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CN103525366A - 一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法 - Google Patents

一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法 Download PDF

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CN103525366A
CN103525366A CN201310443506.5A CN201310443506A CN103525366A CN 103525366 A CN103525366 A CN 103525366A CN 201310443506 A CN201310443506 A CN 201310443506A CN 103525366 A CN103525366 A CN 103525366A
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CN
China
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ball
zirconia
alumina
aluminum oxide
nucleocapsid structure
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CN201310443506.5A
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Inventor
莫雪魁
宋锡滨
张兵
张曦
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Shandong Sinocera Functional Material Co Ltd
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Shandong Sinocera Functional Material Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,选择氧化铝粉体、有机溶剂、粘结剂,按照一定比例混合均匀;研磨机填充一定量的氧化锆研磨球;氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物通过研磨机研磨,氧化铝粉体均匀地覆盖在氧化锆研磨球的表面,然后将研磨球烘干,排除溶剂;高温烧结,抛光,即可制成氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球,本发明制成的氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球,比同型号的氧化铝研磨球堆积密度高40%以上,能有效提高研磨效率,显著降低氧化铝粉体分散时的杂质引入。

Description

一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法
技术领域
本发明涉及一种材料制造方法,尤其是一种氧化锆-氧化铝核壳结构的材料制造方法。
背景技术
目前,氧化锆和氧化铝材质的研磨球各有特点,氧化锆陶瓷烧结后密度在6.0g/cm3以上,堆积密度大约为3.2~4.0g/cm3,相比之下氧化铝陶瓷的烧结后密度大约为3.9 g/cm3,堆积密度大约为2.0~2.5g/cm3。在应用到陶瓷粉体的研磨分散时,氧化锆研磨球通常具有更高的研磨效率。而另一方面,涉及氧化铝透明陶瓷等应用领域时,对氧化铝粉体的纯度要求非常高,一般会要求在99.99%以上。α-氧化铝粉体在生产过程中通常会产生团聚或颗粒粘连现象,特别是粉体到纳米级时,非常难分散。如果使用氧化锆研磨球,研磨效果较好,但会在研磨过程中引入锆、钇等杂质,降低纳米氧化铝粉体的纯度;如果使用氧化铝研磨球,研磨效率会较低,需要很长时间的研磨,研磨效率较低。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,比同型号的氧化铝研磨球堆积密度高40%以上,能有效提高研磨效率。
本发明所采用的技术方案是:
一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,包括下列步骤:
1)选择氧化铝粉体、有机溶剂、粘结剂,按照一定比例混合均匀;
2)在研磨机研磨腔内填充一定量的氧化锆研磨球;
3)将氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物通过高速运行的研磨机,待氧化铝均匀地覆盖在氧化锆研磨球的表面,然后将研磨球烘干,排除溶剂;
4)将烘干后的研磨球进行高温烧结;
5)将研磨球抛光,形成氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球成品。
步骤1)中所述的的氧化铝粉体平均粒径为30—200nm,晶相为α相。所述的醇类为乙醇或异丙醇。
所述的有机溶剂为常温下呈液体的醇类,氧化锆研磨球与醇的重量比为1~4,氧化铝粉体和氧化锆球的重量比需要满足以下关系:
1.65h/R≤W2/W1≤1.95h/R
W2—氧化铝粉体质量,g; W1—氧化锆球重量,g;
h—烧结后的壳厚度,cm; R—氧化锆球的半径,cm。
所述的粘结剂为聚乙二醇或聚乙烯醇,按氧化铝重量计,粘合剂用量为≤1.0wt%。
步骤2)中所述的研磨机,是可填充氧化锆球的篮式磨机、行星磨、罐磨机、球磨机的一种,氧化锆研磨球的体积填充量为≤60%。
步骤3)中所述研磨机的研磨线速度为1—5m/s;氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物的研磨时间为0.5—5小时。
步骤4)所述的高温烧结温度为1500±50℃,升温速率≤3℃/min,保温烧结时间为2—6小时。
与现有技术相比,本发明的优点是:氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球比同型号的氧化铝研磨堆积球密度高40%以上,在同等研磨线速度下可大幅度缩短研磨分散时间,显著提高分散效率,适用于研磨高粘度、强团聚的物质。特别是针对高纯氧化铝粉体的研磨时,可显著提高粉体的纯度。制造工艺过程简单,当核壳结构的研磨球表面氧化铝磨损严重时,可以用本发明提供的方法对其进行修复处理,将氧化锆研磨球进行回收利用。
具体实施方式
实施例一:取粒径约100nm,比表面积=13.5m2/g的α相氧化铝粉体100g、聚乙二醇(PEG-400)0.8g和500g乙醇混合均匀形成浑浊浆料,倒入行星磨罐中,加入直径0.3mm的氧化锆研磨球200g,设定转速为320rpm,研磨3小时,液相变清后,用滤网过滤出研磨球,然后在烘箱中与60℃下烘干3h。然后将烘干后的研磨球于1500℃下煅烧2h,升温速率为1.5℃/min。将煅烧后的研磨球进行抛光后即可得到核壳结构的氧化锆-氧化铝研磨球,氧化铝壳厚度约80微米。
实施例二:取粒径约200nm,比表面积=8.12m2/g的α相氧化铝粉体100g、聚乙烯醇(PVA1799)0.3g和400g异丙醇混合均匀形成浑浊浆料,倒入行星磨罐中,加入直径0.8mm的氧化锆研磨球200g,设定转速为240rpm,研磨4小时,液相变清后,用滤网过滤出研磨球,然后在烘箱中与70℃下烘干4h。然后将烘干后的研磨球于1550℃下煅烧6h,升温速率为3℃/min。将煅烧后的研磨球进行抛光后即可得到核壳结构的氧化锆-氧化铝研磨球,氧化铝壳厚度约100微米。
实施例三:取粒径约60nm,比表面积=17.46m2/g的α相氧化铝粉体5kg、聚乙二醇(PEG400)30g和20kg乙醇混合均匀形成浑浊浆料,倒入50L的球磨机球磨罐中,再加入直径2.0mm的氧化锆研磨球8kg,密封后,设定转速为110rpm,研磨5小时,液相变清后,用滤网过滤出研磨球,然后在烘箱中与70℃下烘干4h。然后将烘干后的研磨球于1450℃下煅烧6h,升温速率为3℃/min。将煅烧后的研磨球进行抛光后即可得到核壳结构的氧化锆-氧化铝研磨球,氧化铝壳厚度约330微米。

Claims (8)

1.一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于包括下列步骤:
1)选择氧化铝粉体、有机溶剂、粘结剂,按照一定比例混合均匀;
2)在研磨机研磨腔内填充一定量的氧化锆研磨球;
3)将氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物通过高速运行的研磨机,待氧化铝均匀地覆盖在氧化锆研磨球的表面,然后将研磨球烘干,排除溶剂;
4)将烘干后的研磨球进行高温烧结;
5)将研磨球抛光,形成氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球成品。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于步骤1)中所述的的氧化铝粉体平均粒径为30—200nm,晶相为α相。
3.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于步骤1)中所述的有机溶剂为常温下呈液体的醇类,氧化锆研磨球与醇的重量比为1~4,氧化铝粉体和氧化锆球的重量比需要满足以下关系:
1.65h/R≤W2/W1≤1.95h/R
W2—氧化铝粉体质量,g;  W1—氧化锆球重量,g;
h—烧结后的壳厚度,cm;  R—氧化锆球的半径,cm。
4.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于步骤1)所述的粘结剂为聚乙二醇或聚乙烯醇,按氧化铝重量计,粘合剂用量为≤1.0wt%。
5.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于步骤2)中所述的研磨机,是可填充氧化锆球的篮式磨机、行星磨、罐磨机、球磨机的一种,氧化锆研磨球的体积填充量为≤60%。
6.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于步骤3)中所述研磨机的研磨线速度为1—5m/s;氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物的研磨时间为0.5—5小时。
7.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于步骤4)所述的高温烧结温度为1500±50℃,升温速率≤3℃/min,保温烧结时间为2—6小时。
8.根据权利要求1或3所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法,其特征在于步骤1)中所述的醇类为乙醇或异丙醇。
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