一种判断及消除刚玉中碳损伤的方法技术

一种判断及消除刚玉中碳损伤的方法，具体步骤如下：1.取样破碎；2.筛选样品；3.高温加热至900-1000℃之间，保温30分钟以上；4.观察：将加热处理后的样品取出，冷却后与原样品对比判断产品存在明显碳损伤；5.韧度测试：将高温脱碳处理后的样品与原样品以及正常的合格产品分别进行韧度测试对比，可以确定产品碳损伤和过还原损伤的程度；6.批量处理：若产品存在碳损伤问题，即可通过对问题产品在900-1000℃范围内进行高温脱碳处理消除碳损伤问题。本发明专利技术公开的判断及消除刚玉中碳损伤的方法，可判断产品是否存在碳损伤及判断产品碳损伤的程度、同时消除碳损伤，对提高产品性能，稳定产品品质、提高成品率，降低成本效果显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种刚玉显色不正常原因的判别方法，具体涉及。
技术介绍
刚玉的主要成分是A1203，其硬度仅次于金刚石，主要用于高级研磨材料。采用氧化钛作为增韧剂的含钛刚玉产品，其增韧机理是利用碳做还原剂，在熔融态时将4价钛还原为3价钛。还原反应平衡式如下: Ti02+C Ti305C Τ 203 TiO Ti TiC+CO 该还原反应在1900-2250°C之间，即炉内物料熔融状态下进行。反应产生的废弃CO在溢出溶液后与空气中的氧气反应燃烧成C02排入大气。通过控制碳的浓度、炉温，可调整反应平衡点的移动而使反应获得最大比例的Ti203。通过调整Ti02浓度，可调整反应最终获得的Ti203含量。三价钛可以进入刚玉晶格，溶液 冷凝时即形成含钛刚玉固溶体。三价钛置换三价铝后造成刚玉晶格畸变，这种晶格畸变使刚玉晶体抵抗外力冲击的能力获得提高。在含钛刚玉磨料的实际应用中，调整刚玉中Ti203含量，即可获得不同韧性指标，不同磨削用途的女口广叩ο三价钛置换三价铝后导致电子能级的改变，使无色透明的晶体显现出特有的棕红色泽。因此，这种特有的显色是否纯正、浓淡，也可作为产品性能是否正常、恰当的快速直观的辅助判断手段。刚玉冶炼中炉况波动较大，不同炉次的还原反应平衡点不同。在刚玉中总钛含量相同时刚玉中三价钛含量可能不同。在发生过还原时，三价钛含量降低，刚玉显色不正常，(过还原发生时，刚玉中Ti203比例下降，棕红色显色浓度减淡，同时由于黑色、灰色TiO、TiC的数量增加，刚玉宏观显色灰暗。)标示刚玉性能下降。申请人在低钛高铝的刚玉磨料生产中发现，因刚玉溶液中可做氧化剂的氧化物杂质量含量低，还原反应在没有发生明显过还原时，碳残留仍也有可能增加，残留的碳可固溶于刚玉晶格中。这种固溶于刚玉中的碳同样会造成刚玉显色不正常(碳的固溶会造成Ti203染色降低，与过还原造成刚玉显色的变化趋势相同)，同时会破坏三价钛的增韧作用，使刚玉性能下降。这种性能损伤有时会变得非常明显。这种由碳造成的损伤导致刚玉外观及性能上的变化与过还原相同。现有的技术方案中如:“一种生产矾土基高纯刚玉的脱碳方法”(00105123.7)该专利中生产的产品用于耐火材料，要求氧化铝含量尽量高，但不涉及氧化钛增韧及还原平衡的控制。钛是作为杂质需努力清除的。“生产矾土基高纯刚玉的脱碳方法”(200510012711.1)，该专利中脱碳是在冶炼过程物料处于液态时实现的，在此状态下氧或氧化剂的加入会破坏还原平衡，对需钛增韧的刚玉产品会造成损毁。目前，如何判断碳损伤程度、如何消除碳损伤、以及提高刚玉性能的方法至今未见报道。
技术实现思路
为解决现有的刚玉产品在生产过程中由于过还原反应及碳损伤造成刚玉产品的显色不正常，性能下降等问题，本专利技术公开了，以达到正确判断刚玉显色不正常是否由碳损伤造成并有效消除刚玉中的碳损伤，保证产品性能的目的。本专利技术的技术方案如下: ，具体步骤如下: 一、取样破碎:对显色不正常的刚玉取样，后通过破碎工具对其进行细化至小于等于0.8mm; 二，筛选:通过筛选工具对破碎后的产品筛取其中一部分样品； 三、加热:将筛选出的样品放入容器中，后将容器置于加热设备内进行脱碳处理，加热温度至900-1000°C之间，保温30分钟以上； 四、观察:将加热处理后的样品取出，冷却后与原样品对比Ti203的着色效果，若色泽恢复明显，可判断产品存在明显碳损伤，若色泽无明显变化，可判断产品产生不可恢复的过还原损伤； 五、韧度测试:若存在碳损伤，则将高温脱碳处理后的样品与原样品以及正常的合格产品分别进行韧度测试对比，可以确定产品碳损伤和过还原损伤的程度； 六、批量处理:若产品存在碳损伤问题，即可通过对问题产品在900-1000°C范围内进行高温脱碳处理消除碳损伤问题。优选的，所述脱碳加热温度为910_990°C。优选的，所述脱碳加热温度为920-980°C。优选的，所述脱碳加热温度为930_970°C。优选的，所述脱碳加热温度为940-960°C。优选的，所述脱碳加热温度为950°C。优选的，所述 加热设备为内部为氧化或中性气氛的加热炉或隧道窑或回转窑。优选的，所述盛放样品的容器为瓷坩埚。优选的，所述步骤四中采用高倍显微镜进行观察。本专利技术公开的判断及消除刚玉中碳损伤的方法，通过将问题产品破碎后进行高温加热至900-100(TC，在此温度范围内碳原子产生扩散现象，并保温30分钟以上，保证产品中的碳原子充分扩散完成产品脱碳，通过高温加热处理后，对处理后的产品与问题产品进行显色及韧度对比，判断产品是否存在碳损伤及判断产品碳损伤的程度、同时消除碳损伤，对提高产品性能，稳定产品品质、提高成品率，降低成本效果显著。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了，以达到正确判断刚玉显色不正常的是否由碳损伤造成并有效消除刚玉中的碳损伤，保证产品性能的目的。本专利技术涉及的是一种判断及消除氧化铝刚玉磨料产品中固溶碳对刚玉性能损伤的方法。本方法涉及的氧化铝刚玉产品是指氧化钛含量(折合T102) > 1.0%wt，氧化铝含量彡97.0%wt，氧化钛主要以Ti203固溶在刚玉晶体中增韧的刚玉产品。实施例1 本专利技术的原理如下: 利用碳和氧在刚玉中扩散的起始温度不同，确定可用的脱碳温度。根据刚玉颗粒尺寸的不同，实验确定最佳脱碳时间。根据脱碳前后刚玉色泽的恢复程度确定损伤是由过还原造成或是由固溶碳造成。由于固溶于刚玉中的三价钛是不稳定的，它有吸附氧转化为四价钛的趋势。实验观察到，将刚玉颗粒加热至氧开始扩散的温度以上，氧离子将向晶格内部扩散，吸附于三价钛附近，形成二氧化钛质点。这种固溶于晶格中的质点会加大晶格畸变，造成刚玉色泽由棕红向纯蓝逐步转变，直至质点长大、畸变过大而与刚玉晶体的连接断裂、着色消失。这一过程同时伴随着刚玉韧性的的逐步增加，至最大值后急速下降。利用这一现象，在不同的温度保温，可以确定从950-1000°C开始，氧离子可发生可观察到的扩散现象(根据色泽变化可以判断)，1000-105(TC以上温度扩散速度明显增加，在此温度以上二氧化钛质点增韧的效果对产品的影响已可以检测出。因此，需恢复而不改变刚玉本身性能时，脱碳温度不应超过1000。。。若刚玉本身存在碳损伤，在对刚玉进行脱碳后，固溶碳对刚玉色泽的影响消除，Τ 203的着色效果显现，利用这一现象，在不同的温度保温，可以确定，从850°C开始，碳原子可发生可观察到的扩散现象。900°C以上已具有工艺价值，在需恢复刚玉本身性能而不是提高刚玉韧性时，脱碳温度应选择控制在900-1000°C之间。在需要二氧化钛质点增韧时，脱碳温度最高可达1300°C。—种判断及消除刚玉中碳损伤的方法，具体步骤如下: 一、取样破碎:对显色不正常的刚玉取样，后通过破碎工具对其进行细化至小于等于0.8mm; 二，筛选:通过筛选工具对破碎后的产品筛取其中一部分样品； 三、加热:将筛选出的样品放入容器中，后将容器置于加热设备内进行脱碳处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种判断及消除刚玉中碳损伤的方法，其特征在于，具体步骤如下：一、取样破碎：对显色不正常的刚玉取样，后通过破碎工具对其进行细化至小于等于0.8mm;二，筛选：通过筛选工具对破碎后的产品筛取其中一部分大小均匀的样品；三、加热：将筛选出的样品放入容器中，后将容器置于加热设备内进行脱碳处理，加热温度至900‑1000℃之间，保温30分钟以上；四、观察：将加热处理后的样品取出，冷却后与原样品对比Ti2O3的着色效果，若色泽恢复明显，可判断产品存在明显碳损伤，若色泽无明显变化，可判断产品产生不可恢复的过还原损伤；五、韧度测试：若存在碳损伤，则将高温脱碳处理后的样品与原样品以及正常的合格产品分别进行韧度测试对比，可以确定产品碳损伤和过还原损伤的程度；六、批量处理：若产品存在碳损伤问题，即可通过对问题产品在900‑1000℃范围内进行高温脱碳处理消除碳损伤问题。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋生，宋明飞，魏斌，赵德清，吴春建，
申请(专利权)人：雅宝研磨材苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32