專利名稱：一種復合陶瓷磨盤及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬無機非金屬材料(陶瓷)領域，具體是一種應用于高速旋轉狀態(tài)下使用
的復合陶瓷磨盤及其制造方法。
背景技術：
目前應用于化工領域的旋轉磨盤，其工作環(huán)境是在帶有粗細不均顆粒的濃稠液體 里進行高速旋轉運動，所以要求磨盤具有很強的耐磨損性和耐腐蝕性。目前旋轉磨盤一般 采用不銹鋼和高鉻鑄鐵材料制作，其耐磨性能、耐腐蝕性能較差，存在使用壽命短、易磨損 和易腐蝕的缺陷，并會給產品帶來二次污染，雖然也有一些復合材料用于制作磨機磨盤，但 未達到良好的使用效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種應用于高速旋轉狀態(tài)下具有高強度、高韌
性、高硬度和高耐腐性的復合陶瓷磨盤及其制造方法。 本發(fā)明的一種復合陶瓷磨盤，其特征在于由組份為 3mol % Y203穩(wěn)定的四方多晶Zr028 5 90wt % A1203 4 8wt% Ce203穩(wěn)定的四方多晶Zr02 4 6wt % Cr203 2 5wt%， 組成的復合陶瓷磨盤。 制造上述復合陶瓷磨盤的方法，其特征是以納米級3mol% &03穩(wěn)定的四方多晶 Zr(^、納米級Al^、納米級Ce203穩(wěn)定的四方多晶Zr02以及亞微米級Cr203為原料，按如下重 量百分比 3mol% Y203穩(wěn)定的四方多晶Zr028 5 90wt%
A1203 4 8wt%
Ce203穩(wěn)定的四方多晶Zr02 4 6wt % Cr203 2 5wt%， 經配料、球磨、造粒、成型、素坯加工、高溫燒結、精密磨加工獲得制品，其中燒結溫 度范圍為1480 1550。C，保溫時間2 4小時。 所述的球磨最佳工藝是將配好的粉料放入球磨機，加入氧化鋯研磨球和水，粉料、 鋯球、水的重量比例為1 : 1.8 2. 0 : 0. 25 0. 3，此外加入粉料重量0. 1 0. 2%的聚 乙烯醇作為粘結劑，球磨12 16小時。 所述造?？刹捎脟婌F造粒，粒徑控制在20 30 ii m為宜。 所述成型可采用先干壓成型，壓力95 105MPa ;后冷等靜壓成型，壓力130
160MPa，得到陶瓷素坯的密度易達到60 65%。 所述素坯加工包括開槽、打空和邊角修整加工。
所述精密磨加工包括雙面平面加工、槽口深度加工和通孔加工。本發(fā)明采用納米級顆粒3Y-TZP(3mol% &03穩(wěn)定的四方多晶Zr02)為基體，添加納
米級顆粒Al203、Ce-Zr02 (Ce203穩(wěn)定的四方多晶Zr02)以及亞微米級顆粒Cr203，通過成型、高
溫燒結、精密加工，獲得高強度、高韌性、高硬度和耐腐性強的高性能陶瓷材料，從而大大提
高旋轉磨盤壽命，解決了因磨盤磨損給產品帶來的污染問題。
具體實施方式

實施例1 分別稱取26. 4公斤3Y-TZP粉(平均粒徑為100nm) 、 1. 5公斤納米級A1203粉、1. 2 公斤納米級Ce-Zr02粉和0. 9公斤亞微米級Cr203粉。放入球磨罐里，加入直徑為8 10mm 的氧化鋯研磨球55公斤，加入水8公斤，再加入聚乙烯醇300克，球磨10小時，得到分散均 勻的陶瓷料漿。置于噴霧干燥塔內，進行噴霧造粒，得到細小呈球形顆粒狀的造粒粉。再稱 取1/6重量該粉料倒入金屬模具內，進行干壓成型，成型壓力為lOOMPa，保壓4秒鐘，然后緩 慢脫模，即可得到有一定強度和形狀的陶瓷磨盤素坯。再將磨盤素坯放入橡膠軟模套，放入 冷等靜壓機內進行壓制，壓力為150MPa，得到更加致密和強度更高的磨盤素坯，使用機床對 磨盤素坯進行開槽、打空、及邊角進行修整，以便符合圖紙要求。然后放入以硅鉬棒為發(fā)熱 體的高溫窯爐內進行燒結，升溫總長48小時，最高點152(TC，并保溫2小時，再隨爐冷卻至 室溫。對燒結后的陶瓷磨盤采用金鋼石砂輪進行精度較高和光潔度較高的研磨加工，主要 包括雙面平面加工和槽口深度加工以及通孔加工，得到高性能復合陶瓷磨盤。產品抗彎強 度為1280MPa，斷裂韌性為12. 2MPa 1111/2，維氏硬度為14. lGPa
實施例2 分別稱取25. 8公斤3Y-TZP粉(平均粒徑為100nm) 、 1. 8公斤納米級A1203粉、1. 5 公斤納米級Ce-Zr02粉和0. 9公斤亞微米級Cr203粉。放入球磨罐里，加入直徑為8 10mm 的氧化鋯研磨球55公斤，加入水8公斤，再加入聚乙烯醇300克，球磨10小時，得到分散均 勻的陶瓷料漿。置于噴霧干燥塔內，進行噴霧造粒，得到細小呈球形顆粒狀的造粒粉。再稱 取1/6重量該粉料倒入金屬模具內，進行干壓成型，成型壓力為lOOMPa，保壓4秒鐘，然后緩 慢脫模，即可得到有一定強度和形狀的陶瓷磨盤素坯。再將磨盤素坯放入橡膠軟模套，放入 冷等靜壓機內進行壓制，壓力為150MPa，得到更加致密和強度更高的磨盤坯體，然后放入以 硅鉬棒為發(fā)熱體的高溫窯爐內進行燒結，升溫總長48小時，最高點1530°C ，并保溫2. 5小 時，再隨爐冷卻至室溫。對燒結后的陶瓷磨盤采用金鋼石砂輪進行精度較高和光潔度較高 的研磨加工，主要包括雙面平面加工和槽口深度加工以及通孔加工，得到高性能復合陶瓷 磨盤。產品抗彎強度為1290MPa，斷裂韌性為13. 2MPa 1111/2，維氏硬度為13. lGPa。
權利要求
一種復合陶瓷磨盤，其特征在于由組份為3mol％Y2O3穩(wěn)定的四方多晶ZrO2 85～90wt％Al2O3 4～8wt％Ce2O3穩(wěn)定的四方多晶ZrO2 4～6wt％Cr2O3 2～5wt％組成的復合陶瓷磨盤。
2. —種制造權利要求1所述復合陶瓷磨盤的方法，其特征在于以納米級3mol% Y203 穩(wěn)定的四方多晶Zr(^、納米級Al^、納米級Ce203穩(wěn)定的四方多晶Zr02以及亞微米級Cr203 為原料，按如下重量百分比3mo 1 % Y203穩(wěn)定的四方多晶Zr02 8 5 90wt % A1203 4 8wt% Ce203穩(wěn)定的四方多晶Zr02 4 6wt %Cr20 2 5wt%，經配料、球磨、造粒、成型、素坯加工、高溫燒結、精密磨加工獲得制品，其中燒結溫度 為1480 1550。C，保溫時間2 4小時。
3. 根據權利要求2所述的復合陶瓷磨盤的制造方法，其特征在于所述的球磨是將 配好的粉料放入球磨機，加入氧化鋯研磨球和水，粉料、鋯球、水的重量比例為1 : 1.8 2. 0 : 0. 25 0. 3，此外加入0. 1 0. 2%粉料重量的聚乙烯醇作為粘結劑，球磨12 16 小時。
4. 根據權利要求2所述的復合陶瓷磨盤的制造方法，其特征在于所述造粒采用噴霧 造粒，粒徑為20 30iim。
5. 根據權利要求2所述的復合陶瓷磨盤的制造方法，其特征在于所述成型采用先干 壓成型，壓力95 105MPa ;然后冷等靜壓成型，壓力130 160MPa，得到陶瓷素坯的密度為 60% 65%。
6. 根據權利要求2所述的復合陶瓷磨盤的制造方法，其特征在于所述素坯加工包括 開槽、打空和邊角修整加工。
7. 根據權利要求2所述的復合陶瓷磨盤的制造方法，其特征在于所述精密磨加工包 括雙面平面加工、槽口深度加工和通孔加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復合陶瓷磨盤及其制造方法，采用納米級3Y-TZP(3mol％Y2O3穩(wěn)定的四方多晶ZrO2)為基體，添加納米級Al2O3、Ce-ZrO2(Ce2O3穩(wěn)定的四方多晶ZrO2)以及亞微米級Cr2O3，經過球磨、造粒、成型、素坯加工、高溫燒結、精密磨加工獲得復合陶瓷磨盤產品，其燒成溫度范圍為1480-1550℃，保溫時間2-4小時，本發(fā)明獲得的產品具有高強度、高韌性、高硬度和耐腐性強等特點，可廣泛應用于化工領域中高速旋轉狀態(tài)下使用的磨盤材料。
文檔編號C04B35/48GK101698599SQ20091018643
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權日2009年11月5日
發(fā)明者曾興華, 曾國華, 謝志鵬 申請人:景德鎮(zhèn)市新紀元精密陶瓷有限公司