研削において切削の役割を果たす材料, ラッピングとポリッシングを総称して研磨材と呼びます。. 人々が使用した最初の研磨剤はすべて天然研磨剤です. 研磨材の研究を深めて, 人々は、ほぼすべての天然研磨剤にアルミナ成分が含まれていることを発見しました。. それらを合成してみたところ、, 人造アルミナ研磨剤は天然のものよりも優れた性能を持っていることが判明しました.

アルミナ砥粒の開発経緯

アルミナ砥粒の開発経緯

の 1981, 米国の 3M 社は、と呼ばれる新しいタイプの研磨剤を初めて導入しました。 “キュビトロン”, 非常に均一な微結晶構造を持つ, そのタフさは 2.3 通常のアルミナの数倍, 研削能力はさまざまなワークピースに基づいています, 通常のアルミナよりも高い 1 ～ 3 回, 刃先の切れ味を維持しやすい. その後, ノートン社が開発したSGという研磨剤が世間に登場.

セラミックアルミナ砥粒の特徴 (SG研磨材)

α-Al2O3はアルミナ構造です, 酸化アルミニウムのすべての相の中で最も安定な構造を持ち、三部晶系に属します。. 通常のアルミナ砥粒との比較, セラミックアルミナ砥粒はさらに優れた特性を持っています.

いくつかの研磨剤の物理的特性

微細な粒子サイズと均一な構造. ゾルゲル法によるセラミックアルミナ研磨材, 準備プロセス, 原材料の分布が均一である, 反応は完了しました, 不純物が少ない, 必要な焼結温度が低い, そのため、得られる研磨材の微細構造は均一になります, 細かい粒度.

良好な靭性, 長寿命. セラミックアルミナ砥粒の靱性は通常の電融アルミナ砥粒よりも大幅に高い, 後者の1.5～2倍, 研削熱が小さい, 低い研削温度, ホイールの形状保持性が良い, 高い耐久性, 精密研削に適用すると高精度が得られやすく、寸法や形状の均一性が得られます。.

良好な自己研磨性, 高い研削効率. セラミックアルミナ砥粒は、切断プロセスにおいて常に新しいマイクロ刃先を露出させることができます。, 砥粒は常に鋭い状態を保ちます, 安定した研削性能を維持できます, 大きな切込み深さにも使用可能, 大きなフィード, 重負荷研削. 砥石のドレッシング頻度が少なくなる, 生産効率を効果的に向上させ、生産コストを大幅に削減するために.

汎用性が高くコストパフォーマンスも高い. 乾式研削にも湿式研削にも使用可能, 水または油で冷却される, 鉄または非鉄金属の研削に使用できます, 研削におけるCBNとダイヤモンドの欠点を補う, そして価格は両方よりもはるかに安いです, そしてメンテナンスも簡単です, 特別な機器は必要ありません, メンテナンスの頻度も少なくて済みます, 自動生産を実現しやすい.

セラミックアルミナ研磨材前駆体の合成プロセス

セラミックアルミナ砥粒は一般に乾燥して得られます。, 水酸化アルミニウムや提案されている薄いハイドロタルサイトなどの酸化アルミニウムの前駆体を造粒および焼結する. その中で, 前駆体の合成方法には主に固相法と液相法があります。.

液相法は、製造プロセスが簡単であるなどの一連の利点により、最も広く使用されているセラミックアルミナ研磨材の製造法の 1 つとなっています。, 低エネルギー消費と低環境汚染, 中でもゾルゲル法が研究者に最も好まれています。.

米国3M社のアルミナ砥粒合成プロセスに初めてゾルゲル法を応用した特許US4314827技術が導入されました。: Al2O3-H2O微粉末の使用 (ベーマイト) アルミニウム原料用, 最初の原料と水を懸濁液に混合します, 次にガム溶剤に加えます (例えば, HNO3, 塩酸, または酢酸溶液, 等) 安定したハイドロゾルにするため; その後、ゲル化を促進するために修飾剤を添加します。, 改質剤は通常、金属酸化物またはその塩溶液が選択されます (MgOなど, ZnO, ZrO2, TiO2, 等), ゲルの形成 乾燥と硬化, その後、顆粒を必要な形状とサイズの粒子に粉砕します。, か焼した (の体積収縮率 20 ～ 40%) 研磨剤になる.

加えて, 使用する原料の種類に応じて、ゾルゲル法は有機金属塩ゾルゲル法と無機塩ゾルゲル法に分けられます。. 金属アルコール塩ゾルゲル法を使用してアルミナ材料を調製する際の優れた利点は、ドーピングを実現しやすいことです。, 調製されたナノ材料は均一性が高く、純度が高い. でも, 原料として金属アルコール塩を使用すると、合成プロセスのコストが高くなる. その間, アルコール塩のゲル化プロセスが遅く、合成時間が長い, それは工業生産の実現に役立たない. 無機塩を原料としたゾルゲル技術, 一方では, 原材料の価格が安くなる, 人体への害が少ない, 一方で, 準備プロセスは簡単です, 装置の要件は金属アルコール塩ほど高くありません, 反応は室温で行うことができます, これにより、生産コストが大幅に削減され、製品の販売促進が促進されます。, しかし同時に, 純度は低くなります, ゾルゲルの安定性は劣ります, 安定性を向上させるために添加剤を加える必要があることがよくあります。.

セラミックアルミナ砥粒の焼結

焼結はセラミックアルミナ研磨材の製造において最も重要な部分です. 合理的な焼結システムの選択は、以前の製品準備プロセスの有効性に関係するだけではありません。, しかし、研磨材の微細構造と密度にも重要な影響を与えます。. これは製品のパフォーマンスに影響を与えます, 研削性など, 強さ, 靭性と硬度. セラミックアルミナ砥粒焼結主に固体常圧焼結, 熱間加圧焼結, 熱間静水圧焼結, マイクロ波焼結, 放電プラズマ焼結など.

固体常圧焼結プロセス

常圧焼結プロセスは外部からの駆動力がない状態で行われます。, 主にセラミック粉末の表面自由エネルギー変化による焼結駆動力, あれは, 粉末の表面エネルギーが減少します, 表面積の減少. 焼結駆動力が低いため, 大気圧焼結速度が遅いため, 理論上の密度に到達するのは難しい. 通常、常圧固相焼結セラミックアルミナ砥粒の粒径は大きくなります。, 焼結温度が高い, 焼結サイクルが長い, エネルギー消費.

ホットプレス焼結プロセス

熱間加圧焼結では、粉末を高温で加熱すると同時に一方向の軸応力を加えます。, そのため、焼結体の緻密化は主に加えられた圧力の役割と物質の移動の完了に依存します。. ホットプレス焼結は真空ホットプレス焼結に分けられます。, 雰囲気ホットプレス焼結と連続ホットプレス焼結. ホットプレス焼結により焼結温度を下げることができます, 粒子の成長を抑制する, しかし一方的な圧力のせいで, ビレット内の応力が不均一に分散される, 焼結体の最終的な密度分布が均一ではない, ホットプレス焼結装置は高価です, 高価な.

静水圧焼結プロセス

熱間静水圧プレスの基本原理は、焼結材料が最初にガラス内に封入されることです。, その後、加熱プロセスで各相のバランスの取れたガス圧力を適用します。, 高温と高圧を併用して材料を高密度化します。, 材料の微細構造がより均一になるように. 熱間静水圧焼結により複雑な形状の製品が得られます. でも, 熱間静水圧焼結にはビレットのカプセル化または予備焼結が必要です, 圧力条件は比較的厳しいです, 実際の操作は難しいので、.

マイクロ波焼結プロセス

マイクロ波焼結は、媒体とのマイクロ波相互作用の使用です。, セラミックブランクの表面と焼結法の内部加熱による誘電損失による影響. 従来の焼結法との比較, マイクロ波焼結には内部加熱の利点があります, 急速焼結, 物質的な組織を洗練する, 材料特性の向上と高効率・省エネルギー化を実現. ナノセラミック材料の有望な焼結法です. でも, マイクロ波焼結法はすべてのセラミック材料の焼結に使用できるわけではありません, 一部のセラミック材料自体はマイクロ波焼結に適していないため, 研磨サンプルのマイクロ波焼結と同様に、曲げや亀裂が発生しやすい, 焼結プロセスにおける温度均一性を改善する必要がある. セラミックアルミナ研磨材のマイクロ波焼結の反応機構はさらに詳しく研究する必要がある.

プラズマ放電焼結

プラズマ放電焼結, 電界補助焼結とも呼ばれる, パルス電子放電を利用して粉末粒子間に瞬間的に高温を生成する圧力支援プラズマ急速焼結技術です。. 以下のような特徴があるのが特徴です: 徹底した温度管理により, 粉末粒子間の局所プラズマによって生成されるパルス電子加熱は粒子の粗大化を引き起こしません, 初期構造の完全性を維持できる; 電気エネルギーと機械的圧力を相乗的に使用することで、粉末の初期粒子サイズに影響を与えることなく、ナノ粒子を迅速に統合することができます。; 粉末粒子間に生成されるパルス放電プラズマは、表面の酸化層の除去に役立ちます。, 表面活性を高める, 焼結を促進します.

概要

セラミックアルミナ研磨材はゾルゲルプロセスを使用して調製されました。, これにより、理論的にはシステムの化学組成の均一性が保証されます。. さらに, 焼結プロセスは従来の溶融アルミナ研磨材とは異なります, 一方、これにより砥粒が焼結多結晶となり、焼結温度が低下します。, したがって、硬度が変わらないという前提の下で靭性が向上します. セラミックアルミナ砥粒は従来のアルミナ砥粒とは製造工程が異なるため、, 通常の酸化アルミニウム研磨材とは異なる微細構造が得られます。. したがって, セラミックアルミナ研磨材は、研削性能の点で通常のアルミナベースの研磨材とは異なる多くの特徴を示します。, 高強度の利点を備えた, 高い靭性, 自己研ぎが良い, 高い研削効率, 長寿命など. セラミックアルミナ研磨材の出現は、機械加工分野で支持されています。, 自動車および航空宇宙産業, 普通研磨材と超硬研磨材の間を埋める, 革新的な新世代のアルミナベース研磨材とみなされており、開発の幅広い見通しを持っています。.

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