DE1190381B - Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Schleifmittels auf Tonerdebasis - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -W^W^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C04b

Deutsche KL: 80 b-11/10

1190381
U8450VIb/80b
7. November 1961
1. April 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Schleifmittels auf Tonerde- bzw. Korundbasis und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifmittels dieser Art, das ein zähes feinkörniges Gefüge aufweist.

Zum Herstellen von geformten Gegenständen aus gesinterter Tonerde, z.B. von Drahtziehsteinen, Schleif- oder Schneidwerkzeugen, ist es bekannt, zunächst eine Paste aus Aluminiumpulver und Wasser oder einem anderen Lösungsmittel herzustellen, diese Paste dann zur Bildung plattenförmiger Stücke in eine Gipsform einzufüllen und die Stücke nach dem Herausnehmen aus der Form bei Lufttemperatur zu trocknen und nach einer anschließenden Verfestigungsbeliandlung durch Wärme zu bearbeiten, damit sie die gewünschte Form erhalten, worauf sie dann schließlich gesintert werden.

Es ist weiterhin bekannt, gelochte Sinterkörper, insbesondere Hartmetallziehsteine, mit einer Zentralbohrung, in der Weise herzustellen, daß pulverför- ao miger Sinterstoff zunächst in einer Preßform gepreßt und dann, gegebenenfalls nach einer Vorsinterung bei 800 bis 900° C, die den Zusammenhalt des Preßlings verbessert, mittels eines Bohrers zu bohren, worauf der Rohling bei etwa 1400 bis 1500° C fertiggesintert wird.

Demgegenüber sollen durch das Verfahren nach der Erfindung nicht Formkörper bestimmter Gestaltung, sondern ein gesintertes Korundschleifmaterial feinkörniger Beschaffenheit hergestellt werden. Zu diesem Zweck bestehen die Merkmale der Erfindung darin, daß Tonerde von handelsüblicher Reinheit im nassen Zustand zusammen mit zusätzlichen Sinterungsmitteln auf eine Teilchengröße mit einem Durchmesser von weniger als 0,005 mm gemahlen und das gemahlene Material auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 10% getrocknet wird, daß dann das teilweise getrocknete Pulver gesiebt und das gesiebte Pulver mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm² verdichtet wird, worauf das Material vor oder nach dem weiteren Trocknen granuliert wird, um Teilchen der gewünschten Korngröße zu erzeugen, und schließlich die granulierten Teilchen bis zu 2 Stunden lang bei einer Temperatur im Bereich von 1350 bis 1550° C und vorzugsweise bei 1400° C gesintert werden.

Die zur Beeinflussung der Sinterung der verhältnismäßig reinen Tonerde zusätzlich verwendeten Sinterungsmittel können verschiedene chemische Verbindungen sein, die als reine Verbindungen oder in Form von Gemischen beigegeben werden können, z. B. in Form von Lehm oder dem als Abfallprodukt Verfahren zum Herstellen eines gesinterten
Schleifmittels auf Tonerdebasis

Anmelder:

Universal Grinding Wheel Co. Ltd., Stafford,

Staffordshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap,

Dipl.-Ing. H. Mitscherlich

und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,

München 22, Mariannenplatz 4

Als Erfinder benannt:

John Galloway Cowan f,

Billington, Staffordshire;

Stuart Arthur Haywood, Stafford, Staffordshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 11. November 1960 (38 914)

der Aluminiumindustrie bekannten roten Schlamm oder aber als Mineralstoffe wie Ilmenit oder als beliebige Kombination der genannten Stoffe. Solche Verbindungen sind Siliciumdioxyd (SiO₂), Ferrioxyd (Fe₂O₃), Magneteisenoxyd (Fe₃O₄), Manganoxyde (MnO, MnO₂ usw.), Titandioxyd (TiO₂), Kuprooxyd (Cu₂O), Magnesiumoxyd (MgO), Calciumoxyd (CaO) oder Natriumoxyd (Na₂O). Die zusätzlich verwendeten Sinterungsmittel können in dem fertigen Schleifmittel die verschiedensten Aufgaben erfüllen. Ihre Hauptwirkung besteht jedoch darin, daß sie den Verdichtungsvorgang während des Sinterns fördern und die endgültige Kristallgröße in dem Schleifmittel bestimmen.

Für die Herstellung des gesinterten Schleifmittels nach der Erfindung mit kleiner Kristallgröße hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Tonerde im Ausgangszustand außer dem Kristallwasser nicht mehr als 1% an Verunreinigungen enthält, um eine ausreichende Beherrschung der chemischen Zusammensetzung des Schleifmittels während der Herstellung zu ermöglichen. Außerdem sollen die Kristalle der Tonerde kleine Abmessungen haben. Im übrigen kann die Kristallgröße der Tonerde durch eine geeignete Vorkalcinierung des Hydrats beeinflußt

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werden, wenn dies erwünscht ist, und außerdem ist die Kristallgröße eine Funktion der Teilchengröße nach dem vorbereiteten Mahlen.

Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben. Die Tonerde in Form des Oxydes, des Hydrats oder des vorkalcinierten Hydrats wird zusammen mit den gewählten zusätzlichen Sinterungsmitteln im nassen Zustand in einer mit Gummi ausgekleideten Kugelmühle auf eine Teilchengröße von weniger als 0,005 mm gemahlen. Ein keramisch gebundenes gesintertes Tonerdeschleifmittel hat sich hierbei als am zweckmäßigsten erwiesen, denn es vereinigt einen hohen Zerkleinerungsgrad mit einem Minimum an Verunreinigung während des Mahlvorgangs. Die gewählten zusätzlichen Sinterungsmittel können in jedem beliebigen Zeitpunkt während des Mahlvorgangs beigefügt werden, doch richtet sich dies in einem gewissen Ausmaß nach dem anfänglichen Verhältnis zwischen den Korngrößen der Tonerde und so der Zusatzstoffe sowie nach ihrer relativenVermahlbarkeit. Je nach der Feinheit der Rohstoffe kann der Mahlvorgang 5 bis 70 Stunden in Anspruch nehmen.

Nach dem Mahlen werden die beim Granulieren anfallenden überschüssigen Feinstoffe mit dem gemahlenen Material von sahneartiger Beschaffenheit gemischt, und das Gemisch wird mittels einer Filterpresse behandelt, um die Wassermenge herabzusetzen. Der hierbei entstehende Filterkuchen wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10% getrocknet, zerkleinert und gesiebt. Das feuchte Pulver wird zu Formungen von geeigneter Größe gepreßt, wobei mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm² gearbeitet wird.

Die überschüssigen Feinstoffe können aber auch zugemischt werden, nachdem das sahneartige Material getrocknet worden ist. Das Trocknen kann entweder im Trockenofen oder mit Hilfe einer Filterpresse mit nachfolgender Ofentrocknung des Filterkuchens durchgeführt werden, um den endgültigen Feuchtigkeitsgehalt auf einen Wert zwischen 0 und 10% herabzusetzen. Diesem Material werden dann die überschüssigen Feinstoffe beigegeben, und der Wassergehalt des Gemisches wird nach Bedarf auf einen Wert im Bereich von 1 bis 10 % eingestellt.

Das feuchte Pulver wird dann gesiebt und mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm² zu Formlingen gepreßt.

Die Formlinge werden je nach der gewünschten Kornform vor oder nach der weiteren Trocknung granuliert. Erfolgt das Granulieren vor der weiteren Trocknung, so ergibt sich eine abgerundete Kornform, während beim Granulieren nach dem Trocknen kantige Kornformen entstehen. Im übrigen wird das Granulieren in der Weise durchgeführt, daß eine maximale Ausbeute an Teilchen der gewünschten Korngröße erzielt wird, wobei die Schrumpfung der Teilchen während des Sinterns entsprechend berücksichtigt werden.

Das granulierte Material wird gesiebt, um alles Material zu entfernen, dessen Korngröße unter der gewünschten Korngröße liegt; diese Feinstoffe werden bei dem Verfahren dann in der weiter obenerwähnten Weise erneut verwendet. Die Körner werden bei etwa 1400° C gesintert, und die Temperatur wird etwa 1 bis 2 Stunden lang in ihrem oberen Bereich gehalten.

In manchen Fällen ist eine weitere Abänderung des Behandlungsverfahrens zweckmäßig, um bestimmte physikalische Eigenschaften der Körner, z. B. ihre Form und ihre Oberflächenstruktur, zu betonen.

In diesem Falle werden die im Zusammenhang mit dem vorstehenden Beispiel erwähnten gepreßten Formlinge bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1400° C vorgesintert, und das so teilweise gesinterte Material wird dann so gebrochen bzw. zerkleinert, daß Teilchen im Größenbereich von 0,1 bis 1,0 mm entstehen.

Dieses teilweise gesinterte und auf die gewünschte Korngröße gebrachte Material wird dann mit dem normalen Gemisch vereinigt, das durch Naßvermahlung der weiter obenerwähnten Rohstoffe, durch teilweise Trocknung und durch Beimischen der überschüssigen Feinstoffe gewonnen wurde; der Anteil des beigemischten Materials variiert zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent; der gesamte Feuchtigkeitsgehalt wird nach Bedarf auf einen Wert zwischen 1 und 10% eingestellt.

Hierauf wird das Material gesiebt, mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm² verdichtet und vor oder nach der Trocknung granuliert, woraufhin die gewünschten feineren Anteile durch Sieben beseitigt werden. Die ausgeschiedenen Feinstoffe werden später dem Prozeß während des obenerwähnten Mischungsvorgangs wieder zugeführt.

Schließlich werden die Körner etwa Vt bis 2 Stunden lang bei 1400 bis 1550° C gesintert.

In den folgenden Tabellen sind Angaben über die Zusammensetzungsbereiche und die verwendeten Rohstoffe zusammengestellt, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wurde.

	Bereich	Zusammen setzung	Chemische Zusammensetzung
Charge 1 Tonerde	95 bis 70% z. B. 5 bis 20% 10·/» 10% 80 bis 95% 2 bis 15% 10% 10%	77% 17,2% 4% 1,8% 82% 10% 3% 5%	Al2O3 87,9% Fe2O3 5,2% SiO2 2,9% TiO2 2,7o/o Na2O 0,2% Al2O3 87,9% Fe2O3 3,0% SiO2 4,7% TiO2 5,0%
Roter Schlamm (naß) Kaolin bis zu
Rutil bis zu
Charge 2 Tonerde
Kaolin
Eisenoxyd (Fe2O3) bis zu Rutil bis zu

	Bereich	Zusammen setzung
Charge 3 Tonerde	90bis 100% z.B. 5% 5%	96% 2% 2%
Mangandioxyd bis zu Titandioxyd bis zu

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen gesinterter Schleifmittelkörner auf Tonerdebasis ermöglicht die Herstellung von Materialien, die im Vergleich zu den gebräuchlichen Schleifmitteln auf Tonerdebasis durch eine überlegene mechanische Festigkeit gekennzeichnet sind; dies geht aus der folgenden Tabelle hervor.

Normales geschmolzenes

Korn

Korn, Charge 1

Korn, Charge 2

Korn, Charge 3

Statische
Druckfestigkeit

kg

41 bis 45
250 bis 270
105 bis 110
105 bis 110

Dynamischer Zähigkeitsgrad

10 bis 15

70 bis 87

71 bis 88 as 65 bis 75

Unter dynamischer Zähigkeitsgrad wird hierbei der prozentuale Anteil von unzerbrochenen Körnern einer Probe verstanden, die Schlagbeanspruchungen hoher Geschwindigkeit ausgesetzt worden ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Schleifmittels auf Tonerdebasis, dadurch gekennzeichnet, daß Tonerde von handelsüblicher Reinheit im nassen Zustand zusammen mit zusätzlichen Sinterungsmitteln auf eine Teilchengröße mit einem Durchmesser von weniger als 0,005 mm gemahlen und das gemahlene 40 S.

Material auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 10% getrocknet wird, daß dann das teilweise getrocknete Pulver gesiebt und das gesiebte Pulver mit einem Druck von bis zu etwa 800 kg/cm² verdichtet wird, worauf das Material vor oder nach dem weiteren Trocknen granuliert wird, um Teilchen der gewünschten Korngröße zu erzeugen, und schließlich die granulierten Teilchen bis zu 2 Stunden lang bei einer Temperatur im Bereich von 1350 bis 1550° C und vorzugsweise bei 1440° C gesintert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Granulation anfallenden überschüssigen Feinstoffe mit dem gemahlenen Material gemischt werden, wobei das Beimischen vor der Trocknung oder während der Trocknung oder danach erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des verdichteten Materials bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1400⁰C vorgesintert wird, daß dieses Material dann auf eine Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm zerkleinert wird und daß eine 10 bis 50 Gewichtsprozent entsprechende Menge dieses Materials dem gemahlenen Material nach teilweiser Trocknung beigemischt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 812 840;
USA.-Patentschrift Nr. 2 947 056;
Industrie-Anzeiger, Nr. 71/72 vom 7. 9. 1956, bis 1084.