专利名称：一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法
技术领域：
本发明具体涉及一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法。
背景技术：
氧化锆陶瓷研磨球在球磨、振动磨、行星磨和搅拌磨等磨机中被广泛采用当作研磨介，其具有硬度大、磨损率小、使用寿命长、可大幅减少研磨原料的污染、能够很好地保证产品质量；同时氧化锆材料密度大，用做研磨介质时撞击能量强，可大大提高研磨分散效率，可有效缩短研磨时间；其良好的化学稳定性决定了其耐腐蚀性，可以在酸性和碱性介质中使用。但是目前氧化锆陶瓷研磨球受原材料涨价的影响，价格非常昂贵，目前为250-300元/kg，这大大制约了氧化锆陶瓷研磨球的应用和推广。
发明内容
本发明的目的在于解决目前氧化锆陶瓷研磨介质价格昂贵的缺陷，提供一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法。其利用锆英砂为主原料，大幅降低成本，完全可以替代氧化锆陶瓷研磨介质来使用。本发明是通过以下技术方案来实现的即一种硅酸锆陶瓷研磨介质，其特征在各原料组分的重量百分比如下锆英砂60 % 65 % ；氧化铝6% 13%;娃微粉6% 10% ；滑石4% 8%;二氧化钛2 % 4 % ；高岭土10% 12%;稳定剂I % 2%。作为本发明的一个优选方案稳定剂为氧化钇或氧化铈。作为本发明的一个优选方案研磨介质的化学成分中Zr02+Hf02的百分比为40% 45%，SiO2的百分比为35% 40%。一种硅酸锆陶瓷研磨介质的制备方法，其特征在于步骤如下I)将锆英砂、氧化铝、硅微粉、滑石、二氧化钛、高岭土湿法混合，水份控制在30% 35%，研磨至 D90 < 2μπι ；2)加入稳定剂后放置2 4h ;3)将研磨好的料浆，通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80%以上；4)滚动成型，保证其生坯强度不低于2. 8g/cm3 ；5)干燥，在温度100°C以下干燥，使干燥后的坯体水分小于O. 5% ;6)抑晶烧结，烧结温度为1300-1350°C，保温时间< lh，以后强制冷却，使其在1-1. 5h内降至1000°C以下。
抑晶烧结是在保证烧结的前提下通过在较低的温度下烧结，同时快速降温，保证其晶粒保持在微晶状态，晶粒尺寸通过SEM电镜分析，其尺寸在< I μ m,晶粒尺寸小保证其有良好的耐磨性。利用本发明制备的研磨介质，其产品性能如下密度3.7-4. 2g/cm3杨氏模量80-100GPa显微硬度>700HV主要化学成分Zr02+Hf02:40-45% SiO2 :35-40%。本发明具有成本低、硬度高、磨损率低的优点。使用本发明制作的研磨介质，完全可以替代氧化锆陶瓷研磨介质，但是其价格只有氧化锆陶瓷研磨介质的1/5左右(氧化锆陶瓷价格为250-300元/kg，硅酸锆陶瓷约为50-80元/kg)。使用本发明可以生产高耐磨的小规格研磨介质。
具体实施例方式实施例1本实施例中各原料组分的重量百分比如下锆英砂60. 00%;氧化铝13. 00%;高岭土10. 00%;滑石4. 00%;硅微粉10. 00%;氧化钛2. 00%;氧化钇1. 00%。其中氧化钇为稳定剂。本实施例的制备方法，步骤如下I)将锆英砂、氧化铝、硅微粉、滑石、二氧化钛、高岭土湿法混合，水份控制在35 %,研磨至 D90 < 2 μ m ；2)加入稳定剂后放置4h ；3)将研磨好的料浆，通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80%以上；4)滚动成型，保证其生坯强度不低于2. 8g/cm3 ；5)干燥，在温度100°C以下干燥，使干燥后的坯体水分小于O. 5% ;6)抑晶烧结，快烧保温时间< lh，烧结温度为1300°C 1350°C，烧结完毕以后强制冷却，使其在I 1. 5h内降至1000°C以下。抑晶烧结是在保证烧结的前提下通过在较低的温度下烧结，同时快速降温，保证其晶粒保持在微晶状态，晶粒尺寸通过SEM电镜分析，其尺寸在< I μ m,晶粒尺寸小保证其有良好的耐磨性。利用本实施例制备的研磨介质，其产品性能如下密度3.7g/cm3
杨氏模量80GPa显微硬度7OOHV主要化学成分Zr02+Hf02:40%Si02:36%。实施例2本实施例中各原料组分的重量百分比如下锆英砂62· 00%;
氧化铝10. 00%;高岭土11. 00%;滑石6. 00%;硅微粉8. 00%;氧化钛2. 00%;氧化铈1. 00%。其中氧化钇(或者氧化铈)为稳定剂。本实施例的制备方法，步骤如下I)将锆英砂、氧化铝、硅微粉、滑石、二氧化钛、高岭土湿法混合，水份控制在30% 35%，研磨至 D90 < 2μπι ；2)加入稳定剂后放置2 4h ;3)将研磨好的料浆，通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80%以上；4)滚动成型，保证其生坯强度不低于2. 8g/cm3 ；5)干燥，在温度100°C以下干燥，使干燥后的坯体水分小于O. 5% ;6)抑晶烧结，快烧保温时间< lh，烧结温度为1300°C 1350°C，烧结完毕以后强制冷却，使其在I 1. 5h内降至1000°C以下。抑晶烧结是在保证烧结的前提下通过在较低的温度下烧结，同时快速降温，保证其晶粒保持在微晶状态，晶粒尺寸通过SEM电镜分析，其尺寸在< I μ m,晶粒尺寸小保证其有良好的耐磨性。利用本实施例制备的研磨介质，其产品性能如下密度3.9g/cm3 ；杨氏模量90GPa；显微硬度720HV；主要化学成分Zr02+Hf0241% ；SiO2 :37%。实施例3本实施例中各原料组分的重量百分比如下锆英砂65· 00%;氧化铝6. 00%;高岭土12. 00%;滑石8. 00%;硅微粉6. 00%;
氧化钛2. 00%;氧化钇1. 00%。其中氧化钇(或者)为稳定剂。本实施例的制备方法，步骤如下I)将锆英砂、氧化铝、硅微粉、滑石、二氧化钛、高岭土湿法混合，水份控制在30% 35%，研磨至 D90 < 2μπι ； 2)加入稳定剂后放置2 4h ;3)将研磨好的料浆，通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80%以上；4)滚动成型，保证其生坯强度不低于2. 8g/cm3 ；5)干燥，在温度100°C以下干燥，使干燥后的坯体水分小于O. 5% ;6)抑晶烧结，快烧保温时间< lh，烧结温度为1300°C 1350°C，烧结完毕以后强制冷却，使其在I 1. 5h内降至1000°C以下。抑晶烧结是在保证烧结的前提下通过在较低的温度下烧结，同时快速降温，保证其晶粒保持在微晶状态，晶粒尺寸通过SEM电镜分析，其尺寸在< I μ m,晶粒尺寸小保证其有良好的耐磨性。利用本实施例制备的研磨介质，其产品性能如下密度3.9g/cm3杨氏模量90GPa显微硬度72OHV主要化学成分Zr02+HfO2:42%SiO2 38%o本发明实施例中的磨损率检测方法如下称取500g左右制品(Wl)，置于IOOOml刚玉质研磨罐，500g水，以550转/分中旋转8小时，取出烘干，称重(W2)，则磨损率为(Wl-W2)/fflX100%o
权利要求
1.一种硅酸锆陶瓷研磨介质，其特征在各原料组分的重量百分比如下 错英砂 60% 65% ； 氧化铝 6% 13% ； 硅微粉 6% 10% ； 滑石 4% 8%; 二氧化钛2 0Z0 4 0Z0 ; 高岭土 10% 12% ； 稳定剂
2.根据权利要求1所述的一种硅酸锆陶瓷研磨介质，其特征在于稳定剂为氧化钇或氧化铺。
3.根据权利要求1所述的一种硅酸锆陶瓷研磨介质，其特征在于研磨介质的化学成分中Zr02+Hf02的百分比为40% 45%，SiO2的百分比为35% 40%。
4.一种硅酸锆陶瓷研磨介质的制备方法，其特征在于步骤如下 1)将锆英砂、氧化铝、硅微粉、滑石、二氧化钛、高岭土湿法混合，水份控制在30% .35 %,研磨至 D90 < 2 μ m ； 2)加入稳定剂后放置2 4h; 3)将研磨好的料浆，通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80%以上； 4)滚动成型，保证其生坯强度不低于2.8g/cm3 ； 5)干燥，在温度100°C以下干燥，使干燥后的坯体水分小于O.5% ； 6)抑晶烧结，烧结温度为1300-1350°C，保温时间<lh，以后强制冷却，使其在1_1. 5h内降至1000°C以下。
全文摘要
本发明具体涉及一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法，研磨介质的特征在各原料组分的重量百分比如下锆英砂60％～65％；氧化铝6％～13％；硅微粉6％～10％；滑石4％～8％；二氧化钛2％～4％；高岭土10％～12％；稳定剂1％～2％，制备方法的步骤如下1)将各原料湿法混合，水份控制在30％～35％，研磨至D90＜2μm；2)加入稳定剂后放置2～4h；3)料浆通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80％以上；4)滚动成型；5)干燥；6)抑晶烧结，保温时间＜1h，以后强制冷却，使其在1-1.5h内降至1000℃以下。本发明具有成本低、硬度高、磨损率低的优点。
文档编号C04B35/16GK103011787SQ201210555149
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者刘永胜 申请人:淄博和润研磨材料科技有限公司