efetuadaum tipo de sinterização por choque, com cujo auxílio pôde evitar-se o maisamplamente possível um crescimento de cristal.

Os corpos sinterizados O-AI2O3 obtidos de acordo com a invenção,com um diâmetro máximo de cerca de 4 mm foram preparados, em seguida,através de peneiração e trituração para granulações abrasivas.

O grão abrasivo, que apresentou uma densidade de 99,3 %, em rela-ção à densidade teórica, uma dureza de Vicker HV0,2 de 2230 GPa e umaestrutura de cristalito nanocristalina com um tamanho médio do grão primá-rio de 70 mn, foi usado em agentes abrasivos sobre substratos e em corposabrasivos ligados e testados. Os resultados do teste estão reunidos nas ta-belas 1 e 2 dos exemplos 5 e 6.

EXEMPLO 2

A produção da suspensão do cloreto de alumínio básico adicionadacom germes, a secagem seguinte, bem como a reação térmica para O-AI2O3,foi efetuada tal como no exemplo 1.

No entanto, na desaglomeração seguinte de cerca de 3 horas no moi-nho de esferas agitador, não foi acrescentado nenhum estabilizador para asuspensão. Ao invés disso, após o término da desaglomeração, a suspen-são foi diretamente vertida para formar uma camada com cerca de 6 mm deespessura, desgaseificada na estufa de secagem a vácuo (5 horas a 20 Kpa(200 mbar)) e em seguida, secada a cerca de 80°C. O material seco foi pré-calcinado a 500°C por 30 minutos, em seguida, triturado para um tamanhodo grão abrasivo (6 mm e mais fino). A sinterização definitiva foi efetuada talcomo no exemplo 1 no forno tubular rotativo.

O grão abrasivo obtido dessa maneira tinha uma densidade de 98,8 %da densidade teórica, uma dureza Vicker HV0,2 de 2190 GPa e um tamanhomédio do grão primário de 70 mn. Como também o exemplo 1 Inencionadoiacima, o exemplo 2 foi testado em agentes abrasivos sobre substratos e emagentes abrasivos ligados. Os resultados estão reunidos nas tabelas 1 e 2dos exemplos 5 e 6.

EXEMPLO 3

A produção da suspensão do cloreto de alumínio básico adicionadacom germes, a secagem seguinte, bem como a reação térmica para formarO-AI2O3, foi efetuada tal como no exemplo 1.

Na desaglomeração seguinte de cerca de três horas no moinho deesferas agitador, um ácido poliacrílico como auxiliar de dispersão foi usadocomo estabilizador para a suspensão. A seguir, a suspensão com um teorsólido de cerca de 30 % foi adicionada com uma suspensão aquosa de cer-ca de 10 % de um álcool polivinílico como Iigador (Mowiol 8-88, KuraraySpecialities Europe GmbH, Frankfurt, Alemanha) em uma quantidade decerca de 0,05 % em peso, em relação ao teor de AI2O3.

Em seguida, a suspensão foi granulada em um granulador de atomi-zação de camada turbilhonar (AGT 150, Glatt GmbH, Binzen, Alemanha) auma temperatura de entrada de ar de 95°C, uma temperatura de camada de45°C, uma pressão de atomização de 300 Kpa (3 bar) e uma taxa de atomi-zação de 70 g/min. Para a formação do germe foi usada uma fina fração degranulado com um tamanho médio do granulado de 0,2 mm, que foi obtidaem uma granulação de camada turbilhonar anterior através de uma forma-ção de germe in situ. A separação do granulado desejado com um diâmetromédio do granulado de 4 mm foi efetuada através de um separador em zi-guezague, que foi acionado com 9 Nm3/h de ar. A densidade do granulado éde cerca de 75 % do valor teórico de densidade e a densidade da umidaderesidual perfez menos do que 1 %. Os granulados foram calcinados a cercade 500°C, em seguida, triturados para um tamanho do grão abrasivo e sinte-rizados a 1350°C, tal como no exemplo 1, no forno tubular rotativo.

O grão abrasivo obtido dessa maneira tinha uma densidade de 98,6 %da densidade teórica, uma dureza Vicker HV0l2 de 2210 GPa e um tamanhomédio do grão primário de 60 mn. Tal como também os exemplos mencio-nados acima, o exemplo 3 foi testado em agentes abrasivos sobre substra-tos e em agentes abrasivos ligados. Os resultados estão reunidos nas tabe-las 1 e 2 dos exemplos 4 e 5.

EXEMPLO 4

A produção da suspensão do cloreto de alumínio básico adicionadacom germes, a secagem seguinte, bem como a reação térmica para formarO-AI2O3, foi efetuada tal como no exemplo 1.

Na desaglomeração seguinte de cerca de três horas no moinho deesferas agitador, um sal de amônio do ácido poliacrílico como auxiliar dedispersão foi usado como estabilizador. Em seguida, a suspensão foi adicio-nada com uma solução a 20 % de um álcool polivinílico como Iigador (Celvol502, Celanese Chemicals, Frankfurt am Main) em uma quantidade de cercade 0,5 % em peso, em relação ao teor de AI2O3.Em seguida, a suspensão foi secada em um misturador a vácuo(R08W VAC1 Maschinenfabrik Gustav Eirich), inicialmente a 70 Kpa (700mbar), 1100C com ferramenta misturadora síncrona até formar uma massapastosa. Depois, a ferramenta misturadora foi comutada em direção contrá-ria e granulada a 600 até 1600 l/min, 120°C, 85 Kpa (850 mbar). A densida-de do granulado era de 75 % da densidade teórica, a umidade residual, cer-ca de 2 %. Os granulados foram triturados para o tamanho do grão abrasivoe sinterizados a 1350°C, tal como no exemplo 1, no forno tubular rotativo.

O grão abrasivo obtido dessa maneira tinha uma densidade de 99,1 %da densidade teórica, uma dureza Vicker HV0l2 de 2190 GPa e um tamanhomédio do grão primário de 65 mn. Tal como os exemplos mencionados aci-ma, o exemplo 4 foi testado em agentes abrasivos sobre substratos e agen-tes abrasivos ligados. Os resultados estão reunidos nas tabelas 1 e 2 dosexemplos 5 e 6.

EXEMPLO 5 (TESTE DE CORREIA)

Com as granulações abrasivas produzidas nos exemplos 1 até 4, bemcomo com um córundo sol-gel comercial (Cerpass XTL, Saint Gobain Indus-trial Ceramics) e um córundo de zircônio eutético comercial (ZK40, Treiba-cher Schleifmittel GmbH, Laufenburg, Alemanha) como exemplos comparati-vos, foram produzidos em cada caso com o uso de correias abrasivas Comiuma granulação P36. Com as correias o material 42CrMo4 foi elaboradocom uma pressão de compressão de 70 N com um tempo de abrasão de 60minutos.

As capacidades de degradação bem como as capacidades de abra-são porcentuais correspondentes estão reunidas na tabela 1.TABELA 1

<table>table see original document page 25</column></row><table>

EXEMPLO 6 (TESTE DE DISCOS)

Com as granulações abrasivas produzidas nos exemplos 1 até 3, foiefetuado um teste abrasivo para discos abrasivos. Para comparar, foramusados os córundos sol-gel comerciais Cerpass XTL (Saint Gobain IndustrialCeramics) e Cubitron 321 (3M, Abrasive Systems Division). Para a produçãodos discos abrasivos, os córundos sinterizados mencionados acima forammisturados em cada caso nas granulações F60 com córundo nobre brancoem uma proporção córundo sinterizado : córundo nobre branco de 30 : 70 eusados em discos abrasivos ligados ceramicamente.

O material 16MnCr5 foi elaborado. Após o teste, determinou-se o fatorG (quociente da quantidade degradada e desgaste do disco). Os fatores Gbem como as capacidades abrasivas percentuais correspondentes estãoreunidos na tabela 2.TABELA 2

<table>table see original document page 26</column></row><table>

Tal como pode ser nitidamente reconhecido dos resultados do testede abrasão, os grãos abrasivos de acordo com a invenção, são superioresaos grãos abrasivos convencionais obteníveis atualmente no mercado emrelação a capacidade. Visto que para produzir os grãos abrasivos de acordocom a invenção, pode ser usada uma matéria-prima com custo relativamentefavorável, que pode ser convertida sem grande custo técnico para nanopar-tículas de O-AI2O3, consegue-se produzir com o processo de acordo com ainvenção, um córundo sinterizado policristalino econômico e com forte capa-cidade, que apresenta uma proporção preço/capacidade mais favorável deque os córundos sol-gel vendidos no mercado.

Claims (32)

1. Corpo sinterizado à base de O-AI2O3 com um teor de 95 até 100 %em peso, de AI2O3, uma densidade de sinterização relativa de > 97 % dadensidade teórica e uma dureza Vicker HV0l2 de > 17,5 GPa, caracterizadopelo fato de que o corpo sinterizado apresenta uma estrutura de cristalitocom um tamanho médio do cristal primário dos cristais de AI2O3 de < 100 mn.

2. Corpo sinterizado de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o corpo sinterizado apresenta adicionalmente um teor de nomáximo 5 % em peso, de um ou mais dos representantes do grupo dos óxi-dos do Fe, Cu, Ni, Zn, Co, Sr, Ba, Be, Mg, Ca, Li, Cr, Si, Mn, Hf, Zr, Ti, V,Ga, Nb, B e/ou das terras raras, em relação ao teor de AI2O3.

3. Corpo sinterizado de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteri-zado pelo fato de que esse corpo sinterizado apresenta uma estrutura docristalito com um tamanho do cristalito primário dos cristais de AI2O3 de < 100 |jm.

4. Corpo sinterizado de acordo com uma das reivindicações 1 até 3,caracterizado pelo fato de que esse corpo sinterizado é um grão abrasivo.

5. Processo para a produção de um corpo sinterizado como definidoem uma das reivindicações 1 até 4, caracterizado pelo fato de que o proces-so abrange os seguintes estágios de processo:a) produção de um pó de O-AI2O3 nanocristalino com um tamanhomédio de partícula de < 100 mn;b) condensação do pó de O-AI2O3 por meio de um processo de mol-dagem cerâmico para formar um corpo verde com uma densidade de > 60 %da densidade teórica; ec) sinterização do corpo verde em uma faixa de temperatura entre 1200 e 1500°C.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fatode usar como material de partida para o pó de O-AI2O3, cloreto de alumíniobásico com a fórmula química AI2(OH)nCIz, em que n é um número entre 2,5e 5,5 e z é um número entre 3,5 e 0,5 e a soma de n + z perfaz sempre 6.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelofato de que o cloreto de alumínio básico como suspensão básica é inicial-mente adicionado com germes de cristalização de finíssima dispersão, emseguida, é secado e depois exposto a um tratamento térmico a temperaturasinferiores a 1100°C.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 7, caracteri-zado pelo fato de usar como germes de cristalização, germes de Ci-AI2O3 definíssima dispersão.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 8, caracteri-zado pelo fato de que os germes de O-AI2O3 de finíssima dispersão usadosapresentam um tamanho médio de partícula de menos do que 0,1 pm.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 7, caracte-rizado pelo fato de usar como germes de cristalização o O-Fe2O3 de finíssi-ma dispersão.

11. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 10, carac-terizado pelo fato de que ao lado do cloreto de alumínio básico, um ou váriosoutros formadores de oxido estão contidos na suspensão de partida.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelofato de usar como formadores de óxidos, os cloretos, oxicloretos, hidroxiclo-retos e/ou nitratos de um mais representantes do grupo Fe, Cu, Ni, Zn, ColiSr, Ba, Be, Mg, Ca, Li, Cr, Si, Mn, Hf, Zr1 Ti, V, Ga1 Nb1 B e/ou terras raras.

13. Processo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizadopelo fato de que a quantidade de formador de óxido usado perfaz no máximo 5 % em peso, calculado como óxido e em relação ao teor sólido de AI2O3 noproduto final.

14. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 13, carac-terizado pelo fato de que o tratamento térmico é um processo de sinteriza-ção convencional, em que a suspensão é inicialmente secada e o produtoseco é sinterizado a seguir.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelofato de que a sinterização é efetuada em um reator de camada turbilhonar,forno de reaquecimento do tipo empurrador, forno de câmara, forno tubularrotativo ou em um forno de microondas.

16. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 13, carac-terizado pelo fato de que o tratamento térmico é um processo termofísico, talcomo, por exemplo, pirólise de pulverização, síntese de plasma ou uma eva-poração no reator de parede quente.

17. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 16, carac-terizado pelo fato de que as nanopartículas aglomeradas no tratamento tér-mico são desaglomeradas em um estágio seguinte através de uma moagempor via úmida ou seca.

18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelofato de que a desaglomeração é efetuada como moagem por via úmida emum moinho atritor.

19. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 18, carac-terizado pelo fato de que durante a desaglomeração são acrescentados adi-tivos ao pó de O-AI2O3 nanocristalino, tais como, por exemplo, agentes auxi-Iiares de prensagem, aditivos de sinterização, adesivos, auxiliares de disper-são e/ou outros aditivos, que impedem a formação de uma aglomeração.

20. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 19, carac-terizado pelo fato de que durante a desaglomeração são acrescentados ce-ras e/ou estearatos de finíssima dispersão ao pó nanocristalino.

21. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 20, carac-terizado pelo fato de que a suspensão obtida após a desaglomeração comauxílio de uma moagem por via úmida é submetida a uma secagem atravésde um processo de secagem desejado, sendo obtido um pó nanocristalino àbase de O-AI2O3.

22. Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelofato de que a secagem é uma secagem por atomização.

23. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 19, carac-terizado pelo fato de que o processo de moldagem cerâmico é uma molda-gem de argila líquida, em que a argila líquida do pó de O-AI2O3 nanocristalinoobtida na moagem por via úmida é vertida sem pressão em um recipiente, alié desgaseificada e secada para formar um corpo verde.

24. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 19, carac-terizado pelo fato de que o processo de moldagem cerâmico é uma granula-ção por atomização, em que a suspensão obtida na moagem por via úmida éadicionada com um Iigador e em seguida, é submetida a uma granulação poratomização.

25. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 19, carac-terizado pelo fato de que o processo de moldagem cerâmico é uma aglome-ração, em que a suspensão obtida na moagem por via úmida é adicionadacom um ligador e em seguida, é tratada em um misturador a vácuo paraformar granulados.

26. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelofato de que o processo de moldagem cerâmico é um processo de prensa-gem de pó, em que o pó de O-AI2O3 nanocristalino é prensado por meio deum compactador para formar um corpo verde.

27. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelofato de que o processo de moldagem cerâmico é um processo de extrusão,em que o pó de O-AI2O3 nanocristalino é tratado com pelo menos um Iigadore um solvente para formar uma massa extrusável e em seguida, é extrusadopara um corpo verde.

28. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 27, carac-terizado pelo fato de que os corpos verdes são triturados para um diâmetrode partícula de < 6 mm, em seguida, são sinterizados em uma faixa de tem-peratura entre 1200°C e 1500°C e o produto sinterizado é elaborado atravésde outra trituração e peneiração para grãos abrasivos.

29. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 28, carac-terizado pelo fato de que na sinterização os corpos verdes são levados em < 60 segundos à temperatura de sinterização necessária e o tempo de perma-nência na zona quente perfaz < 30 minutos.

30. Processo de acordo com uma das reivindicações 5 até 29, carac-terizado pelo fato de que a sinterização é efetuada em um forno tubular rota-tivo.

31. Uso dos corpos sinterizados como definido em uma das reivindi-cações 1 até 4, para a produção de elementos de composição cerâmicos,como agentes de polimento, como reforço de matriz para camadas metáli-cas, bem como para a produção de grãos abrasivos.

32. Uso dos corpos sinterizados como definido em uma das reivindi-cações 1 até 4, para a produção de agentes abrasivos ligados e agentesabrasivos sobre substratos, bem como, como aditivo para aumentar a estabi-lidade ao desgaste de laminados.