CN101037337A - 一种微晶耐磨陶瓷球的制法 - Google Patents

Abstract

一种微晶耐磨陶瓷球的制法，属于研磨介质技术领域，其特征是，采用湿法球磨、喷雾造粒先制备超细粉体原料，然后采用滚动成型，最后经过烘干、烧成、抛光制得粒径为0.5－50mm的微晶耐磨陶瓷球。本发明的方法具有使用设备少、投资小、产量大、扩产容易等优点，同时，本发明制得的陶瓷球密度大、耐磨、性质稳定。

Description

一种微晶耐磨陶瓷球的制法

技术领域

本发明属于研磨介质技术领域，具体涉及一种高铝质或锆英石质的陶瓷球及其制法。

背景技术

陶瓷球因其具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀的特性，现作为研磨介质被广泛应用于陶瓷、电子、建材、新材料等领域。现有技术的陶瓷球通常采用等静压成型的方式制成，例如：《材料导报》2000年10月第14卷专辑  贾光耀、张伟儒等《低成本氧化锆研磨球的研制》公开了一种研磨介质的制法，采用湿法球磨及喷雾造粒制备超细粉体，然后在0.1～0.16GPa压力下采用冷等静压成型，最后经过高温烧成制备氧化锆研磨球，其公开的内容引用于此。

现有技术中的滚球成型方法，一般是将超细粉体原料泥浆挤出切断造粒，然后滚动成型，其存在的缺点是：1)该方法需要的设备多，一次性投入大；2)该方法操作复杂，且由于制得的种球粒径均一性不佳，导致滚动时间越长，陶瓷球的粒径差别越大，从而使本方法只适用于小粒径陶瓷球的制备，特别适用于小于8mm陶瓷球。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种微晶耐磨陶瓷球的制法，包括滚动成球工序，采用过筛制种球，然后滚动成球后经过烘干、烧成、磨光等工序制成用于研磨介质的陶瓷球；本发明的另一个目的是，采用本发明的方法，制备了两种密度大、硬度高，耐磨性好的高铝质和锆英石质的陶瓷球。

本发明具体采用如下的技术方案实现：

一种微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，本质上采用滚动成球的方法制备粒径为0.5-50mm的微晶耐磨陶瓷球。

所述的微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，包括如下步骤：

1)配料；

2)装磨，将原料球磨至粒度为0.5-2μm；

3)出磨，喷雾造粒，制得超细粉体；

4)滚动成球；

5)烘干；

6)烧成；

7)抛光，制得所述的微晶耐磨陶瓷球。

所述的滚动成球工序包括如下步骤：

1)种球的制备：将100重量份的超细粉体放入成球机，加入10～15重量份的水，搅拌混合均匀，过筛，制得粒径为0.1～0.3mm的种球；

2)球的滚制：向滚动成球机中加入种球，滚动成型时，按照超细粉体与水重量比1∶1向滚动成球机内连续加料；加料的速度一般与陶瓷球的粒径呈正比，即随着陶瓷球粒径的增大，加料、加水量要适量增加。

3)抛光：当陶瓷球滚动到规定尺寸后，加水自然磨光1～2h。

所述的烧成工序按照下列烧成曲线进行：

常温～300℃                                        50℃/h

300～1200℃                                        70～80℃/h

1200℃保温1～2小时

1200～1450℃                                       80～90℃/h

1450℃保温2～3小时

自然降温至300℃，出窑。

所述的配料工序是将下述重量份数的原料粉末混合均匀：

氧化铝粉                             85～95份

高岭土                               1～10份

碳酸氢钙                             1份

滑石粉                               1～3份

粘合剂                               0.05～0.1份。

所述的粘合剂是名称为PVA-99的商品。

按照上述配料工艺制得的微晶耐磨陶瓷球，由以下重量百分比的组分组成：

Al₂O₃                                92-99％

SiO₂                                  0.1-6％

MgO                                    0.8-1.8％

CaO                                    0.1-0.2％。

上述组分的微晶耐磨陶瓷球理化性质为：密度≥3.6g/cm³；晶粒大小为1.0-1.5μm；磨耗≤0.1g/Kg.h；莫氏硬度≥9；吸水率≤0.02％。

所述的配料工序是将下述重量份数的原料粉末混合均匀：

氧化锆粉                              90～98份

氧化钇粉                              1～10份

粘合剂                                0.05～0.1份。

所述的粘合剂是名称为PVA-99的商品。

按照上述配料工艺制得的微晶耐磨陶瓷球由以下重量百分比的组分组成：

CrO₂                        94-96％

YO₂                         3-5％

Al₂O₃                      0.3-1％。

上述组分微晶耐磨陶瓷球理化性质为：密度≥6g/cm³；晶粒大小为0.3-0.5μm；磨耗≤0.01g/Kg.h；H硬度≥1250；压碎强度≥15KN。

本发明所具有的有益效果在于：

1)与现有技术的成型方法相比，本发明的工艺简单，需要的设备少、一次性投资少，产量大且容易扩产；

2)本发明的方法适用范围大，能够用于粒径为0.5～50mm的陶瓷球的生产；

3)本发明制得的陶瓷球密度大，耐磨，且化学性质稳定；

具体实施方式

实施例1

1)配料：氧化铝粉85Kg，高岭土1Kg，碳酸氢钙1Kg滑石粉1Kg，粘合剂(PVA-99)0.05Kg；

2)按照现有技术，用湿法球磨的方法将原料球磨至粒度为1μm，出磨，喷雾造粒，制得超细粉体；

3)按照下列步骤滚动成球：a.种球的制备：将100Kg的超细粉体放入成球机，加入10Kg的水，搅拌混合均匀，过筛，制得粒径为0.1mm的种球；b.球的滚制：向滚动成球机中加入种球，滚动成型时，按照超细粉体与水重量比1∶1向滚动成球机内连续加料；滚动过程中不断检测成球的直径，滚动8～10h，就制得直径为0.5mm的陶瓷球；加水自然磨光1～2h。

5)烘干：在自然条件下将磨光的陶瓷球风干；

6)烧成工序，按照下列烧成曲线进行：窑炉内50℃/h的速度从常温升至300℃，然后以80℃/h升温至1200℃，保温1小时；然后以90℃/h升温至1450℃，保温2小时后，自然降温至300℃，出窑。

7)抛光，制得所述的微晶耐磨陶瓷球。

按照上述方法，制得的陶瓷球，由以下重量百分比的组分组成：

Al₂O₃                             92-99％

SiO₂                               0.1-6％

MgO                                 0.8-1.8％

CaO                                 0.1-0.2％。

其理化性质为：密度≥3.6g/cm³；晶粒大小为1.0-1.5μm；磨耗≤0.1g/Kg.h；莫氏硬度≥9；吸水率≤0.02％。

实施例2

1)配料：氧化锆粉90Kg，氧化钇粉1Kg，粘合剂(PVA-99)0.05Kg，将上述重量的原料混合均匀备用；

2)按照现有技术，用湿法球磨的方法将原料球磨至粒度为0.5μm，出磨，喷雾造粒，制得超细粉体；

3)按照下列步骤滚动成球：a.种球的制备：将100Kg的超细粉体放入成球机，加入15Kg的水，搅拌混合均匀，过筛，制得粒径为0.3mm的种球；b.球的滚制：向滚动成球机中加入种球，滚动成型时，按照超细粉体与水重量比1∶1向滚动成球机内连续加料；滚动过程中不断检测成球的直径，滚动30～35h，制得直径为50mm的陶瓷球；加水自然磨光1～2h。

5)烘干：在自然条件下风干；

6)烧成工序，按照下列烧成曲线进行：窑炉内50℃/h的速度从常温升至300℃，然后以80℃/h升温至1200℃，保温1小时；然后以90℃/h升温至1450℃，保温2小时后，自然降温至300℃，出窑。

7)抛光，制得所述的微晶耐磨陶瓷球。

按照上述方法，制得的陶瓷球，由以下重量百分比的组分组成：

CrO₂                   94-96％

YO₂                    3-5％

Al₂O₃                 0.3-1％。

上述的微晶耐磨陶瓷球理化性质为：密度≥6g/cm³；晶粒大小为0.3-0.5μm；磨耗≤0.01g/Kg.h；H硬度≥1250；压碎强度≥15KN。

实施例3-8

配料工序按照表1、2进行，其他同实施例1。

表1  实施例3-5配料表

原料名称	实施例3	实施例4	实施例5
				氧化铝粉，Kg	95	90	88
高岭土，Kg	3	6	8
				碳酸氢钙，Kg	1	1	1
滑石粉，Kg	1	2	3
				PVA-99，Kg	0.06	0.07	0.1

表2  实施例6-8配料表

原料名称	实施例6	实施例7	实施例8
				氧化锆粉，Kg	90	95	98
氧化钇粉，Kg	3	5	8
				PVA-99，Kg	0.06	0.08	0.1

本发明上述的实施例是对本发明的说明而不能限制本发明，在与本发明权利要求书相当的含义和范围内的任何改变和组合，都应认为是在权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，本质上采用滚动成球的方法制备粒径为0.5-50mm的微晶耐磨陶瓷球。

2.根据权利要求1所述的微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，包括如下步骤：

1)配料；

2)装磨，将原料球磨至粒度为0.5-2μm；

3)出磨，喷雾造粒，制得超细粉体；

4)滚动成球；

5)烘干；

6)烧成；

7)抛光，制得所述的微晶耐磨陶瓷球。

3.根据权利要求2所述的微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，滚动成球工序包括如下步骤：

1)种球的制备：将100重量份的超细粉体放入成球机，加入10～15重量份的水，搅拌混合均匀，过筛，制得粒径为0.1～0.3mm的种球；

2)球的滚制：向滚动成球机中加入种球，滚动成型时，按照超细粉体与水重量比1∶1向滚动成球机内连续加料；

3)抛光：当陶瓷球滚动到规定尺寸后，加水自然磨光1～2h。

4.根据权利要求3所述的微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是滚动时间为8～35h。

5.根据权利要求2所述的微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，配料工序是将下述重量份数的原料粉末混合均匀：

氧化铝粉              85～95份

高岭土                1～10份

碳酸氢钙              1份

滑石粉                1～3份

粘合剂                0.05～0.1份。

6.根据权利要求2所述的微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，配料工序是将下述重量份数的原料粉末混合均匀：

氧化锆粉             90～98份

氧化钇粉             1～10份

粘合剂               0.05～0.1份。

7.根据权利要求2所述的微晶耐磨陶瓷球的制法，其特征是，烧成工序按照以下烧成曲线进行：

常温～300℃                 50℃/h

300～1200℃                 70～80℃/h

1200℃保温1～2小时

1200～1450℃                80～90℃/h

1450℃保温2～3小时

自然降温至300℃，出窑。

8.按照权利要求5的制法制备的微晶耐磨陶瓷球，其特征是

a.所述的微晶耐磨陶瓷球由以下重量百分比的组分组成：

Al₂O₃                     92-99％

SiO₂                       0.1-6％

MgO                         0.8-1.8％

CaO                         0.1-0.2％

b.所述的微晶耐磨陶瓷球理化性质为：密度≥3.6g/cm³；晶粒大小为1.0-1.5μm；磨耗≤0.1g/Kg.h；莫氏硬度≥9；吸水率≤0.02％。

9.按照权利要求6的制法制备的微晶耐磨陶瓷球，其特征是

a.所述的微晶耐磨陶瓷球由以下重量百分比的组分组成：

CrO₂                       94-96％

YO₂                        3-5％

Al₂O₃                     0.3-1％。

b.所述的微晶耐磨陶瓷球理化性质为：密度≥6g/cm³；晶粒大小为0.3-0.5μm；磨耗≤0.01g/Kg.h；H硬度≥1250；压碎强度≥15KN。