Абразивные частицы и способы их получения и применения

Абразивные частицы и способы их получения и применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится к абразивным частицам и способам их получения. Абразивные частицы могут быть включены в ряд абразивных изделий, в том числе в абразивные материалы со связующим, абразивные материалы с покрытием, абразивные материалы на нетканой основе и абразивные щетки.

Известно большое число стеклянных и стеклокерамических смесей. В большинстве оксидных систем для изготовления стекла применяют широко известные стеклообразователи, такие как SiO₂, В₂O₃, P₂O₅, GeO₂, TeO₂, As₂O₃ и V₂O₅, способствующие образованию стекла. Некоторые из смесей, полученные с применением указанных стеклообразователей, могут быть подвергнуты термической обработке с образованием стеклокерамики. Верхний предел температуры эксплуатации стекол и стеклокерамики, изготовленных с применением указанных стеклообразователей, обычно ниже 1200°С; как правило, он составляет примерно 700-800°С. Стеклокерамика, как правило, имеет повышенную термостойкость по сравнению со стеклом, из которого она изготовлена.

Кроме того, многие свойства стекол и стеклокерамики ограничены свойствами, присущими стеклообразователям. Например, модуль Юнга, твердость и прочность стекол и стеклокерамики, полученных на основе SiO₂, В₂O₃ и Р₂O₅, ограничены аналогичными характеристиками стеклообразователей. Такие стекла и стеклокерамика, как правило, имеют более плохие механические свойства, чем, например, полученные на основе Al₂O₃ или ZrO₂. Желательно производить стеклокерамику с механическими свойствами, аналогичными механическим свойствам Al₂O₃ или ZrO₂.

Хотя известны некоторые нетрадиционные стекла и стеклокерамика, такие как стекла на основе оксида редкоземельного металла - оксида алюминия (см., например, заявку РСТ №WO 01/27046 А1, опубликованную 19 апреля 2001 г., и документ Японии №JP 2000-045129, опубликованный 15 февраля 2000 г.), желательно также разработать новые стекла и стеклокерамику, а также новое применение как известных, так и новых стекол и стеклокерамики.

С другой стороны, в данной области известны разные абразивные частицы (например, алмазные частицы, частицы кубического нитрида бора, сплавленные абразивные частицы и спеченные керамические абразивные частицы (включая абразивные частицы, полученные по золь-гелевой технологии)). В одних способах шлифования абразивные частицы используют в свободном виде, тогда как в других частицы включены в абразивные изделия (например, абразивные изделия с покрытием, абразивные изделия со связующим, абразивные изделия на нетканой основе и абразивные щетки). Критерии выбора абразивных частиц для применения в конкретном способе шлифования включают: износостойкость, степень срезания, отделку поверхности подложки, эффективность шлифования и стоимость изделия.

Приблизительно с 1900 г. до середины 1980-х гг. основными абразивными частицами, использующимися для шлифования, например, с помощью абразивных изделий с покрытием и со связующим, как правило, были сплавленные абразивные частицы. Существует два основных типа сплавленных абразивных частиц: (1) сплавленные абразивные частицы на основе альфа оксида алюминия (см., например, патенты США №1161620 (Coulter), 1192709 (Tone), 1247337 (Saunders и др.), 1268533 (Allen) и 2424645 (Baumann и др.)) и (2) сплавленные (иногда также называемые "сплавленные вместе") абразивные частицы на основе оксида алюминия-циркония (см., например, патенты США №3891408 (Rowse и др.), 3781172 (Pett и др.), 3893826 (Quinan и др.), 4126429 (Watson), 4457767 (Poon и др.) и 5143522 (Gibson и др.)) (также см., например, патенты США №5023212 (Dubots и др.) и 5336280 (Dubots и др.), которые описывают некоторые сплавленные оксинитридные абразивные частицы). Сплавленные абразивные частицы на основе оксида алюминия обычно получают следующим образом: в плавильную печь загружают источник алюминия, например, алюминиевую руду или боксит, а также другие требуемые добавки, содержимое нагревают до температуры, превышающей точку плавления, расплав охлаждают до получения отвержденной массы, отвержденную массу размельчают, получая частицы, и затем частицы пропускают через сито и сортируют, получая абразивные частицы с заданным распределением по размеру. Сплавленные абразивные частицы на основе оксида алюминия-циркония обычно получают таким же образом, за исключением того, что в печь загружают как источник алюминия, так и источник циркония, и расплав охлаждается быстрее, чем расплав, используемый для получения сплавленных абразивных частиц на основе оксида алюминия. В сплавленных абразивных частицах на основе оксида алюминия-циркония количество источника оксида алюминия, как правило, составляет приблизительно 50-80 мас.%, а количество оксида циркония составляет 50-20 мас.% оксида циркония. Способ получения плавленого оксида алюминия и сплавленных абразивных частиц на основе оксида алюминия может включать удаление примесей из расплава перед стадией охлаждения.

Хотя сплавленные абразивные частицы на основе альфа оксида алюминия и сплавленные абразивные частицы на основе оксида алюминия-циркония все еще широко используются для шлифования (включая шлифование с помощью абразивных изделий с покрытием и со связующим), приблизительно с середины 1980-х гг. для многих способов шлифования в основном используются абразивные частицы на основе альфа оксида алюминия, полученные по золь-гелевой технологии (см., например, патенты США №4314827 (Leitheiser и др.), 4518397 (Leitheiser и др.), 4623364 (Cottringer и др.), 4744802 (Schwabel), 4770671 (Monroe и др.), 4881951 (Wood и др.), 4960441 (Pellow и др.), 5139978 (Wood), 5201916 (Berg и др.), 5366523 (Rowenhorst и др.), 5429647 (Larmie), 5547479 (Conwell и др.), 5498269 (Larmie), 5551963 (Larmie) и 5725162 (Garg и др.)).

Микроструктура абразивных частиц на основе альфа оксида алюминия, полученных по золь-гелевой технологии, может быть образована очень мелкими кристаллами альфа оксида алюминия с добавлением или без добавления вспомогательных фаз. Срок службы использующихся для шлифования металла абразивных изделий, включающих полученные по золь-гелевой технологии абразивные частицы, гораздо больше, чем срок службы изделий, полученных с использованием традиционных сплавленных абразивных частиц на основе оксида алюминия.

Как правило, способ получения абразивных частиц, полученных по золь-гелевой технологии, является более сложным и более дорогим, чем способ получения традиционных сплавленных абразивных частиц. Обычно получение абразивных частиц с использованием золь-гелевой технологии проводят следующим образом: получают дисперсию или золь, содержащую воду, моногидрат оксида алюминия (бомит) и в другом варианте пептизирующее вещество (например, кислоту, такую как азотная кислота), огеливают дисперсию, сушат огелевшуюся дисперсию, дробят высушенную дисперсию с получением частиц, сортируют частицы, отбирая частицы требуемого размера, обжигают частицы для удаления летучих веществ, спекают обожженные частицы при температуре ниже точки плавления оксида алюминия и просеивают, и сортируют, получая абразивные частицы с требуемым распределением по размеру. Часто в спеченные абразивные частицы включают модификатор(ы) оксид металла для изменения или иной модификации физических свойств и/или микроструктуры спеченных абразивных частиц.

В данной области известны разные абразивные изделия. Как правило, абразивные изделия включают связующее и абразивные частицы, удерживаемые в абразивном изделии связующим. Примеры абразивных изделий включают абразивные изделия с покрытием, абразивные изделия со связующим, абразивные изделия на нетканой основе и абразивные щетки.

Примеры абразивных изделий со связующим включают шлифовальные круги, отрезные круги и хонинговальные бруски. К основным типам связующих систем, используемых для получения абразивных изделий со связующим, относятся синтетическая смола, стеклоподобные материалы и металлы. В абразивах, включающих синтетическую смолу в качестве связующего, для удерживания вместе абразивных частиц с образованием массы определенной формы используется органическая связующая система (например, фенольная связующая система) (см., например, патенты США №4741743 (Narayanan и др.), 4800685 (Haynes и др.), 5037453 (Narayanan и др.) и 5110332 (Narayanan и др.)). К изделиям, включающим связующую систему другого основного типа, относятся керамические шлифовальные круги, в которых для связывания абразивных частиц в единую массу используется стеклянное связующее (см., например, патенты США №4543107 (Rue), 4898587 (Hay и др.), 4997461 (Markhoff-Matheny и др.) и 5863308 (Qi и др.)). Окончательное формирование стеклянной связывающей массы обычно происходит при температуре от 900 до 1300°С. Сегодня для получения керамических шлифовальных кругов используются абразивные частицы как на основе сплавленного оксида алюминия, так и полученные по золь-гелевой технологии. Однако сплавленный оксид алюминия-циркония, как правило, не включают в шлифовальные круги на керамической связке, отчасти вследствие термической стабильности оксида алюминия-циркония. При повышенной температуре, при которой образуется стеклянная связывающая масса, физические свойства оксида алюминия-циркония ухудшаются, приводя к существенному снижению качества шлифования. В абразивных изделиях с металлическим связующим для связывания абразивных частиц обычно используют спекшийся или гальванизированный металл.

Производство абразивов по-прежнему нуждается в абразивных частицах и абразивных изделиях с более простым и более дешевым способом получения и/или с более хорошими рабочими характеристиками, чем у традиционных абразивных частиц и изделий.

Краткое описание изобретения

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит Al₂O₃ (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобратения предпочтительно по меньшей мере 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 или даже по меньшей мере 70) мас.% Al₂O₃ по отношению к общей массе стеклокерамики) и отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть Al₂O₃ присутствует в виде альфа Al₂O₃.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит по меньшей мере 30 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 или даже по меньшей мере 70) мас.% Al₂O₃ по отношению к общей массе стеклокерамики. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере часть Al₂O₃ находится в кристаллическом виде (например, альфа Al₂O₃).

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Al₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 80 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100) мас.% Al₂O₃ и отличного от Al₂O₃ оксида металла по отношению к общей массе стеклокерамики.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 60 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или 100) мас.% Al₂O₃ и отличного от Al₂O₃ оксида металла и в общей сложности не более 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или ноль) мас.% As₂О₃, В₂O₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅ по отношению к общей массе стеклокерамики.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где средний размер присутствующих в стеклокерамике кристаллов не превышает 1 микрометр (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не превышает 500 нанометров, 250 нанометров, 200 нанометров или даже 150 нанометров).

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂O₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-РЕО, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂О₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме и где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 80 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 85, 90, 95, 97, 98, 99 или даже 100) мас.% комплексного оксида металла и другого оксида металла по отношению к общей массе стеклокерамики.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂O₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме и где стеклокерамика в сумме содержит по меньшей мере 60 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 97, 98, 99 или 100) мас.% комплексного оксида металла и другого оксида металла, и в общей сложности не более 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% As₂O₃, В₂O₃, GeO₂, P₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅ по отношению к общей массе стеклокерамики.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где средний размер присутствующих в стеклокерамике кристаллов не превышает 200 нанометров (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не превышает 150 нанометров) и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, V₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не более 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где по меньшей мере 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 или 100) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, не превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, TrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂О₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где по меньшей мере часть кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеет размеры, не превышающие 150 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, CaO, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер присутствующих в абразивных частицах кристаллов не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂О₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂О₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов не превышает 150 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит отличный от Al₂O₃ оксид металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов) и кристаллы альфа Al₂O₃, где по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂O₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, где средний размер кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, не превышает 200 нанометров и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂О₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂О₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере 20 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 или 100) процентов кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеют размеры, не превышающие 200 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂О₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере часть кристаллов, присутствующих в стеклокерамике, имеет размеры, не превышающие 150 нанометров, и где плотность стеклокерамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂О₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂О₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме, причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не более 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) процентов кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, имеют размеры, превышающие 200 нанометров, и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂О₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристалла не превышает 150 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим керамику, причем керамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂O₃-Y₂O₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), причем по меньшей мере 75 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или даже по меньшей мере 99) объемных процентов керамики составляет кристаллическая керамика, где средний размер кристаллов, присутствующих в абразивных частицах, не превышает 200 нанометров и где плотность кристаллической керамики составляет по меньшей мере 90 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно по меньшей мере 92, 95, 96, 97, 98, 99, 99,5 или даже 100) процентов от теоретической плотности.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абразивным частицам, включающим стеклокерамику, причем стеклокерамика содержит комплексный оксид металла (например, комплекс Al₂O₃-оксид металла (такой как комплекс Al₂О₃-Y₂О₃, комплекс Al₂O₃-REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO)) и оксид металла, отличный от комплексного оксида металла (например, Y₂O₃, REO, ZrO₂, TiO₂, СаО, Cr₂O₃, MgO, NiO, CuO, а также комплексы указанных оксидов металлов), где по меньшей мере часть комплексного оксида металла находится в кристаллической форме и где средний размер присутствующих в стеклокерамике кристаллов не превышает 1 микрометр (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно не превышает 500, 250, 200 или даже 150 нанометров).

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, стеклокерамика предпочтительно может содержать в сумме не более 10 (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно менее 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль) мас.% As₂O₃, В₂O₃, GeO₂, Р₂O₅, SiO₂, TeO₂ и V₂O₅ по отношению к общей массе стеклокерамики.

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, по меньшей мере часть Al₂O₃, содержащегося в стеклокерамике, предпочтительно представляет собой альфа Al₂О₃ (в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 20, 25, 30, 40, 50, 55, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или даже 100) мас.% Al₂O₃ может находиться в виде альфа Al₂O₃).

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, стеклокерамика может содержать предпочтительно не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль мас.% SiO₂ по отношению к общей массе стеклокерамики.

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, стеклокерамика может содержать предпочтительно не более 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1 или даже ноль мас.% В₂О₃ по отношению к общей массе стеклокерамики.

Необязательно, если варианты абразивных частиц настоящего изобретения, описанных в данном документе, еще не специфицированы, предпочтительно по меньшей мере часть стеклокерамики имеет перпендикулярные друг другу измерения x, y и z, где каждый из размеров x, y и z составляет по меньшей мере 10, 25, 30 микрометров, 35, 40, 45, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 1000, 2000, 2500 микрометров, 1, 5 или даже по меньшей мере 10 мм. Размеры материала x, y и z определяют либо визуально, либо с помощью микроскопа, в зависимости от их величины. Указанный размер z представляет собой, например, диаметр сферы, толщину покрытия или максимальную длину призматической формы.

В данной заявке:

термин "аморфный материал" обозначает материал, полученный из расплава и/или паровой фазы, не обладающий кристаллической структурой дальнего порядка по данным рентгеновского дифракционного анализа, и/или характеризующийся экзотермическим пиком кристаллизации аморфного материала на диаграммах ДТА (дифференциального термического анализа) при анализе, обозначенном в настоящем тексте аналогичным образом;

термин "керамика" охватывает аморфный материал, стекло, кристаллическую керамику, стеклокерамику и их сочетания;

термин "комплексный оксид металла" относится к оксиду металла, включающему два или более металла и кислород (например, CeAl₁₁O₁₈, Dy₃Al₅O₁₂, MgAl₂O₄ и Y₃Al₅O₁₂);

термин "комплекс Al₂O₃-оксид металла" относится к комплексному оксиду металла, включающему, на основе теории оксидов, Al₂O₃ и один или несколько металлов, отличных от Al (например, CeAl₁₁O₁₈, Dy₃Al₅O₁₂, MgAl₂O₄ и Y₃Al₅O₁₂);

термин "комплекс Al₂О₃-Y₂О₃" относится к комплексному оксиду металла, включающему, на основе теории оксидов, Al₂O₃ и Y₂О₃ (например, Y₂Al₅O₁₂);

термин "комплекс Al₂O₃-REO" относится к комплексному оксиду металла, включающему, на основе теории оксидов, Al₂O₃ и оксид редкоземельного металла (например, CeAl₁₁O₁₈ и Dy₃Al₅О₁₂);

термин "стекло" относится к аморфному материалу, обладающему температурой стеклования;

термин "стеклокерамика" относится к керамике, содержащей кристаллы, образованные при термообработке аморфного материала;

"Т_g" обозначает температуру стеклования, определяемую способом, который упоминается в данном тексте как "дифференциальный термический анализ";

"Т_х" обозначает температуру кристаллизации, определяемую способом, который упоминается в данном тексте как "дифференциальный термический анализ";

термин "оксиды редкоземельных элементов" охватывает оксид церия (например, СеО₂), оксид диспрозия (например, Dy₂O₃), оксид эрбия (например, Er₂О₃), оксид европия (например, Eu₂O₃), оксид гадолиния (например, Gd₂О₃), оксид гольмия (например, Но₂O₃), оксид лантана (например, La₂O₃), оксид лютеция (например, Lu₂O₃), оксид неодима (например, Nd₂O₃), оксид празеодима (например, Pr₆О₁₁), оксид самария (например, Sm₂O₃), оксид тербия (например, Tb₂O₃), оксид тория (например, Th₄O₇), оксид тулия (например, Tm₂О₃), оксид иттербия (например, Y₂О₃) и их сочетания;

и термин "REO" обозначает оксид(ы) редкоземельных элементов;