一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，將α-氧化鋁粉研磨至中值粒徑為1-5μ，然后加入抑制劑，混合均勻后于1500-1700℃下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻的時(shí)間為8-24h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α-氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì)量比為6-25：1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦1-3％、氧化鐵0-2％和硫磺3-7％。本發(fā)明的單晶剛玉的生產(chǎn)方法具有控制生成的單晶剛玉晶粒大小且成品率高的有益效果。
【專利說明】_種單晶剛玉的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及單晶剛玉【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 單晶剛玉，即單晶電熔氧化鋁（又名32A)磨料，是以鋁礬土為主要原料，配加適量 的硫化物，經(jīng)高溫熔煉而成。呈灰白色或淺土黃色，硬度高、韌性大。采用特殊工藝生產(chǎn)，各 粒度品為自然結(jié)晶產(chǎn)生，而非機(jī)械粉碎結(jié)果。單晶剛玉是一種韌性非常好的耐熱高檔研磨 材料，用于制作高級(jí)切割和研磨工具，適用于高釩高速鋼、奧氏體不銹鋼、鈦合金等高硬度、 高韌性材料的磨削，特別是用于干磨和易變形易燒傷工件的磨削加工。
[0003] 現(xiàn)國際市場上客戶對(duì)單晶電熔鋁需求量最多的粒度品主要集中在F60 - F120之 間，其用量占總量的80%以上。而質(zhì)量好耐磨性強(qiáng)的單晶電熔鋁各粒度品都是自然結(jié)晶而 成的，不能通過大顆粒粉碎的方法加工，因此成品率比較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種成品率高、自然結(jié)晶粒度大小可控制的 單晶剛玉的生產(chǎn)方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為1-5 μ，然后加入抑 制劑，混合均勻后于1500-1900°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻的時(shí)間 為8_24h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與抑制劑的 質(zhì)量比6-25 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦1-3%、氧化鐵0-2%和硫 磺 3-7 % 〇
[0007] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0008] (1)本發(fā)明的單晶剛玉的生產(chǎn)方法采用中值粒徑為1_5μ的α -氧化鋁粉為主相 粉末，以抑制劑為第二相粉末，抑制劑在高溫熔煉條件下可以與單晶剛玉中約為20%左右 的氧化鋁形成集合體，該集合體為具有液相阻力的物質(zhì)，從而阻止氧化鋁晶型生長，達(dá)到控 制晶體粒度大小的目的；
[0009] (2)通過α -氧化鋁粉粒度的控制，使其在熔煉條件下的粉體粒度趨于集中、均勻 分布；
[0010] (3)通過α -氧化鋁粉與抑制劑（第二相粉末）配入量的控制及冷卻溫度的控制， 使生成的單晶剛玉晶粒大小得到進(jìn)一步控制。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式予以說明。
[0012] 本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過α -氧化鋁粉粒度、抑制劑成分以及它們之間的 配比的設(shè)計(jì)，從而生產(chǎn)出晶粒大小可控的單晶剛玉。
[0013] 本發(fā)明的一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為1-5 μ，然 后加入抑制劑，混合均勻后于1500-1900°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷 卻的時(shí)間為8_24h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與 抑制劑的質(zhì)量比為6-25 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦1-3%、氧化鐵 0-2 %和硫磺3-7%。
[0014] 從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：
[0015] (1)本發(fā)明的單晶剛玉的生產(chǎn)方法采用中值粒徑為1_5μ的α-氧化鋁粉為主相 粉末，以抑制劑為第二相粉末，抑制劑在高溫熔煉條件下形成具有液相阻力的物質(zhì)，從而阻 止氧化鋁晶型生長，達(dá)到控制晶體粒度大小的目的；
[0016] (2)通過α -氧化鋁粉粒度的控制，使其在熔煉條件下的粉體粒度趨于集中、均勻 分布；
[0017] (3)通過α -氧化鋁粉與抑制劑（第二相粉末）配入量的控制及冷卻溫度的控制， 使生成的單晶剛玉晶粒大小得到進(jìn)一步控制。
[0018] 進(jìn)一步的，將α-氧化鋁粉研磨至中值粒徑為1-2μ，然后加入抑制劑，混合均勻 后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻的時(shí)間為18-24h，將靜置冷 卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì)量比為7-10 :1，所 述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦2-3%、氧化鐵1-2%和硫磺6-7%。
[0019] 進(jìn)一步的，將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為3-5 μ，然后加入抑制劑，混合均勻 后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻的時(shí)間為8-10h，將靜置冷卻 后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì)量比為11-24 :1，所 述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦1-2%、氧化鐵0-1%和硫磺3-5%。
[0020] 進(jìn)一步的，將熔煉后的混合物放入控制模具中進(jìn)行靜置冷卻，所述控制模具為梅 花狀，所述控制模具外側(cè)帶加熱元件。
[0021] 由上述描述可知，梅花狀模具可有效的增加模具比表面積，進(jìn)一步控制模具中物 料的冷卻時(shí)間均一性，將熔煉后的混合物放入控制模具中進(jìn)行靜置冷卻的目的是：單晶剛 玉自然結(jié)晶晶型大小與冷卻時(shí)間相關(guān)，晶型大小與冷卻時(shí)間成正比，冷卻時(shí)間越長晶型越 大，從而進(jìn)一步控制晶型大小。
[0022] 進(jìn)一步的，所述熔煉的時(shí)間為8_24h。
[0023] 本發(fā)明的實(shí)施例一為：
[0024] 本實(shí)施例的一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為1 μ，然 后加入抑制劑，混合均勻后于1500°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻的時(shí) 間為8h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì) 量比為24 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦1%和硫磺3%。
[0025] 本發(fā)明的實(shí)施例二為：
[0026] 本實(shí)施例的一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為5 μ，然 后加入抑制劑，混合均勻后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻的 時(shí)間為24h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與抑制劑 的質(zhì)量比為7 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦3%、氧化鐵2%和硫磺 7%。
[0027] 本發(fā)明的實(shí)施例三為：
[0028] 本實(shí)施例的一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法：將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為3 μ， 然后加入抑制劑，混合均勻后于1900°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻的 時(shí)間為15h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與抑制劑 的質(zhì)量比為11 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦2%、氧化鐵1%和硫磺
[0029] 本發(fā)明的實(shí)施例四為：
[0030] 本實(shí)施例的一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法：將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為1-2 μ， 然后加入抑制劑，混合均勻后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻 的時(shí)間為18_24h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與 抑制劑的質(zhì)量比為7-10 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦2-3%、氧化鐵 1-2 %和硫磺6-7%。
[0031] 本發(fā)明的實(shí)施例五為：
[0032] 本實(shí)施例的一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法：將α -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為3-5 μ， 然后加入抑制劑，混合均勻后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻 的時(shí)間為8-10h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述α -氧化鋁粉與抑 制劑的質(zhì)量比為10-25 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦1-2%、氧化鐵 0-1 %和硫磺3-5%。
[0033] 本發(fā)明的實(shí)施例六為：
[0034] 僅所述α -氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì)量比為6 :1不同，其余條件是實(shí)施例一相同。
[0035] 本發(fā)明的實(shí)施例七為：
[0036] 僅所述α -氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì)量比為25 :1不同，其余條件是實(shí)施例一相同。
[0037] 實(shí)驗(yàn)分析
[0038] 對(duì)實(shí)施例一至七獲得的單晶剛玉采用激光粒度儀進(jìn)行粒度檢測，并計(jì)算相應(yīng)粒度 值的自然發(fā)生率。檢測結(jié)果可參考表1所示的實(shí)施例四所制備的單晶剛玉的自然結(jié)晶粒度 分布表，以及表2所示的實(shí)施例五所制備的單晶剛玉的自然結(jié)晶粒度分布表。
[0039] 表1為實(shí)施例四所制備的單晶剛玉的自然結(jié)晶粒度分布表。
[0040] 表 1
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于，將a -氧化鋁粉研磨至中值粒徑為1-5 y， 然后加入抑制劑，混合均勻后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷卻，所述靜置冷卻 的時(shí)間為8_24h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述a -氧化鋁粉與抑 制劑的質(zhì)量比為6-25 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈦1-3%、氧化鐵 0-2 %和硫磺3-7%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于，將a -氧化鋁粉研磨至 中值粒徑為1-2 y，然后加入抑制劑，混合均勻后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷 卻，所述靜置冷卻的時(shí)間為18-24h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述 a _氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì)量比為7-10 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化 鈦2-3 %、氧化鐵1-2 %和硫磺6-7 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于，將a -氧化鋁粉研磨至 中值粒徑為3-5 y，然后加入抑制劑，混合均勻后于1700°C下進(jìn)行熔煉，熔解充分后靜置冷 卻，所述靜置冷卻的時(shí)間為8-10h，將靜置冷卻后的混合物進(jìn)行水解，獲得單晶剛玉，所述 a _氧化鋁粉與抑制劑的質(zhì)量比為11-24 :1，所述抑制劑包括以下質(zhì)量百分比的組分：氧化 鈦1-2%、氧化鐵0-1 %和硫磺3-5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于，將熔煉后的混合物放入 控制模具中進(jìn)行靜置冷卻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述控制模具為梅花狀， 所述控制模具外側(cè)帶加熱元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶剛玉的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熔煉的時(shí)間為 8-24h〇
【文檔編號(hào)】C30B29/20GK104499051SQ201410738360
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】李小毅, 葉旦旺, 范輝, 鄒希根, 陳美育 申請人:三祥新材股份有限公司