CN107557863B - 一种单晶电熔氧化铝的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单晶电熔氧化铝的生产方法,包括:称取1000重量份的γ型氧化铝、3‑5重量份的铁屑、11‑15重量份的焦炭和12‑15重量份的硫化铝,混合均匀;将混合好的原料加入电弧炉,在1700~2700℃温度下熔炼1~3小时;将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却,析出单晶电熔氧化铝。本发明生产能耗低,产生的污染物少,所生产的单晶电熔氧化铝颗粒由单一晶体组成,具有良好的力学性能、良好的多棱切削刃及较高的硬度和韧性,能满足高端研磨材料领域的应用,具有耐高温、磨削过程不发热等特点。
Description
本案是以申请日为2014-11-26,申请号为201410696216.6,名称为“一种单晶电熔氧化铝的生产方法”的发明专利为母案而进行的分案申请。
技术领域
本发明涉及晶体材料技术领域,具体说是一种单晶电熔氧化铝的生产方法。
背景技术
单晶电熔氧化铝(也称为单晶刚玉)是一种新型的高档级研磨材料,主要用于制作高级切割工具及研磨工具,其制品具有极好的硬度、韧性、优越的热稳定性以及化学稳定性,是磨料中抗碎裂性能最好的种类。我国现有氧化铝质研磨材多为普通刚玉质,单晶刚玉产量少、质量差。传统的单晶刚玉生产采用铝土矿和硫铁矿为原料,生产过程环境污染严重,又因现有生产技术所限,炉内温度不能精确控制,影响了刚玉晶体的长大和晶粒的控制,产品质量难以达到更好水平,影响了在一些高硬质材料领域的磨削应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种产品质量好、环境友好的单晶电熔氧化铝的生产方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种单晶电熔氧化铝的生产方法,包括:
称取1000重量份的γ型氧化铝、3-5重量份的铁屑、11-15重量份的焦炭和12-15重量份的硫化铝,混合均匀;
将混合好的原料加入电弧炉,在1700~2700℃温度下熔炼1~3小时;
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却,析出单晶电熔氧化铝。
本发明的有益效果在于:
生产能耗低,产生的污染物少,所生产的单晶电熔氧化铝颗粒由单一晶体组成,具有良好的力学性能、良好的多棱切削刃及较高的硬度和韧性,能满足高端研磨材料领域的应用,具有耐高温、磨削过程不发热等特点。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于:采用独特的原料配方并设计合理的熔炼温度和冷却条件,使γ型氧化铝在熔炼过程中逐渐转变为α型氧化铝并冷却析出,从而得到硬度、韧性、热稳定性及化学稳定性均优于现有工艺的单晶电熔氧化铝,很好地满足了单晶电熔氧化铝在高端研磨材料领域的应用要求,且整个生产过程污染少,含硫气体可采用脱硫塔进行有效处理,属节能环保型工艺,对环境友好。
具体的,本发明提供的单晶电熔氧化铝的生产方法,包括:
称取1000重量份的γ型氧化铝、3-5重量份的铁屑、11-15重量份的焦炭和12-15重量份的硫化铝,装入混合机中混合至充分混匀;
将混合好的原料加入电弧炉,在1700~2700℃温度下熔炼1~3小时,在熔炼过程中,γ型氧化铝转变成为α型氧化铝;
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却,α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出,得到单晶电熔氧化铝。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:生产能耗低,产生的污染物少,所生产的单晶电熔氧化铝颗粒由单一晶体组成,具有良好的力学性能、良好的多棱切削刃及较高的硬度和韧性,能满足高端研磨材料领域的应用,具有耐高温、磨削过程不发热等特点。
进一步的,为了提高产品的纯度,当熔融液体自然冷却至300~500℃时,用水冷却并水解,使析出的单晶电熔氧化铝与杂质分离开来。更进一步的,将分离得到的单晶电熔氧化铝烘干后进行磁选除杂,除去单晶电熔氧化铝中的磁性杂质。经测试,由上述除杂处理后得到的单晶电熔氧化铝的纯度可以达到99.5%以上。
进一步的,为了满足产品粒度的实际应用需求,将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分,得到所需粒度的产品。
进一步的,为了减少环境污染,将熔炼过程中产生的含硫气体通过脱硫塔进行脱硫处理。
实施例1
1、混料:将γ型氧化铝1吨、铁屑3公斤、焦炭11公斤、硫化铝12公斤,在混合机中混合25分钟;
2、熔炼:将混合好的原料加入电弧炉,在1700~2700℃温度下分段精确控制温度和时间,持续熔炼1小时,在熔炼过程中,γ型氧化铝转变成为α型氧化铝;
3、晶体析出:将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中冷却,α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出;
4、单晶分离:当熔块自然冷却至500℃时,用水冷却并水解,将刚玉单晶体与杂质进行分离;
5、烘干:将分离得到的单晶电熔氧化铝在干燥机中进行烘干;
6、磁选除杂:将烘干后的单晶电熔氧化铝在磁选机中进行磁选,去除磁性杂质;
7、筛分:将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分,得到所需粒度段的产品。
实施例2
1、混料:将γ型氧化铝1吨、铁屑5公斤、焦炭15公斤、硫化铝15公斤,在混合机中混合30分钟;
2、熔炼:将混合好的原料加入电弧炉,在1700~2700℃温度下分段精确控制温度和时间,持续熔炼3小时,在熔炼过程中,γ型氧化铝转变成为α型氧化铝;
3、晶体析出:将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中冷却,α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出;
4、单晶分离:当熔块自然冷却至450℃时,用水冷却并水解,将刚玉单晶体与杂质进行分离;
5、烘干:将分离得到的单晶电熔氧化铝在干燥机中进行烘干;
6、磁选除杂:将烘干后的单晶电熔氧化铝在磁选机中进行磁选,去除磁性杂质;
7、筛分:将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分,得到所需粒度段的产品。
对上述实施例1和2得到的单晶电熔氧化铝进行检测,检测结果如下表1所示。
表1 60目单晶电熔氧化铝产品的物理特性指标
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种单晶电熔氧化铝的生产方法,其特征在于,包括:
将γ型氧化铝1吨、铁屑3公斤、焦炭11公斤、硫化铝12公斤,在混合机中混合25分钟;
将混合好的原料加入电弧炉,在1700~2700℃温度下熔炼1~3小时;
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中自然冷却,析出单晶电熔氧化铝;
熔炼过程中产生的含硫气体通过脱硫塔进行脱硫处理;
当熔融液体自然冷却至300~500℃时,用水冷却并水解,使析出的单晶电熔氧化铝与杂质分离开来。
2.根据权利要求1所述的单晶电熔氧化铝的生产方法,其特征在于:将分离得到的单晶电熔氧化铝烘干后进行磁选除杂。
3.根据权利要求2所述的单晶电熔氧化铝的生产方法,其特征在于:将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分,得到所需粒度的产品。
4.根据权利要求1所述的单晶电熔氧化铝的生产方法,其特征在于:具体包括:
将γ型氧化铝1吨、铁屑3公斤、焦炭11公斤、硫化铝12公斤,在混合机中混合25分钟;
将混合好的原料加入电弧炉,在1700~2700℃温度下分段精确控制温度和时间,持续熔炼1小时,在熔炼过程中,γ型氧化铝转变成为α型氧化铝;
将熔炼好的熔融液体浇铸到模具中冷却,α型氧化铝单晶体在冷却过程中逐渐析出;
当熔块自然冷却至500℃时,用水冷却并水解,将刚玉单晶体与杂质进行分离,析出单晶电熔氧化铝。
5.根据权利要求4所述的单晶电熔氧化铝的生产方法,其特征在于:还包括步骤:
将分离得到的单晶电熔氧化铝在干燥机中进行烘干;
将烘干后的单晶电熔氧化铝在磁选机中进行磁选,去除磁性杂质;
将磁选除杂后的单晶电熔氧化铝颗粒进行筛分,得到所需粒度段的产品。
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