鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及陶瓷珠的制備技術(shù)，具體涉及一種鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠及其制備工藝，所述的鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的成分配比為：ZrO2：35～75%，CeO2：5～20%；Al2O3：10～35%，CaO：5～15%，其他混合稀土：3%；鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠其晶粒大小為D50＜0.5μm，真密度4.2-6.0g/cm3，維氏硬度≥1050，壓碎強(qiáng)度≥800N，填充密度：3.3-3.7g/cm3。在鈰鋯珠中加入了部分的氧化鋁和氧化鈣，由此配方生產(chǎn)出來的鋯珠經(jīng)過拋光處理后表面光亮，而且生產(chǎn)出來的鋯珠圓整度特別好，最主要的還是由此配方生產(chǎn)出來的磨介非常耐磨，磨耗低，這樣大大的增加了磨介的使用壽命，提高了鋯珠的強(qiáng)度和研磨效率，并且節(jié)約了成本。
【專利說明】鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠及其制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷珠的制備技術(shù)，具體的涉及一種鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠及其制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]超細(xì)粉碎技術(shù)是實現(xiàn)粉末超細(xì)化的一種非常重要的工藝手段，該工藝易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，具有極高的商業(yè)價值。陶瓷研磨珠的產(chǎn)生是由于現(xiàn)代超細(xì)粉碎和分散技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，與傳統(tǒng)玻璃珠相比，具有極高的研磨效率和耐磨性，與金屬珠相比，具有很高的耐磨性，且不會污染被磨物料。
[0003]目前氧化物陶瓷研磨珠的種類繁多，性能各異，如
Y-TZP:主要化學(xué)成分=ZrO2:94.6%，Y2O3:5.2% ;密度:6.0g/cm3 ;堆密度 3.7 g/cm3 ;抗彎強(qiáng)度:900MPa ;莫氏硬度:8.5 ;耐磨性:5顆星。
[0004]Ce-TZP:主要化學(xué)成分=ZrO2:80%，CeO2:20% ;密度:6.2g/cm3 ;堆密度 3.7-3.9 g/cm3 ;抗彎強(qiáng)度:700MPa ;莫氏硬度:8.5 ;耐磨性:5顆星。
[0005]ZTA:主要化學(xué)成分=ZrO2:20%，Al2O3:80% ;密度:4.2g/cm3 ;堆密度 2.5 g/cm3 ;抗彎強(qiáng)度:450MPa ;莫氏硬度:9 ;耐磨性:5顆星。
[0006]電熔硅酸鋯:主要化學(xué)成分=ZrO2:68%, S12:32% ;密度:3.8g/cm3 ;堆密度2.3g/cm3 ;莫氏硬度:7-8 ;耐磨性:4顆星。
[0007]燒結(jié)硅酸鋯:主要化學(xué)成分=ZrO2:60-70%, Al2O3:28-32% ;密度:3.9g/cm3 ;堆密度
2.4 g/cm3 ;抗彎強(qiáng)度:300MPa ;莫氏硬度:7_8 ;耐磨性:4顆星。
[0008]復(fù)合珠:主要化學(xué)成分:Zr02:20-50%, Al2O3:20-50%, S12:20-50% ;密度:
3.0-3.8g/cm3 ;堆密度1.9-2.3 g/cm3 ;抗彎強(qiáng)度:220MPa ;莫氏硬度:7_8 ;耐磨性:4顆星。
[0009]Al2O3:主要化學(xué)成分=Al2O3:90-92% ;密度:3.6g/cm3 ;堆密度 2.2g/cm3 ;抗彎強(qiáng)度:280MPa ;莫氏硬度:9 ;耐磨性:4顆星。
[0010]莫來石:主要化學(xué)成分:A1203:65%, S12:35% ;密度:3.6-3.9g/cm3 ;堆密度 1.9 g/cm3 ;抗彎強(qiáng)度:200MPa ;莫氏硬度:7_8 ;耐磨性:3顆星。
[0011]但是在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，若配方中氧化鈰的含量較高，價格比較昂貴，并且生產(chǎn)出來的鈰鋯珠強(qiáng)度偏小，并且耐磨性不是很好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)度和研磨效率高且節(jié)約成本的鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠及其制備工藝。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠，所述的鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的成分配比為=ZrO2:35 ?75%, CeO2:5 ?20% ；A1203:10 ?35%, CaO:5 ?15%，其他混合稀土:3% ;鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠其晶粒大小為D50〈0.5um，真密度4.2-6.0 g/cm3，維氏硬度彡1050，壓碎強(qiáng)度彡 800N，填充密度:3.3-3.7 g/cm3。
[0014]鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的制備工藝，所述的制備工藝步驟如下:
(1)按照鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的成分配比稱取氧化鋯粉，氧化鈰粉，氧化鋁粉，氧化鈣，以及其他稀土進(jìn)行混合均勻，將混合粉料研磨至粒度D50〈0.5um以下，將研磨好的漿料通過噴霧干燥的方法制成超細(xì)粉體，超級粉體加膠水后在糖衣機(jī)中采用滾動成形的方法制得直徑為0.l-10mm的陶瓷珠；
(2)將步驟(1)中制得的陶瓷珠在燒結(jié)爐中燒結(jié)，先以50°C/h的速度從常溫升至250°C，保溫2h，再以60°C /h升溫至650°C，保溫2.5小時，再以80°C /h升溫至1050°C，保溫2小時，再以90°C /h升溫至1408°C，保溫3小時，然后自然冷卻，出窯；
(3)將步驟(2)只燒結(jié)好的陶瓷珠置入拋光機(jī)中，加水、氧化鋁粉以及氨水等進(jìn)行拋光，獲得表面光亮、耐磨且高強(qiáng)度的陶瓷珠，然后將陶瓷珠根據(jù)不同規(guī)格篩選出來備用。
[0015]進(jìn)一步地，所述的研磨為滾筒球磨或者沙磨。
[0016]作為優(yōu)選，所述的滾筒球磨條件為粉料和水的比例為1:1，研磨時間為36-50小時。
[0017]作為優(yōu)選，所述的砂磨條件為粉料和水的比列為3:2，研磨時間為3-5小時。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:在鈰鋯珠中加入了部分的氧化鋁和氧化鈣，由此配方生產(chǎn)出來的鋯珠經(jīng)過拋光處理后表面光亮，而且生產(chǎn)出來的鋯珠圓整度特別好，最主要的還是由此配方生產(chǎn)出來的磨介非常耐磨，磨耗低，這樣大大的增加了磨介的使用壽命，提高了鋯珠的強(qiáng)度和研磨效率，并且節(jié)約了成本。

【具體實施方式】
[0019]實施例1
稱取35份氧化鋯粉、18份氧化鈰粉、35份氧化鋁粉、15份氧化鈣粉、3份混合稀土，混合均勻，用濕法球磨方法加入與粉料比例為1:1的水，研磨時間為36-50小時得到粒徑D50〈0.5um的超細(xì)粉體漿料，采用噴霧干燥的方法制得超細(xì)粉體，在糖衣機(jī)中緩慢的加入比例為9:1的粉料以及膠水，不斷的攪拌均勻，然后采用滾動成形的方式制得直徑為0.l-10mm的陶瓷珠；
將成形好的陶瓷珠置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，先以50°C /h的速度從常溫升至250°C，保溫2h，再以60°C /h升溫至650 V，保溫2.5小時，再以80 V /h升溫至1050 V，保溫2小時，再以再以90°C /h升溫至1405°C，保溫3小時，然后自然冷卻，出窯。
[0020]自然冷卻的陶瓷珠置于拋光機(jī)中加入水、氧化鋁粉以及氨水等拋光所用的漿料進(jìn)行拋光，得到表面光亮且耐磨硬度高的陶瓷珠，最后，根據(jù)客戶的需求用篩選機(jī)選出不同規(guī)格的陶瓷珠。
[0021]理化性質(zhì):真密度4.2g/cm3，晶粒大小〈0.5um，維氏硬度彡1050，壓碎強(qiáng)度彡800N，填充密度:3.3 g/cm3。
[0022]實施例2
稱取40份氧化鋯粉、20份氧化鈰粉、30份氧化鋁粉、13份氧化鈣粉、3份混合稀土，混合均勻，用濕法球磨方法加入與粉料比例為1:1的水，研磨時間為36-50小時得到粒徑D50〈0.5um的超細(xì)粉體漿料，采用噴霧干燥的方法制得超細(xì)粉體，在糖衣機(jī)中緩慢的加入比例為10:1的粉料以及膠水，不斷的攪拌均勻，然后采用滾動成形的方式制得直徑為0.1-1Omm的陶瓷珠；
將成形好的陶瓷珠置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，先以50°C/h的速度從常溫升至250°C，保溫2h，再以60°C /h升溫至650°C，保溫2.5小時，再以80°C /h升溫至1050°C，保溫2小時，再以再以90°C /h升溫至1405°C，保溫3小時，然后自然冷卻，出窯。
[0023]自然冷卻的陶瓷珠置于拋光機(jī)中加入水、氧化鋁粉以及氨水等拋光所用的漿料進(jìn)行拋光，得到表面光亮且耐磨硬度高的陶瓷珠，最后，根據(jù)客戶的需求用篩選機(jī)選出不同規(guī)格的陶瓷珠。
[0024]理化性質(zhì):真密度4.5g/cm3，晶粒大小〈0.5um，維氏硬度彡1150，壓碎強(qiáng)度彡1000N，填充密度:3.4 g/cm3。
[0025]實施例3
稱取50份氧化鋯粉、5份氧化鈰粉、25份氧化鋁粉、12份氧化鈣粉、3份混合稀土，混合均勻，用濕法球磨方法加入與粉料比例為1:1的水，研磨時間為36-50小時得到粒徑D50〈0.5um的超細(xì)粉體漿料，采用噴霧干燥的方法制得超細(xì)粉體，在糖衣機(jī)中緩慢的加入比例為11:1的粉料以及膠水，不斷的攪拌均勻，然后采用滾動成形的方式制得直徑為0.1-1Omm的陶瓷珠；
將成形好的陶瓷珠置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，先以50°C /h的速度從常溫升至250°C，保溫2h，再以60°C /h升溫至650 V，保溫2.5小時，再以80 V /h升溫至1050 V，保溫2小時，再以再以90°C /h升溫至1405°C，保溫3小時，然后自然冷卻，出窯。
[0026]自然冷卻的陶瓷珠置于拋光機(jī)中加入水、氧化鋁粉以及氨水等拋光所用的漿料進(jìn)行拋光，得到表面光亮且耐磨硬度高的陶瓷珠，最后，根據(jù)客戶的需求用篩選機(jī)選出不同規(guī)格的陶瓷珠。
[0027]理化性質(zhì):真密度5.0g/cm3，晶粒大小〈0.5um，維氏硬度彡1200，壓碎強(qiáng)度彡1200N，填充密度:3.5 g/cm3。
[0028]實例4
稱取60份氧化鋯粉、12份氧化鈰粉、20份氧化鋁粉、6份氧化鈣粉、3份混合稀土，混合均勻，用沙磨方法加入與粉料比列為3:2的水，研磨時間為3-5小時得到粒徑D50〈0.5um的超細(xì)粉體漿料，采用噴霧干燥的方法制得超細(xì)粉體，在糖衣機(jī)中緩慢的加入比例為12:1的粉料以及膠水，不斷的攪拌均勻，然后采用滾動成形的方式制得直徑為0.1-1Omm的陶瓷珠;
將成形好的陶瓷珠置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，先以50°C/h的速度從常溫升至250°C，保溫2h，再以60°C /h升溫至650°C，保溫2.5小時，再以80°C /h升溫至1050°C，保溫2小時，再以再以90°C /h升溫至1405°C，保溫3小時，然后自然冷卻，出窯。
[0029]自然冷卻的陶瓷珠置于拋光機(jī)中加入水、氧化鋁粉以及氨水等拋光所用的漿料進(jìn)行拋光，得到表面光亮且耐磨硬度高的陶瓷珠，最后，根據(jù)客戶的需求用篩選機(jī)選出不同規(guī)格的陶瓷珠。
[0030]理化性質(zhì):真密度5.5g/cm3，晶粒大小<0.5um，維氏硬度彡1250，壓碎強(qiáng)度彡1500N,填充密度:3.6 g/cm3。
[0031]實施例5
稱取75份氧化鋯粉、10份氧化鈰粉、10份氧化鋁粉、5份氧化鈣粉、3份混合稀土，混合均勻，用沙磨方法加入與粉料比列為3:2的水，研磨時間為3-5小時得到粒徑D50〈0.5um的超細(xì)粉體漿料，采用噴霧干燥的方法制得超細(xì)粉體，在糖衣機(jī)中緩慢的加入比例為13:1粉料以及膠水，不斷的攪拌均勻，然后采用滾動成形的方式制得直徑為0.l-10mm的陶瓷珠；將成形好的陶瓷珠置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，先以50°C /h的速度從常溫升至250°C，保溫2h，再以60°C /h升溫至650 V，保溫2.5小時，再以80 V /h升溫至1050 V，保溫2小時，再以再以90°C /h升溫至1405°C，保溫3小時，然后自然冷卻，出窯。
[0032]自然冷卻的陶瓷珠置于拋光機(jī)中加入水、氧化鋁粉以及氨水等拋光所用的漿料進(jìn)行拋光，得到表面光亮且耐磨硬度高的陶瓷珠，最后，根據(jù)客戶的需求用篩選機(jī)選出不同規(guī)格的陶瓷珠。
[0033]理化性質(zhì):真密度6.0g/cm3,晶粒大小〈0.5um,維氏硬度彡1300，壓碎強(qiáng)度彡 1600N，填充密度:3.7g/cm3。
[0034]上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不能理解為對本發(fā)明準(zhǔn)許范圍的限制，凡根據(jù)本發(fā)明做出的變形和改進(jìn)，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠，其特征在于所述的鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的成分配比為:21~02:35?75%，0602:5?20% ；八1203:10?35%，0^0:5?15%，其他混合稀土:3% ；鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠其晶粒大小為05(^0.5皿，真密度4.2-6.0 ^/挪3，維氏硬度彡1050，壓碎強(qiáng)度彡8001填充密度:3.3-3.7 8八1113。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的制備工藝，其特征在于所述的制備工藝步驟如下: (1)按照鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的成分配比稱取氧化鋯粉，氧化鈰粉，氧化鋁粉，氧化鈣，以及其他稀土進(jìn)行混合均勻，將混合粉料研磨至粒度05(^0.511.11以下，將研磨好的漿料通過噴霧干燥的方法制成超細(xì)粉體，超級粉體加水濕潤后在造球機(jī)中采用滾動成形的方法制得直徑為0.1-10111111的陶瓷珠； (2)將步驟(1)中制得的陶瓷珠在燒結(jié)爐中燒結(jié)，先以501/11的速度從常溫升至25000，保溫2卜，再以601 /卜升溫至6501，保溫2.5小時，再以801 /卜升溫至10501，保溫2小時，再以901 /11升溫至14081，保溫3小時，然后自然冷卻，出窯； (3)將步驟(2)只燒結(jié)好的陶瓷珠置入拋光機(jī)中，加水、氧化鋁粉以及氨水等進(jìn)行拋光，獲得表面光亮、耐磨且高強(qiáng)度的陶瓷珠，然后將陶瓷珠根據(jù)不同規(guī)格篩選出來備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的制備工藝，其特征在于所述的研磨為滾筒球磨或者沙磨。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的制備工藝，其特征在于所述的滾筒球磨條件為粉料和水的比例為1:1，研磨時間為36-50小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋯鈰鋁復(fù)合陶瓷珠的制備工藝，其特征在于所述的砂磨條件為粉料和水的比列為3:2，研磨時間為3-5小時。
【文檔編號】C04B35/622GK104311005SQ201410531563
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】羅永義, 張珂, 張鋒 申請人:浙江金琨鋯業(yè)有限公司