碳化硅陶瓷研磨球的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，属于研磨球的制备技术领域。本发明所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，以纳米α?SIC为原料，以YAG前驱体为液相溶剂，进行液相常压烧结，得到碳化硅陶瓷研磨球。本发明工艺简单，成本低，易于实现工业化，制备的产品直径规格多样化，断裂韧性好，耐磨性得到显著性提高。
【专利说明】
碳化硅陶瓷研磨球的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，属于研磨球的制备技术领域。【背景技术】
[0002]目前作为超细碳化硅的研磨一般采用氧化锆和氧化铝研磨球，但是在制备高纯碳化硅时，氧化锆或者氧化铝杂质的引入必然带来后序工段的除杂问题，氧化锆和氧化铝都为极难除杂物质。
[0003]作为碳化硅研磨球，目前都是采用普通方法制备，存在密度低、磨耗大、规格大等缺点，普遍采用的是固相-高压烧结，而随着高纯碳化硅的市场发展，高品质的碳化硅陶瓷球市场需求潜力巨大，而常规方法不能满足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其工艺简单，成本低， 易于实现工业化，制备的产品直径规格多样化，断裂韧性好，耐磨性得到显著性提高。
[0005]本发明所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，以纳米a-SIC为原料，以YAG前驱体为液相溶剂，进行液相常压烧结，得到碳化硅陶瓷研磨球。
[0006]所述的纳米a-SIC由气相化学沉积法制备，确保了a-SIC的颗粒为纳米级。[〇〇〇7] 所述纳米a-SIC的粒度小于500nm，即纳米a-SIC的粒度只要大于0小于500nm即可。
[0008]所述YAG前驱体由纳米A1203和Y203制得，YAG前驱体在烧结过程中形成液相，降低了烧成温度，增加了晶界，提高了碳化硅陶瓷球的韧性。YAG前驱体的制备方法如下:
[0009]将20nm〈D50〈100nm的AL2〇3与纯度为99.99%以上的￥2〇3按照一定的质量比干法混合，于1700-1800°C烧成，然后以20°C/分的速度冷却至常温，破碎制120目以下备用。
[0010]所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，包括以下步骤:
[0011](1)将YAG前驱体与a-SIC粉体按照质量比为5-15:85-95进行干混，然后对干混后的混合体用硅溶胶进行浸润；
[0012]⑵向步骤⑴浸润后的混合体中加水，然后进行研磨和衆化处理，得到衆料；
[0013](3)将步骤(2)所得的浆料喷雾造粒，得到造粒粉；
[0014](4)将步骤(3)所得的造粒粉滚动成型成预订尺寸；
[0015](5)将步骤(4)成型后的坯体进行等静压处理；[〇〇16](6)将步骤(5)等静压处理后的坯体烘干并在1700-1900°C氩气保护下烧成。
[0017]步骤(2)中，采用浆化处理主要是便于造粒、成型。
[0018]步骤(3)中，优选采用离心式喷雾造粒。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0020]本发明利用纳米Al2〇3和Y2〇3制得YAG前驱体，在烧结过程中YAG前驱体形成液相， 降低了烧成温度，增加了晶界，提高了碳化硅陶瓷球的韧性;采用滚动成型及等静压工艺， 不仅易于生产，同时保证坯体的密度，利于烧结。本发明采用液相-常压烧结技术，工艺简单，成本低，易于实现工业化，制备的产品直径规格多样化，从①0 ? 5mm_? 30mm，断裂韧性好，耐磨性是目前现有碳化硅陶瓷研磨球的10倍左右。【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不限制本发明的实施。
[0022]实施例1[〇〇23](l)YAG前驱体的制备:[〇〇24]将纳米Al2〇3与Y2〇3按照3:2的质量百分比配制、混合，同时以60%的固含量进行泥浆化处理、压滤、干燥、破碎至120目备用。
[0025](2)将纳米a-SIC粉体与YAG按照95:5的质量比进行配制，其中纳米<1-31(:粉体要求中位粒径〈0 ? 5wii，混合均勾。[〇〇26](3)将上述混合体用硅溶胶浸润48h，硅溶胶固相含量不低于80%。[〇〇27](4)将浸润后的混合体按照60 %固含量加水，进行24h浆化处理，其泥浆流动性16-24S，泥浆粒度D5q〈0 ? 8wn，D9q〈 1 ? 5wii。[〇〇28](5)喷雾造粒，造粒粉水份控制在2-8%，陈腐24h。[〇〇29](6)滚动成型、等静压，压力控制在100±20MPa。[〇〇3〇](7)置于氩气保护气体下在1700°C保温lh烧成，得到碳化硅陶瓷研磨球。[0031 ]对制得的碳化硅陶瓷研磨球进行磨耗检测:[〇〇32]取1000g碳化硅陶瓷研磨球，加入1000g水，置于1立升聚氨酯研磨罐中，以550转/分的速度研磨3小时，磨耗=(磨前重量-磨后重量)/磨前重量*100%，测试结果如下:[〇〇33]磨耗:低于0.5%。? h;
[0034]密度 >3.1g/cm3;
[0035]断裂韧性:>8Pa/m1/2。
[0036]实施例2[〇〇37](l)YAG前驱体的制备:[〇〇38]将纳米Al2〇3与Y2〇3按照3:3的质量百分比配制、混合，同时以60%的固含量进行泥浆化处理、压滤、干燥、破碎至120目备用。
[0039](2)将纳米a-SIC粉体与YAG按照90:10的质量比进行配制，其中纳米<1-31(:粉体要求中位粒径〈0.5wii，混合均匀。
[0040](3)将上述混合体用硅溶胶浸润24h，硅溶胶固相含量不低于60%。[〇〇411(4)将浸润后的混合体按照60 %固含量加水，进行24h浆化处理，其泥浆流动性16-24S，泥浆粒度D5q〈 1 ? Own，D9q〈 1 ? 8wii。[〇〇42](5)喷雾造粒，造粒粉水份控制在2-8%，陈腐24h。[〇〇43](6)滚动成型、等静压，压力控制在90±10MPa。
[0044](7)置于氩气保护气体下在1900°C保温lh烧成，得到碳化硅陶瓷研磨球。
[0045]对制得的碳化硅陶瓷研磨球进行磨耗检测:
[0046]取1000g碳化硅陶瓷研磨球，加入1000g水，置于1立升聚氨酯研磨罐中，以550转/ 分的速度研磨3小时，磨耗=(磨前重量-磨后重量)/磨前重量*100%，测试结果如下:
[0047]磨耗:低于0.5%。? h;
[0048]密度 >3.0g/cm3;
[0049]断裂韧性:>7Pa/m1/2。
[0050]实施例3[〇〇51 ] (l)YAG前驱体的制备:[〇〇52] 将纳米Al2〇3与Y2〇3按照2:3的质量百分比配制、混合，同时以60%的固含量进行泥浆化处理、压滤、干燥、破碎至120目备用。
[0053] (2)将纳米a-SIC粉体与YAG按照85:15的质量比进行配制，其中纳米<1-31(:粉体要求中位粒径〈0.5wii，混合均匀。[〇〇54] (3)将上述混合体用硅溶胶浸润48h，硅溶胶固相含量不低于60%。
[0055] (4)将浸润后的混合体按照60 %固含量加水，进行24h浆化处理，其泥浆流动性16-24S，泥浆粒度D5q〈 1 ? 5wn，D9q〈2 ? Own。[〇〇56] (5)喷雾造粒，造粒粉水份控制在2-8%，陈腐24h。[〇〇57] (6)滚动成型、等静压，压力控制在100±20MPa。[〇〇58] (7)置于氩气保护气体下在1800°C保温lh烧成，得到碳化硅陶瓷研磨球。
[0059]对制得的碳化硅陶瓷研磨球进行磨耗检测:
[0060] 取lOOOg碳化硅陶瓷研磨球，加入lOOOg水，置于1立升聚氨酯研磨罐中，以550转/ 分的速度研磨3小时，磨耗=(磨前重量-磨后重量)/磨前重量*100%，测试结果如下:[0061 ]磨耗:低于0.5%。? h;
[0062]密度 >3.0g/cm3;
[0063]断裂韧性:>6Pa/m 1/2。
【主权项】
1.一种碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于:以纳米a-SIC为原料，以YAG前驱体 为液相溶剂，进行液相常压烧结，得到碳化硅陶瓷研磨球。2.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于:纳米a-SIC由气 相化学沉积法制备。3.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于:纳米a-SIC的粒 度小于500nm。4.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于:YAG前驱体由纳 米Al2〇3和Y2〇3制得。5.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于包括以下步骤:(1)将YAG前驱体与a-SIC粉体进行干混，然后对干混后的混合体用硅溶胶进行浸润；(2)向步骤(1)浸润后的混合体中加水，然后进行研磨和浆化处理，得到浆料；(3)将步骤(2)所得的浆料喷雾造粒，得到造粒粉；(4)将步骤(3)所得的造粒粉滚动成型成预订尺寸；(5)将步骤(4)成型后的坯体进行等静压处理；(6)将步骤(5)等静压处理后的坯体烘干并烧成。6.根据权利要求5所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于:YAG前驱体与a-SIC粉体的混合质量比为5-15:85-95。7.根据权利要求5所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于:步骤(3)中，采用 离心式喷雾造粒。8.根据权利要求5所述的碳化硅陶瓷研磨球的制备方法，其特征在于:步骤(6)中，在 1700-1900 °C氩气保护下烧成。
【文档编号】C04B35/626GK106007721SQ201610330964
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】刘克武
【申请人】淄博和润研磨材料科技有限公司