二氧化锆球磨介质的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及球磨介质制备技术领域，特别是涉及一种二氧化锆球磨介质的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，球磨机作为矿料碎磨作业中的主要设备，在冶金、建材、化工等众多行业的矿料粉碎作业中得到了广泛应用，随着其自1893年问世以来，至今已有100多年的历史，为人类的文明发展做出了卓越的贡献。
[0003]其中，研磨球石是球磨机内滚动的球或圆柱状物体，俗称为球磨介质。尤其在陶瓷生产行业内，使用的主要是陶瓷球磨介质，氧化锆球磨介质凭着高强度、高硬度、优良的耐磨性和耐腐蚀性等众多突出的优点，在众系列陶瓷球磨介质中脱颖而出，并且广受陶瓷行业的青睐，在氧化锆陶瓷制备行业中，应用尤其广泛。
[0004]然而，随着科技的进步以及周边行业的迅猛发展，传统的粒径大于1毫米(mm)的氧化锆球磨介质，即氧化锆陶瓷球已不能满足行业的超细球磨的需求。
[0005]针对上述问题，科学研究者逐渐将目光聚焦在亚毫米级别的氧化锆陶瓷球中，尤其是随着涂料和油墨等需要超细球磨的行业的迅猛发展，其对亚毫米级别的氧化锆陶瓷球的需求更为紧迫，并由此研发出了 0.3_级别的氧化锆陶瓷球，并且其用量也有了大幅度的增长。但是，制备出耐磨性等性能较佳的0.1mm?0.3mm级别的氧化错陶瓷球依然成为现阶段亟待解决的问题。
[0006]传统的亚毫米级别的氧化锆陶瓷球的制备方法主要有模具压制法、等静压成型法、雾化法以及喷雾造粒法等，但是现有的制备方法依然具有相对密度差和机械强度低的缺陷，且上述制备方法普遍存在工艺复杂，成本较高的问题。
【发明内容】
[0007]基于此，有必要提供一种工艺较简单、成本较低、可以制备得到亚毫米级别的二氧化锆球磨介质的二氧化锆球磨介质的制备方法。
[0008]—种二氧化锆球磨介质的制备方法，包括如下步骤:
[0009]提供钇稳定四方相氧化锆粉体、去离子水、交联剂、单体、分散剂、引发剂、催发剂和油相成型剂；
[0010]将所述单体、所述交联剂、所述分散剂和所述去离子水搅拌混合，得到预配混合液；
[0011]将所述预配混合液与所述钇稳定四方相氧化锆粉体混合后，加入至球磨罐中进行球磨操作后，得到预配浆料，其中，所述球磨操作在行星式球磨机上进行；
[0012]将所述预配浆料与所述引发剂混合后，加入至球磨罐中进行球磨操作后，得到二氧化锆陶瓷浆料；
[0013]采用喷雾工艺分别将所述二氧化锆陶瓷浆料和所述催化剂以液滴的形式喷出，并使两者的液滴混合后，同时喷入至所述油相成型剂中；
[0014]通过过滤、洗涤和干燥后，得到预制二氧化锆球磨介质生坯；
[0015]将所述预制二氧化锆球磨介质生坯烧结后，得到亚毫米级的所述二氧化锆球磨介质。
[0016]在其中一个实施例中，所述球磨罐为尼龙罐。
[0017]在其中一个实施例中，所述球磨操作采用氧化锆球作为球磨介质。
[0018]在其中一个实施例中，所述氧化锆球与所述钇稳定四方相氧化锆粉体的质量比为1: (4 ?6) ο
[0019]在其中一个实施例中，所述氧化错球的直径为3mm?5mm。
[0020]在其中一个实施例中，所述球磨操作的球磨时间为4小时?5小时。
[0021]在其中一个实施例中，所述行星式球磨机的转速为380r/min?420r/min。
[0022]上述二氧化锆球磨介质的制备方法利用两相界面之间的作用力可以得到亚毫米级的所述二氧化错球磨介质，相对于传统的制备方法，具有制备工艺较简单和成本较低的优点。
【附图说明】
[0023]图1为一实施方式的二氧化锆球磨介质的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0025]如图1所示，一实施方式的二氧化锆球磨介质的制备方法，包括如下步骤:
[0026]S110:提供钇稳定四方相氧化锆粉体、去离子水、交联剂、单体、分散剂、引发剂、催发剂和油相成型剂。
[0027]—实施方式中，所述稳定四方相氧化锆粉体的中值粒径为1.9 μπι?2.5 μπι，采用上述中值粒径的稳定四方相氧化锆粉体可以制备得到分散更均匀的二氧化锆陶瓷浆料，并且可以使后续制备得到的二氧化锆球磨介质的形状更加匀称，即其球状结构更加均匀。优选的，所述稳定四方相氧化错粉体的中值粒径为2.1 μπι。
[0028]S120:将所述单体、所述交联剂、所述分散剂和所述去离子水搅拌混合，得到预配混合液。
[0029]—实施方式中，采用如下质量份的各组分进行搅拌混合，得到所述预配混合液:所述单体1份?1.5份、所述交联剂0.05份?0.1份和所述分散剂15份?20份，以及适量的去离子水，其中，所述去离子水的用量可以确保所述预配混合液具有合适的粘度即可。
[0030]—实施方式中，所述单体为丙烯酰胺，所述交联剂为Ν，Ν’ -亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵，所述催发剂为四甲基乙二胺，上述四者用于使氧化锆胚体进行原位凝固过程，即构成凝胶体系，以实现凝胶注模工艺，在本实施方式中，构成水基凝胶体系，以实现凝胶注模工艺，如此，可以避免使用有机溶剂，减少有机溶剂的挥发。
[0031]—实施方式中，所述分散剂包括柠檬酸铵和聚丙烯酸铵中的至少一种，优选的，所述分散剂为梓檬酸钱。
[0032]S130:将所述预配混合液与所述钇稳定四方相氧化锆粉体混合后，加入至球磨罐中进行球磨操作后，得到预配浆料。
[0033]通过将所述预配混合液与所述钇稳定四方相氧化锆粉体混合，并利用所述预配混合液中的所述分散剂的效果，可以使钇稳定四方相氧化锆粉体更均匀地分散至所述预配混合液中，即通过所述分散剂作为分散介质，可以使所述钇稳定四方相氧化锆粉体与所述单体和所述交联剂混合地更加均匀，且形成较稳定的悬浮体系，即所述钇稳定四方相氧化锆粉体以悬浮粒子的形式存在，利于后续的原位凝固过程，从而得到粒子分散均匀、流动性好和高固化含量的浆料。
[0034]可以理解，利用高固相含量以及流动性好的预配浆料，制备得到的二氧化锆球磨介质在烧结时，可以减少变形开裂的情况发生，即可以实现近净尺寸的烧结效果，即减少收缩率，且整体机械性能较强，又如，耐磨性、均匀度、耐腐蚀性均较强。
[0035]一实施方式中，所述球磨操作在行星式球磨机上进行；又如，所述球磨罐为尼龙罐；又如，所述球磨操作采用氧化锆球作为球磨介质；又如，所述氧化锆球与所述钇稳定四方相氧化错粉体的质量比为1: (4?6);又如，所述氧化错球的直径为3mm?5mm ;又如，所述球磨操作的球磨时间为4小时?5小时；又如，所述行星式球磨机的转速为380r/min?420r/min，这样，有利于得到分散效果较佳和粒径更均匀的预配浆料。
[0036]需要说明的是，作为分散剂的柠檬酸铵是一种小分子阴离子型分散剂，主要的分散机理为DLV0(即静电稳定)理论，当柠檬酸铵的添加量较低时，其在所述预配浆料这一悬浮体系中的颗粒表面上的吸附浓度低，即其表面吸附的钇稳定四方相氧化锆粉体的吸附浓度低，不利于钇稳定四方相氧化锆粉体以悬浮体系存在于所述预配浆料中，此时，所述柠檬酸铵呈无规则排列，颗粒之间的主要作用力任表现为未吸附颗粒之间的静电引力，即未吸附的钇稳定四方相氧化锆粉体以自身的静电引力来实现分散效果，这样，分散效果极差，故而所述预配浆料的粘度极大，流变性差，且粒子分散也不够均匀。但是，当柠檬酸铵的添加量过多时，其在悬浮体系中的颗粒表面将会产生多层吸附，而且相邻两层的正负极性相反，两者抵消后，钇稳定四方相氧化锆粉体之间又会以静电引力的方式进行分散，而不是吸附在分散剂颗粒表面来进行分散。为了提高钇稳定四方相氧化锆粉体的分散均匀度，以降低粘度，从而提高流变性，例如，所述分散剂与所述钇稳定四方相氧化锆粉体的质量比为1:(2?3)，优选的，所述柠檬酸铵与所述钇稳定四方相氧化锆粉体的质量比为1: (2?3)，优选的，所述柠檬酸铵与所述钇稳定四方相氧化锆粉体的质量比为1:2.5这样，所述预配浆料的粘度可以达到9mPa's以下，如此，可以提高钇稳定四方相氧化锆粉体的分散均匀度，以降低粘度，从而提高流变性。
[0037]S140:将所述预配浆料与所述引发剂混合后，加入至球磨罐中进行球磨操作后，得到二氧化锆陶瓷浆料。
[0038]通过步骤140制备得到的二氧化锆陶瓷浆料的固相含量为65%?75%，所述二氧化锆陶瓷浆料的粘度为2mPa's?8mPa.s，这样，具有高固相含量、低粘度和高流变性的优点。
[0039]—实施方式中，所述单体、所述交联剂、所述分散剂和所述引发剂的质量比为(1 ?1.5): (0.05 ?0.1): (15 ?20): (0