專利名稱：藍色超單晶剛玉及其制備方法
技術領域：
本發明屬于單晶剛玉的生產方法技術領域，特別涉及一種藍色超單晶剛玉及其制 備方法。
背景技術：
傳統的單晶剛玉的生產方法是采用鋁礬土、黃鐵礦和含碳物質為原料，混合后送 入電弧爐熔煉，在高溫下產生Al2O3，之后冷卻電爐，剛玉單晶體從熔液中析出。但是原生 產方法存在很大的問題，一是在煉制的過程中會向空氣中分解、排放大量的二氧化硫氣體， 在水解的過程中產生大量的硫化氫氣體，硫化氫氣體對各類金屬(銅、鋅)導線、各類電器 的腐蝕程度驚人，各類導線不出3月即會成為銹粉而脫斷，對人體健康有害，對大氣造成污 染，排放到水中大量深沉物，污染下游水源。二、原生產方法生產的單晶剛玉做成砂輪以后， 有鐵斑和收縮現象，收縮的結果是在砂輪上出現非正常的裂紋、變形，嚴重影響砂輪的作業 能力和作業效果，在出廠之前需要進行大量的砂輪切磨整形，大大增加其生產成本；另外， 原生產方法的能耗大，生產每噸單晶剛玉需要耗電6000度。三、近兩年單晶剛玉的生產工 藝取得了大的突破，采用了全新的無鋁礬土、黃鐵礦配方，實現了有效的無污染生產，而且 單晶剛玉也由灰單晶變成穩定的藍單晶，強度超過26N，韌性高達90.5%，比原單晶剛玉 (SA)高出25%，單晶剛玉內AL2O3含量高達99.4%以上，各種雜質更低，Fe2O3含量不超過 0. 08%, SiO2小于0. 07%, TiO2 < 0. 45%。如申請號為200810231231. 8，專利名稱為藍色 單晶剛玉的生產方法，公開號為CN101748486A公開的技術方案，通過混料混料、熔煉、降溫 凝固、開爐破碎、磁選除雜、篩選、二次磁選除雜等工序，單晶剛玉顆粒的顏色大多數是淺藍 色，它堆積密度平穩，16#為1. 89g/cm3左右，180#為1. 65g/cm3左右，以該生產方法的單晶 剛玉，做成砂輪后無鐵斑、無收縮現象。改變了美國諾頓公司MA88藍色單晶產品對國內市 場的高價位不正當壟斷現狀。但是采用本法制成的藍色單晶剛玉對溫度有要求，砂輪窯溫 度300°C -1280°C都可以制成砂輪，砂輪窯溫度超過1280°C，砂輪色澤會改變，因為陶瓷砂 輪的生產溫度需要達到1370°C。為了保護單晶砂的藍色，眾多砂輪生產廠家在這個問題上 煞費苦心，在制造砂輪時，在砂輪的外面包裹石英砂，以避免單晶剛玉溫度升高而發生的色 變現象。
發明內容
本發明提供一種純度更高、密度更大、抗壓強度更高、性質更穩定的藍色超單晶剛 玉及其制備方法。一種藍色超單晶剛玉，其成份及所占質量百分比如下，99. 45% 99. 60%質量的 AL2O3,0. 015% 0. 045%質量的 Fe2O3,0. 20% 0. 35%質量的 TiO2,0. 015% 0. 035%質 量的 SiO2,0. 02% 0. 045%質量的 Ca0，0. 005% 0. 015%質量的Mg0，0. 005% 0. 015% 質量的K20,0. 07% 0. 20%質量的ZrO20作為本發明的一種優選，一種藍色超單晶剛玉，其成份及所占質量百分比如下，99. 54%質量的 AL2O3，0. 03%質量的 Fe2O3,0. 24%質量的 TiO2,0. 02%質量的 SiO2,0. 03% 質量的CaO, 0. 01 %質量的MgO, 0. 01 %質量的K20,0. 12%質量的ZrO20一種藍色超單晶剛玉的生產方法，它包括如下步驟a.混料將1噸的氧化鋁粉、銳鈦型鈦白粉2 4kg、鈦石粉6 10kg、氟化鋁7 13kg、二氧化鋯粉4 7kg混合；b.熔煉將混合后的原料投入電弧爐，加熱到2000°C 2600°C，持續加熱25 32 小時；c.降溫凝固熔煉后室溫下靜置3 6日，使其充分凝固；d.開爐破碎將爐子打開，先用錘將剛玉擂成小塊，之后用反擊破將其擊碎；e.磁選除雜用磁選機將剛玉砂中的磁性雜質選出；f.篩選用適當目數的篩子對磁選出的碎粒分類；g. 二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色超單晶剛玉。一種藍色超單晶剛玉的生產方法，它包括如下步驟a.混料將1噸的氧化鋁、銳鈦型鈦白粉3kg、鈦石粉8kg、氟化鋁10kg、二氧化鋯 5. 2kg混合；b.熔煉將混合后的原料投入電弧爐，加熱到2350°C，持續加熱28小時；c.降溫凝固熔煉后室溫下靜置5日，使其充分凝固；d.開爐破碎將爐子打開，先用錘將剛玉擂成小塊，之后用反擊破將其擊碎；e.磁選除雜用磁選機將剛玉砂中的磁性雜質選出；f.篩選用適當目數的篩子對磁選出的碎粒分類；g. 二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色超單晶剛玉。采用本發明方法生產的藍色單晶剛玉因為不使用鐵礦石，在冶煉過程中無煙無氣 味，產品加工過程無硫化氫氣體，對大氣無污染、無污水排放，生產全過程不污染環境；因為 本制備方法中加入了適量二氧化鋯，二氧化鋯和氧化鋁以晶體結合的形式出現，真比重、顆 粒度明顯增加，強度達到33N，密度達到4. 02g/cm3，單晶剛玉內AL2O3含量高達99. 55%以 上，各種雜質更低。這些互相鑲嵌生長的剛玉晶體與微量的二氧化鋯結合，形成了大致定向 的拉長結晶特點，而且二氧化鋯與氧化的單晶而言，外化的緊密結合特點明顯，顯然更利于 其提高強度硬度。剛玉晶體塊內晶粒之間結構不是致密，無論縱向、橫向切片均見有組織間 隙，這一特點有利于機械破碎，而且晶粒磨粒內部見不到裂紋。從縱向、橫向切片的視圖上 看，剛玉相呈邊界無規則界面的粒狀，而其橫斷面上常呈蹼狀邊界，這與以往生產的晶面平 直多角的結晶形狀形成鮮明的對比，單晶體形象非常明顯。單晶剛玉顆粒的顏色大多數是 淺藍色，以本發明生產方法的藍色超單晶剛玉，化學性質更加穩定，做成砂輪后無鐵斑、無 收縮現象。陶瓷、樹脂、橡膠結合劑均可使用，而且其適應砂輪窯溫度超過1500°C，高于生產 陶瓷砂輪所需的1370°C的溫度，砂輪色澤不會改變，不需要再為保護砂輪顏色而做其他措 施。本發明生產方法的單晶剛玉，顆粒形狀更好、磨削能力更強，工具磨砂輪更好用；更適宜 切削高釩鋼、鈦鋼、不銹鋼及各種合金，而且使用本發明生產方法生產一噸單晶剛玉，耗電 能2800度，更節省。
具體實施例方式實施例一種藍色單晶剛玉的生產方法，包括如下步驟a.混料將1噸的氧化鋁、銳鈦型鈦白粉2kg、鈦石粉6kg、氟化鋁8kg、二氧化鋯粉 6kg混合；b.熔煉將混合后的原料投入電弧爐，加熱到2100°C，持續加熱26小時；c.降溫凝固熔煉后室溫下靜置4日，使其充分凝固；d.開爐破碎將爐子打開，先用錘將剛玉擂成小塊，之后用反擊破將其擊碎；e.磁選除雜用磁選機將剛玉砂中的磁性雜質選出；f.篩選用適當目數的篩子對磁選出的碎粒分類；g. 二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色超單晶剛玉。實施例二 一種藍色單晶剛玉的生產方法，包括如下步驟a.混料將1噸的氧化鋁粉、銳鈦型鈦白粉4kg、鈦石粉10kg、氟化鋁粉12kg、二氧 化鋯粉4kg混合；b.熔煉將混合后的原料投入電弧爐，加熱到2400°C，持續加熱30小時；c.降溫凝固熔煉后室溫下靜置6日，使其充分凝固；d.開爐破碎將爐子打開，先用錘將剛玉擂成小塊，之后用反擊破將其擊碎；e.磁選除雜用磁選機將剛玉砂中的磁性雜質選出；f.篩選用適當目數的篩子對磁選出的碎粒分類；g. 二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色單晶剛玉。實施例三一種藍色單晶剛玉的生產方法，包括如下步驟a.混料將1噸的氧化鋁、銳鈦型鈦白粉3kg、鈦石粉8kg、氟化鋁IOkg混合、二氧 化鋯粉5. 2kg ；b.熔煉將混合后的原料投入電弧爐，加熱到2350°C，持續加熱28小時；c.降溫凝固熔煉后室溫下靜置5日，使其充分凝固；d.開爐破碎將爐子打開，先用錘將剛玉擂成小塊，之后用反擊破將其擊碎；e.磁選除雜用磁選機將剛玉砂中的磁性雜質選出；f.篩選用適當目數的篩子對磁選出的碎粒分類；g. 二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色單晶剛玉。利用本發明方法得到的單晶剛玉的顆料形狀好，切割面多，磨削能力強，而且產晶 體個數達到95%以上。利用本發明生產方法生產的藍超單晶剛玉，經國家磨料磨具監督檢 驗中心檢測，抗壓強度達到33N，單晶剛玉內AL2O3含量高達99. 55%以上，各種雜質更低。這些互相鑲嵌生長的剛玉晶體具有大致定向的拉長的結晶特點，顯然這是由于從 很致爐邊部向中部結晶環境、溫度規律變化造成的。剛玉晶體之間或晶粒內部不是密，無論 縱向、橫向切片均見有大量空洞，顯然這一特點相當有利于機械破碎，磨粒內部基本見不到 裂紋。從縱向、橫向切片的視圖上看，剛玉相呈邊界無規則界面的粒狀，而其橫斷面上常呈蹼 狀邊界。這與以往生產的晶面平直多角的結晶形狀形成鮮明的對比，單晶體形象非常明顯。
權利要求
一種藍色超單晶剛玉，其特征在于其成份及所占質量百分比如下，99.45％～99.60％質量的AL2O3，0.015％～0.045％質量的Fe2O3，0.20％～0.35％質量的TiO2，0.015％～0.035％質量的SiO2，0.02％～0.045％質量的CaO，0.005％～0.015％質量的MgO，0.005％～0.015％質量的K2O，0.07％～0.20％質量的ZrO2。
2.如權利要求1所述的藍色超單晶剛玉，其特征在于其成份及所占質量百分比如下， 99. 54%質量的 AL2O3，0. 03%質量的 Fe2O3,0. 24%質量的 TiO2,0. 02%質量的 SiO2,0. 03% 質量的CaO, 0. 01 %質量的MgO, 0. 01 %質量的K20,0. 12%質量的ZrO20
3.—種藍色超單晶剛玉的生產方法，其特征在于它包括如下步驟a.混料將1噸的氧化鋁粉、銳鈦型鈦白粉2 4kg、鈦石粉6 10kg、氟化鋁7 13kg、 二氧化鋯粉4 7kg混合；b.熔煉將混合后的原料投入電弧爐，加熱到2000°C 2600°C，持續加熱25 32小時；c.降溫凝固熔煉后室溫下靜置3 6日，使其充分凝固；d.開爐破碎將爐子打開，先用錘將剛玉擂成小塊，之后用反擊破將其擊碎；e.磁選除雜用磁選機將剛玉砂中的磁性雜質選出；f.篩選用適當目數的篩子對磁選出的碎粒分類；g.二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色超單晶剛玉。
4.如權利要求3所述的藍色超單晶剛玉的生產方法，其特征在于它包括如下步驟a.混料將1噸的氧化鋁、銳鈦型鈦白粉3kg、鈦石粉8kg、氟化鋁10kg、二氧化鋯5.2kg 混合；b.熔煉將混合后的原料投入電弧爐，加熱到2350°C，持續加熱28小時；c.降溫凝固熔煉后室溫下靜置5日，使其充分凝固；d.開爐破碎將爐子打開，先用錘將剛玉擂成小塊，之后用反擊破將其擊碎；e.磁選除雜用磁選機將剛玉砂中的磁性雜質選出；f.篩選用適當目數的篩子對磁選出的碎粒分類；g.二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色超單晶剛玉。
全文摘要
本發明公開了一種藍色超單晶剛玉及其制備方法，將1噸的氧化鋁粉、銳鈦型鈦白粉、鈦石粉、氟化鋁、二氧化鋯粉混合、熔煉、降溫凝固、開爐破碎、磁選除雜、篩選、二次磁選除雜再用磁選機磁選即得藍色超單晶剛玉。因為不使用鐵礦石，在冶煉過程中無煙無氣味，產品加工過程無硫化氫氣體，生產全過程不污染環境；因為本制備方法中加入了適量二氧化鋯，二氧化鋯和氧化鋁以晶體結合的形式出現，真比重、顆粒度明顯增加，化學性質更穩定，強度達到33N，密度達到4.02g/cm3，單晶剛玉內Al2O3含量高達99.55％以上，各種雜質更低。
文檔編號C30B29/20GK101906663SQ201010247588
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者史萌明, 李保生, 王冬林, 王毅敏, 王毅青, 王虎山 申請人:西峽縣正弘單晶剛玉有限責任公司