JPH07233363A - 研磨材を製造するための方法及び装置 - Google Patents
研磨材を製造するための方法及び装置Info
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- JPH07233363A JPH07233363A JP6307150A JP30715094A JPH07233363A JP H07233363 A JPH07233363 A JP H07233363A JP 6307150 A JP6307150 A JP 6307150A JP 30715094 A JP30715094 A JP 30715094A JP H07233363 A JPH07233363 A JP H07233363A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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-
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- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単結晶コランダムのそれに匹敵し得る研削挙
動又は研削性能を有する、コランダムを基とする研磨材
を提供する。 【構成】 粒形係数が０．６より大きいコランダムを基
とする研磨材を製造するための方法において、Ａｌ２Ｏ
３含量＞９８Ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３含有出発成分が連続的
に又は回分式に融解装置に装入され、融解装置内に形成
される湯溜りが全開炉時間の間最大で２００ｍｍとなる
ように出発成分の単位時間当たり添加量及び炉能力が選
定され、次に固化したコランダム塊が取り出されて、希
望する粒群に粉砕される。
動又は研削性能を有する、コランダムを基とする研磨材
を提供する。 【構成】 粒形係数が０．６より大きいコランダムを基
とする研磨材を製造するための方法において、Ａｌ２Ｏ
３含量＞９８Ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３含有出発成分が連続的
に又は回分式に融解装置に装入され、融解装置内に形成
される湯溜りが全開炉時間の間最大で２００ｍｍとなる
ように出発成分の単位時間当たり添加量及び炉能力が選
定され、次に固化したコランダム塊が取り出されて、希
望する粒群に粉砕される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コランダムを基とする
研磨材を製造するための方法及び装置に関する。
研磨材を製造するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記種類の研磨材は以前から公知であ
る。それらはさまざまな粉末度の粉末（粉体）として使
用することができる。このような粉末で被覆された紙又
は布は、可撓性研磨材と称される。同様に粉体からさま
ざまな材料、例えば金属、木等を研削加工するのに役立
つ物体、例えば砥石を製造することができる。
る。それらはさまざまな粉末度の粉末（粉体）として使
用することができる。このような粉末で被覆された紙又
は布は、可撓性研磨材と称される。同様に粉体からさま
ざまな材料、例えば金属、木等を研削加工するのに役立
つ物体、例えば砥石を製造することができる。
【０００３】コランダムはさまざまな純度及び組成のも
のが知られている。いわゆる標準コランダムは９５〜９
７Ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３を含有している。準貴コランダム
はＡｌ２Ｏ３含量が約９８％であり、標準コランダムと
同様に主に、焼きボーキサイトの還元溶融によつて製造
される。Ａｌ２Ｏ３含量がなお一層高い貴コランダム
は、やはりさまざまな品質で利用することができる。品
質は、例えば酸化クロム等の添加物によつて相違する。
のが知られている。いわゆる標準コランダムは９５〜９
７Ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３を含有している。準貴コランダム
はＡｌ２Ｏ３含量が約９８％であり、標準コランダムと
同様に主に、焼きボーキサイトの還元溶融によつて製造
される。Ａｌ２Ｏ３含量がなお一層高い貴コランダム
は、やはりさまざまな品質で利用することができる。品
質は、例えば酸化クロム等の添加物によつて相違する。
【０００４】実質的にアルミナとジルコニアとからなる
ジルコンコランダムは特殊研磨材に数えられる。
ジルコンコランダムは特殊研磨材に数えられる。
【０００５】例えば精密研削のための砥石を製造するの
には、単結晶の形で存在するコランダムも使用される。
こうした単結晶コランダムは、十分な寿命と、同時に低
温時研削挙動とで優れている。しかしその製造はかなり
のプロセス技術上のコスト増を要求する。
には、単結晶の形で存在するコランダムも使用される。
こうした単結晶コランダムは、十分な寿命と、同時に低
温時研削挙動とで優れている。しかしその製造はかなり
のプロセス技術上のコスト増を要求する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】その限りで、本発明の
課題は、比較的簡単な方法で製造することができ、単結
晶コランダムのそれに匹敵し得る研削挙動又は研削性能
を有する、コランダムを基とする研磨材を提供すること
である。
課題は、比較的簡単な方法で製造することができ、単結
晶コランダムのそれに匹敵し得る研削挙動又は研削性能
を有する、コランダムを基とする研磨材を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はまず、研磨材の
研削性能又は研削挙動が個々の砥粒の形状と切刃の構成
又は鋭さとにも強く依存するとの考えから出発する。顕
著な切刃を有するほとんど立方晶の粒子が最良の結果を
もたらす。
研削性能又は研削挙動が個々の砥粒の形状と切刃の構成
又は鋭さとにも強く依存するとの考えから出発する。顕
著な切刃を有するほとんど立方晶の粒子が最良の結果を
もたらす。
【０００８】この意味で本発明は、粒形係数の概念を粒
形係数１が理想立方晶砥粒を表すというように定義す
る。この場合、粒子投影に面積が等しい楕円の対角線の
比は１（円）に等しい。この値は純理論的なものである
ので、本発明はできるだけ理想値に接近するように努め
る。それ故に研磨材の個々の粒子は０．６より大きな粒
形係数を有すべきである。
形係数１が理想立方晶砥粒を表すというように定義す
る。この場合、粒子投影に面積が等しい楕円の対角線の
比は１（円）に等しい。この値は純理論的なものである
ので、本発明はできるだけ理想値に接近するように努め
る。それ故に研磨材の個々の粒子は０．６より大きな粒
形係数を有すべきである。
【０００９】意外なことに、粒形係数が０．６より大き
いコランダムを基とする研磨材は、 −Ａｌ２Ｏ３含量が９８Ｗｔ％より多いＡｌ２Ｏ３含有
出発成分が連続的に又は回分式に融解装置に装入され、 −融解装置内に形成される湯溜りが全開炉時間（固化し
たコランダム鋳塊の取出しに至るまで）の間最大で２０
０ｍｍとなるように出発成分の単位時間当たり添加量及
び炉能力が選定され、 −次に固化したコランダム塊が取り出されて、希望する
粒群に粉砕される 以上の簡単な工程によつて製造することができることが
確認された。
いコランダムを基とする研磨材は、 −Ａｌ２Ｏ３含量が９８Ｗｔ％より多いＡｌ２Ｏ３含有
出発成分が連続的に又は回分式に融解装置に装入され、 −融解装置内に形成される湯溜りが全開炉時間（固化し
たコランダム鋳塊の取出しに至るまで）の間最大で２０
０ｍｍとなるように出発成分の単位時間当たり添加量及
び炉能力が選定され、 −次に固化したコランダム塊が取り出されて、希望する
粒群に粉砕される 以上の簡単な工程によつて製造することができることが
確認された。
【００１０】本発明の主な考え方は、出発成分を融解す
るとき、常にできるだけ小さな（平らな）湯溜りが形成
されるように、換言するなら、融解過程のあらゆる段階
において溶融相中にできるだけ微量の材料が存在するよ
うに融解操作を制御することにある。
るとき、常にできるだけ小さな（平らな）湯溜りが形成
されるように、換言するなら、融解過程のあらゆる段階
において溶融相中にできるだけ微量の材料が存在するよ
うに融解操作を制御することにある。
【００１１】こうして本発明による意味において、コラ
ンダム塊中にマクロ組織の形成を促進する多数の自由結
晶核を用意することが可能となる。個々の結晶の大きさ
は、溶融浴（湯溜り）の高さ及び固化した溶融塊の大き
さによつて、一定の限界内で制御可能である。
ンダム塊中にマクロ組織の形成を促進する多数の自由結
晶核を用意することが可能となる。個々の結晶の大きさ
は、溶融浴（湯溜り）の高さ及び固化した溶融塊の大き
さによつて、一定の限界内で制御可能である。
【００１２】本方法は、特に有利には電気アーク炉内で
実施することができる。しかしプラズマ炉等の別の融解
装置も適している。溶融相とその下にある（固化した）
コランダム塊との間の温度勾配を高めるために、融解装
置が壁側及び／又は床側で、例えば水で冷却されるよう
に、本方法を管理すると有利である。
実施することができる。しかしプラズマ炉等の別の融解
装置も適している。溶融相とその下にある（固化した）
コランダム塊との間の温度勾配を高めるために、融解装
置が壁側及び／又は床側で、例えば水で冷却されるよう
に、本方法を管理すると有利である。
【００１３】こうして湯溜りの高さはプロセス技術上の
最低限に限定することができる。本発明によれば、湯溜
りが小さければ小さいほど、値１に近似した粒形係数を
有する砥粒の達成可能な割合が大きくなるとのことが妥
当する。
最低限に限定することができる。本発明によれば、湯溜
りが小さければ小さいほど、値１に近似した粒形係数を
有する砥粒の達成可能な割合が大きくなるとのことが妥
当する。
【００１４】それ故に、本発明の１実施態様によれば、
湯溜りの高さが１００ｍｍに、別の好ましい実施態様に
よれば５０ｍｍに限定されている。
湯溜りの高さが１００ｍｍに、別の好ましい実施態様に
よれば５０ｍｍに限定されている。
【００１５】本発明による方法は、基本的に従来の電気
アーク炉で実施することができる。本方法は、具体的に
は湯溜りの高さを可能な限り最小にするために、炉性能
を低下させて又好ましくは炉床を冷却して炉が運転され
る点で公知の融解法と相違する。
アーク炉で実施することができる。本方法は、具体的に
は湯溜りの高さを可能な限り最小にするために、炉性能
を低下させて又好ましくは炉床を冷却して炉が運転され
る点で公知の融解法と相違する。
【００１６】本発明による方法の実施によつて、引き続
き粉砕を行うとき、僅かな粉砕コスト増でその切刃がほ
とんど又はまつたく破損していないほぼ理想的立方晶砥
粒が形成されるように、固化したコランダム塊中のマク
ロ構造が調整される。僅かな粉砕コスト増は、更に利用
可能な砥粒の生産量増大を保証する。
き粉砕を行うとき、僅かな粉砕コスト増でその切刃がほ
とんど又はまつたく破損していないほぼ理想的立方晶砥
粒が形成されるように、固化したコランダム塊中のマク
ロ構造が調整される。僅かな粉砕コスト増は、更に利用
可能な砥粒の生産量増大を保証する。
【００１７】アルカリ分の少ないアルミナを原料として
使用すると、Ａｌ２Ｏ３、即ち研磨技術上価値の低い変
態物の形成がほとんど阻止されるので、特に好ましい結
果が得られる。アルカリ類含量は０．１Ｗｔ％未満とす
べきであろう。
使用すると、Ａｌ２Ｏ３、即ち研磨技術上価値の低い変
態物の形成がほとんど阻止されるので、特に好ましい結
果が得られる。アルカリ類含量は０．１Ｗｔ％未満とす
べきであろう。
【００１８】他方この結果は、周期律第２族〜第６族の
酸化物、特にＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等の添加物によつて
更に量適化することができる。
酸化物、特にＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等の添加物によつて
更に量適化することができる。
【００１９】粉砕は公知の仕方で、例えばジヨークラツ
シヤー又はロールクラツシヤーを用いて行われる。本方
法の実施に応じてさまざまな大きさの結晶が形成され
る。粉砕後こうして、例えばかさ密度が１．７〜２．０
ｇ／ｃｍ３、粒形係数が０．７を超える粒度３６研磨材
（ＦＥＰＡ〔欧州研磨材生産者連合〕規格）を、粒形処
理を別に行うことなく製造することができる。
シヤー又はロールクラツシヤーを用いて行われる。本方
法の実施に応じてさまざまな大きさの結晶が形成され
る。粉砕後こうして、例えばかさ密度が１．７〜２．０
ｇ／ｃｍ３、粒形係数が０．７を超える粒度３６研磨材
（ＦＥＰＡ〔欧州研磨材生産者連合〕規格）を、粒形処
理を別に行うことなく製造することができる。
【００２０】本方法を実施するための装置は、実質的に
冷却された床領域及び／又は壁領域と、床又は壁領域に
保護板とを有する電気アーク炉からなる。上で述べられ
たように、炉床の冷却は溶湯と固化した鋳塊との間の温
度勾配を高めるのに寄与する。保護板は炉床と鋳塊（コ
ランダム塊）とを分離するための安全手段として役立
つ。
冷却された床領域及び／又は壁領域と、床又は壁領域に
保護板とを有する電気アーク炉からなる。上で述べられ
たように、炉床の冷却は溶湯と固化した鋳塊との間の温
度勾配を高めるのに寄与する。保護板は炉床と鋳塊（コ
ランダム塊）とを分離するための安全手段として役立
つ。
【００２１】炉部分の冷却は、例えば水で行うことがで
きる。
きる。
【００２２】本発明のその他の特徴は、従属請求項の特
徴及びその他の明細書記載事項から明らかとなる。
徴及びその他の明細書記載事項から明らかとなる。
【００２３】
【実施例】以下１実施例に基づいて本発明を詳しく説明
する。
する。
【００２４】Ｎａ２Ｏ含量０．０８Ｗｔ％の低アルカリ
α−アルミナ５００ｋｇが、二酸化チタン１．５ｋｇ及
び酸化クロム０．７５ｋｇと混合されて、出発成分とし
て用意される。材料は連続的に、電気アーク炉内に装入
される。外側を水冷される床を備えたいわゆるヒギンス
炉槽が炉容器として用いられる。冷却される床を保護す
るために、黒鉛板が床に設けられ、この板の上にやはり
粗砕された貴コランダムが載せられ、これは出発成分が
最初に融解されるときに溶湯と床との分離を確保する。
α−アルミナ５００ｋｇが、二酸化チタン１．５ｋｇ及
び酸化クロム０．７５ｋｇと混合されて、出発成分とし
て用意される。材料は連続的に、電気アーク炉内に装入
される。外側を水冷される床を備えたいわゆるヒギンス
炉槽が炉容器として用いられる。冷却される床を保護す
るために、黒鉛板が床に設けられ、この板の上にやはり
粗砕された貴コランダムが載せられ、これは出発成分が
最初に融解されるときに溶湯と床との分離を確保する。
【００２５】出発成分の添加量と炉性能は、いずれの時
点でも湯溜り（電極間）の高さが最大で１００ｍｍとな
るように選定される。改良された排熱に基づいて、湯溜
りの高さは開炉時間の最初は終了時よりも多少小さな値
に調整することができる。
点でも湯溜り（電極間）の高さが最大で１００ｍｍとな
るように選定される。改良された排熱に基づいて、湯溜
りの高さは開炉時間の最初は終了時よりも多少小さな値
に調整することができる。
【００２６】原料を完全に添加後炉が切られる。最後の
溶湯相も固化した後、コランダム塊は炉から取り出さ
れ、ジヨークラツシヤー又はロールクラツシヤーを介し
て破砕され、標準化されて粒度４６（ＦＥＰＡ規格）へ
と粉砕される。
溶湯相も固化した後、コランダム塊は炉から取り出さ
れ、ジヨークラツシヤー又はロールクラツシヤーを介し
て破砕され、標準化されて粒度４６（ＦＥＰＡ規格）へ
と粉砕される。
【００２７】得られた粒子から求められるＦＥＰＡ規格
によるかさ密度は値が１．８２／ｃｍ３、粒形係数は
０．７５である。砥粒の組成は以下のとおりである（単
位Ｗｔ％）： ０．３１％ ＴｉＯ２、 ０．１５％ Ｃｒ２Ｏ３、 ０．０８％ Ｎａ２Ｏ、 残り Ａｌ２Ｏ３。
によるかさ密度は値が１．８２／ｃｍ３、粒形係数は
０．７５である。砥粒の組成は以下のとおりである（単
位Ｗｔ％）： ０．３１％ ＴｉＯ２、 ０．１５％ Ｃｒ２Ｏ３、 ０．０８％ Ｎａ２Ｏ、 残り Ａｌ２Ｏ３。
【００２８】この材料から次に寸法２２５／２５／５
０．８／ｍｍのセラミツク結合砥石が作製される。
０．８／ｍｍのセラミツク結合砥石が作製される。
【００２９】砥石半径の摩耗と切込み（ｍｍ／行程）と
の関係がそれぞれ以下の図１、２、３に示されている。
いずれの場合にも砥石速度は約２５／ｍｓ、テーブル速
度は約２０ｍ／分である。本発明により製造された砥粒
を備えた砥石を用いた測定結果が実施例２として記入さ
れている。
の関係がそれぞれ以下の図１、２、３に示されている。
いずれの場合にも砥石速度は約２５／ｍｓ、テーブル速
度は約２０ｍ／分である。本発明により製造された砥粒
を備えた砥石を用いた測定結果が実施例２として記入さ
れている。
【００３０】比較試料は市販されている粒度４６（ＦＥ
ＰＡ規格による）の単結晶コランダム粒子を用いた砥石
に関係している。実施例１は従来の製造／融解技術に従
つて得られかつ処理された粒度４６（ＦＥＰＡ規格によ
る）の、実施例２と同じ化学組成の砥石についての測定
値を示す。
ＰＡ規格による）の単結晶コランダム粒子を用いた砥石
に関係している。実施例１は従来の製造／融解技術に従
つて得られかつ処理された粒度４６（ＦＥＰＡ規格によ
る）の、実施例２と同じ化学組成の砥石についての測定
値を示す。
【００３１】いずれの場合にも本発明による研磨材は著
しく向上した研削性能（僅かな砥石摩耗）を、それもし
かも研削試験が研削油剤を用いて実施（図１）されるか
又は研削油剤なしに実施（図２）されるかにかかわりな
く、もたらすことを明確に認めることができる。
しく向上した研削性能（僅かな砥石摩耗）を、それもし
かも研削試験が研削油剤を用いて実施（図１）されるか
又は研削油剤なしに実施（図２）されるかにかかわりな
く、もたらすことを明確に認めることができる。
【００３２】本発明による研磨材の利点は図１、２と図
３との比較が示すように、被削材料の種類にも依存しな
い。図１、２の場合品質ｓ６−５−２（ＤＭ０５）；１
３３４３；ＨＲＣ６４の鋼が、図３の場合品質９０ｍｎ
ＣｒＶ８の鋼が加工された。
３との比較が示すように、被削材料の種類にも依存しな
い。図１、２の場合品質ｓ６−５−２（ＤＭ０５）；１
３３４３；ＨＲＣ６４の鋼が、図３の場合品質９０ｍｎ
ＣｒＶ８の鋼が加工された。
【図１】砥石の切込みと摩耗との関係を示す線図であ
る。
る。
【図２】異なる条件における砥石の切込みと摩耗との関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【図３】更に異なる条件における砥石の切込みと摩耗と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
Claims (13)
- 【請求項１】 粒形係数が０．６より大きいコランダム
を基とする研磨材を製造するための方法であつて、 １．１ Ａｌ２Ｏ３含量＞９８Ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３含有
出発成分が連続的に又は回分式に融解装置に装入され、 １．２ 融解装置内に形成される湯溜りが全開炉時間の
間最大で２００ｍｍとなるように出発成分の単位時間当
たり添加量及び炉能力が選定され、 １．３ 次に固化したコランダム塊が取り出されて、希
望する粒群に粉砕される以上の工程を有する方法。 - 【請求項２】 湯溜りの高さが１００ｍｍに限定され
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 湯溜りの高さが５０ｍｍに限定される、
請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 Ａｌ２Ｏ３含有出発成分が０．１Ｗｔ％
未満のアルカリ類含量を有する、請求項１ないし３の１
つに記載の方法。 - 【請求項５】 Ａｌ２Ｏ３含有出発成分が電気アーク炉
内で融解される、請求項１ないし４の１つに記載の方
法。 - 【請求項６】 Ａｌ２Ｏ３含有出発成分が壁側及び／又
は床側で冷却される融解装置内で融解される、請求項１
ないし５の１つに記載の方法。 - 【請求項７】 Ａｌ２Ｏ３含有出発成分が最初に装入さ
れるよりも前に、融解容器の床に分離層が設けられる、
請求項１ないし６の１つに記載の方法。 - 【請求項８】 分離層として塊状コランダム層が設けら
れる、請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 元素周期表第２族〜第６族の酸化物の添
加物を３．０Ｗｔ％以下含有したＡｌ２Ｏ３含有出発成
分が使用される、請求項１ないし８の１つに記載の方
法。 - 【請求項１０】 添加物としてＴｉＯ２及び／又はＣｒ
２Ｏ３が使用される、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 外側が冷却される壁部分及び／又は床
部分と床上に保護板とを有する電気アーク炉を融解装置
として備えた、請求項１ないし１０の１つに記載の方法
を実施するための装置。 - 【請求項１２】 水冷式壁領域及び／又は床領域を備え
た、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 保護板が黒鉛板である、請求項１１又
は１２に記載の装置。
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