耐磨锆铝复合球及其制备方法与流程

文档序号:11170023阅读:1058来源:国知局

本发明属于研磨介质技术领域,具体涉及一种耐磨锆铝复合球及其制备方法。



背景技术:

研磨介质球因其具有高强度、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。现有技术的陶瓷耐磨球一般使用氧化铝粉和铝矾土两种原料制成,采用湿法球磨及喷雾造粒制备超细粉体,然后在35~40mpa压力下采用冷等静压成型,最后经过高温烧成制备氧化铝研磨球,氧化铝制品铝含量达到90%以上,产品处于较高档次,但此工艺存在成本高、烧成温度高、耗能高等缺点;铝矾土制品铝含量较低,一般在70%左右,属于低档耐磨介质一般用于陶瓷坯体的研磨,成本低,但具有颜色黄、比重低、磨耗大,不能使用于釉料的研磨等缺点。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种耐磨锆铝复合球,密度大,耐磨,颜色白,成本低,既能适用于釉料的研磨,又能适用坯体的研磨,且化学性质稳定;本发明还提供其制备方法。

本发明所述的耐磨锆铝复合球,配料的重量份数组成为:

制备得到耐磨锆铝复合球的粒径为30-70mm。

粘合剂为安徽皖维高新材料股份有限公司生产的pva17-99(h)

氢氧化铝球优选采用煅烧后的化工填料球,主要成分是al2o3,氢氧化铝球粒径3-6mm。

分散剂为分散剂为分散剂4050,优选山东寿光三德公司生产。

本发明制得的泥浆研磨时容易发生絮凝,无法从磨中放出,采用减水剂、泡花碱、偏硅酸钠、腐殖酸钠、三聚磷酸酸钠等解胶剂和分散剂都达不到生产要求,而采用本发明分散剂4050解决了此问题。

废陶瓷辊棒粒径3-8mm。

白云石、氧化锆、氧化铝粉、碳酸钡和高岭土的粒径均小于200目。

高岭土为市购,主要成分为al2o3、sio2和h2o;煅烧滑石、白云石、碳酸钡、氧化锆和柠檬酸均是普通化工原料;废陶瓷辊棒是建陶企业的副产品。

所述的耐磨锆铝复合球的化学重量份数组成为:

本发明所述的耐磨锆铝复合球的制备方法,包括以下步骤:

(1)将氢氧化铝球、氧化铝粉、氧化锆、废陶瓷辊棒、高岭土、白云石、煅烧滑石、碳酸钡、柠檬酸和水混合后球磨至粒度d90小于10μm得到泥浆,将泥浆充分搅拌后打入二次磨中,研磨至d90<5.5μm;

(2)将粘合剂和水加热至无悬浮物,然后加入到步骤(1)得到的物质中,再进行球磨1.5-2小时,再加入分散剂,继续研磨15-30分钟,将继续研磨后得到的物质放入二次泥浆池中搅拌调浆;

(3)将步骤(2)得到的物质造粒,制得粒径0.1-0.5mm的造粒粉;

(3)造粒粉输送至等静压机料仓,压制成型;

(4)将压制成型的球坯烘干,烘干时间不少于6小时;

(5)烧成:使用隧道窑进行烧成,将窑车顶进窑洞控制在4小时达到300℃,8小时达到600℃,16小时达到1200℃,保温3-4小时;20小时达到1400℃,保温8小时;然后在1小时内降温至800℃,出窑,得到产品。

其中:步骤(1)中先球磨至粒度d90小于10μm得到泥浆,然后将泥浆研磨至d90<5.5μm;产品越细,比重越高,磨耗越低。

步骤(1)中将氢氧化铝球、氧化铝粉、氧化锆、废陶瓷辊棒、高岭土、白云石、煅烧滑石、碳酸钡和柠檬酸这些原料的总重量是水的重量的2倍。

步骤(1)中粘合剂和水的质量比为1:8-12。

步骤(2)中粘合剂和水的质量比为1:8-12。

步骤(4)中烘干时间为6-8h,温度为80-100℃。

本发明制备得到的耐磨锆铝复合球的理化性质为:密度≥3.30g/cm3;晶粒大小为2.5-5.5μm;磨耗≤0.1‰;莫氏硬度≥9.0;吸水率≤0.01%。

综上所述,本发明具有以下优点:

(1)本发明采用隧道窑烧结,能更好的保证产品的预热和氧化,在保证烧结的前提下快速烧成,采用快速降温的方式,使晶粒保持在微晶状态,所制得的介质球密度大,耐磨,且化学性质稳定;

(2)本发明原料使用废辊棒和化工副产品替代部分氧化铝粉,减轻社会环保压力,降低污染;

(3)本发明原料中含有氧化锆,能增加产品的韧性和强度;

(4)本发明产品密度大,颜色白,耐磨,成本低,既能适用于釉料的研磨,又能适用坯体的研磨,且化学性质稳定;

(4)现有技术中氧化铝产品的硬度一般达到莫氏7-8,而本发明经过长时间研究,采用本发明所述的特定的原料和组分,并采用此种制备工艺,最终制得的产品达到莫氏9;

(5)本发明使用废陶瓷辊棒、氢氧化铝球(煅烧后的化工填料球),减少资源浪费,更好的做到废物利用,铝含量在80-85%,外观白色,硬度达到9,体积密度≥3.30g/cm3,磨耗≤0.1‰,是介于高铝制品和中铝制品的中间产品,并且能替代高铝制品和中铝制品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

(1)研磨:氢氧化铝球3000kg,氧化铝粉2700kg,氧化锆300kg,废陶瓷辊棒7350kg,高岭土750kg,白云石450kg,煅烧滑石300kg,碳酸钡225kg,水7500kg,柠檬酸25kg,将原料、水装入球磨,研磨25小时,研至粒度为d90<10μm,将泥浆放至一次泥浆池中,一次泥浆充分搅拌后打入二次磨中,研磨至d90<5.5μm,pva30kg,水300kg的比例熬制无悬浮物,加入球磨研磨1.5小时,加入分散剂40kg,继续研磨15分钟后放至二次泥浆池中;

(2)制粉:将二次泥浆打至伺服罐中,搅拌调浆,用柱塞泵将泥浆打入喷塔造粒,控制水分小于1%,制得粒径0.1-0.5的造粒粉;

(3)压制成型:造粒粉从喷塔底部传送带输送至等静压机料仓,压机使用帕斯卡生产的全自动等静压球机,压制成型后摆放在周转箱中;

(4)烘干:将压制成型的球坯装入窑车中,推进烘干洞中烘干,采用即装即推的方法连续装窑车,从进烘干洞至出烘干洞烘干,烘干时间为7h,温度为90℃;

(5)烧成:使用隧道窑,将窑车顶进窑洞控制在4小时达到300℃,8小时达到600℃,12小时达到1200℃,保温3.5小时;16小时达到1400℃,保温8小时;然后在1小时内降温至800℃,出窑;采用快速降温的方式,使晶粒保持在微晶状态,所制得的介质球密度大,耐磨,且化学性质稳定;

制备得到的耐磨锆铝复合球理化性质为:密度3.35g/cm3;晶粒大小为2.5-5.5μm;磨耗0.096‰;莫氏硬度9.0;颜色白色;吸水率0%。

实施例2

(1)研磨:氢氧化铝球20kg,氧化铝粉20kg,氧化锆2kg,废陶瓷辊棒45kg,高岭土6kg,白云石3kg,煅烧滑石2kg,碳酸钡2kg,柠檬酸0.16kg,水50kg,将原料、水装入球磨,研磨25小时,研至粒度为d90<10μm,将泥浆放至一次泥浆池中,一次泥浆充分搅拌后打入二次磨中,研磨至d90<5.5μm,pva0.2kg,水2kg的比例熬制无悬浮物,加入球磨研磨1.5小时,加入分散剂0.2kg,继续研磨15分钟后放至二次泥浆池中;

(2)制粉:将二次泥浆打至伺服罐中,搅拌调浆,用柱塞泵将泥浆打入喷塔造粒,控制水分小于1%,制得粒径0.1-0.5的造粒粉;

(3)压制成型:造粒粉从喷塔底部传送带输送至等静压机料仓,压机使用帕斯卡生产的全自动等静压球机,压制成型后摆放在周转箱中;

(4)烘干:将压制成型的球坯装入窑车中,推进烘干洞中烘干,采用即装即推的方法连续装窑车,从进烘干洞至出烘干洞保持烘干,烘干时间为8h,温度为80℃;

(5)烧成:使用隧道窑,将窑车顶进窑洞控制在4小时达到300℃,8小时达到600℃,12小时达到1200℃,保温3小时;16小时达到1400℃,保温8小时;然后在1小时内降温至800℃,出窑;采用快速降温的方式,使晶粒保持在微晶状态,所制得的介质球密度大,耐磨,且化学性质稳定;

制备得到的耐磨锆铝复合球理化性质为:密度3.32g/cm3;晶粒大小为2.5-5.5μm;磨耗0.094‰;莫氏硬度9.0;颜色白色;吸水率0%。

实施例3

(1)研磨:氢氧化铝球30kg,氧化铝粉10kg,氧化锆2kg,废陶瓷辊棒49kg,高岭土4kg,白云石2kg,煅烧滑石1kg,碳酸钡1kg,柠檬酸0.1kg,水1.2kg,将原料、水装入球磨,研磨25小时,研至粒度为d90<10μm,将泥浆放至一次泥浆池中,一次泥浆充分搅拌后打入二次磨中,研磨至d90<5.5μm,pva0.2kg,水2kg的比例熬制无悬浮物,加入球磨研磨1.5小时,加入分散剂0.1kg,继续研磨15分钟后放至二次泥浆池中;

(2)制粉:将二次泥浆打至伺服罐中,搅拌调浆,用柱塞泵将泥浆打入喷塔造粒,控制水分小于1%,制得粒径0.1-0.5的造粒粉;

(3)压制成型:造粒粉从喷塔底部传送带输送至等静压机料仓,压机使用帕斯卡生产的全自动等静压球机,压制成型后摆放在周转箱中;

(4)烘干:将压制成型的球坯装入窑车中,推进烘干洞中烘干,采用即装即推的方法连续装窑车,从进烘干洞至出烘干洞保持烘干,烘干时间为6h,温度为100℃;

(5)烧成:使用隧道窑,将窑车顶进窑洞控制在4小时达到300℃,8小时达到600℃,12小时达到1200℃,保温4小时;16小时达到1400℃,保温8小时;然后在1小时内降温至800℃,出窑;采用快速降温的方式,使晶粒保持在微晶状态,所制得的介质球密度大,耐磨,且化学性质稳定;

制备得到的耐磨锆铝复合球理化性质为:密度3.36g/cm3;晶粒大小为2.5-5.5μm;磨耗0.097‰;莫氏硬度9.0;颜色白色;吸水率0%。

对比例1

(1)研磨:氢氧化铝球20kg,氧化铝粉8kg,氧化锆2kg,废陶瓷辊棒59kg,高岭土4kg,白云石2kg,煅烧滑石1kg,碳酸钡1kg,柠檬酸0.1kg,水1.2kg,将原料、水装入球磨,研磨25小时,研至粒度为d90<10μm,将泥浆放至一次泥浆池中,一次泥浆充分搅拌后打入二次磨中,研磨至d90<5.5μm,pva0.2kg,水2kg的比例熬制无悬浮物,加入球磨研磨1.5小时,加入分散剂0.1kg,继续研磨15分钟后放至二次泥浆池中;

(2)制粉:将二次泥浆打至伺服罐中,搅拌调浆,用柱塞泵将泥浆打入喷塔造粒,控制水分小于1%,制得粒径0.1-0.5的造粒粉;

(3)压制成型:造粒粉从喷塔底部传送带输送至等静压机料仓,压机使用帕斯卡生产的全自动等静压球机,压制成型后摆放在周转箱中;

(4)烘干:将压制成型的球坯装入窑车中,推进烘干洞中烘干,采用即装即推的方法连续装窑车,从进烘干洞至出烘干洞保持烘干,烘干时间为7h,温度为90℃;

(5)烧成:使用隧道窑,将窑车顶进窑洞控制在4小时达到300℃,8小时达到600℃,12小时达到1200℃,保温3.5小时;16小时达到1400℃,保温8小时;然后在1小时内降温至800℃,出窑;采用快速降温的方式,使晶粒保持在微晶状态,所制得的介质球密度大,耐磨,且化学性质稳定;

制备得到的耐磨锆铝复合球理化性质为:密度3.17g/cm3;晶粒大小为2.5-5.5μm;磨耗0.16‰;莫氏硬度7.8;颜色白色;吸水率0%。

对比例2

(1)研磨:氢氧化铝球8kg,氧化铝粉20kg,氧化锆2kg,废陶瓷辊棒59kg,高岭土4kg,白云石2kg,煅烧滑石1kg,碳酸钡1kg,柠檬酸0.1kg,水1.2kg,将原料、水装入球磨,研磨25小时,研至粒度为d90<10μm,将泥浆放至一次泥浆池中,一次泥浆充分搅拌后打入二次磨中,研磨至d90<5.5μm,pva0.2kg,水2kg的比例熬制无悬浮物,加入球磨研磨1.5小时,加入分散剂0.1kg,继续研磨15分钟后放至二次泥浆池中;

(2)制粉:将二次泥浆打至伺服罐中,搅拌调浆,用柱塞泵将泥浆打入喷塔造粒,控制水分小于1%,制得粒径0.1-0.5的造粒粉;

(3)压制成型:造粒粉从喷塔底部传送带输送至等静压机料仓,压机使用帕斯卡生产的全自动等静压球机,压制成型后摆放在周转箱中;

(4)烘干:将压制成型的球坯装入窑车中,推进烘干洞中烘干,采用即装即推的方法连续装窑车,从进烘干洞至出烘干洞保持烘干,烘干时间为7h,温度为90℃;

(5)烧成:使用隧道窑,将窑车顶进窑洞控制在4小时达到300℃,8小时达到600℃,12小时达到1200℃,保温3.5小时;16小时达到1400℃,保温8小时;然后在1小时内降温至800℃,出窑;采用快速降温的方式,使晶粒保持在微晶状态,所制得的介质球密度大,耐磨,且化学性质稳定;

制备得到的耐磨锆铝复合球理化性质为:密度3.21g/cm3;晶粒大小为2.5-5.5μm;磨耗0.14‰;莫氏硬度8.2;颜色白色;吸水率0%。

通过实施例1-3和对比例1-2可以看出,氢氧化铝球、氧化铝粉和废陶瓷辊棒含量的改变,对产品的密度和硬度影响较大。

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