专利名称：一种复合陶瓷磨盘及其制造方法
技术领域：
本发明属无机非金属材料(陶瓷)领域，具体是一种应用于高速旋转状态下使用
的复合陶瓷磨盘及其制造方法。
背景技术：
目前应用于化工领域的旋转磨盘，其工作环境是在带有粗细不均颗粒的浓稠液体 里进行高速旋转运动，所以要求磨盘具有很强的耐磨损性和耐腐蚀性。目前旋转磨盘一般 采用不锈钢和高铬铸铁材料制作，其耐磨性能、耐腐蚀性能较差，存在使用寿命短、易磨损 和易腐蚀的缺陷，并会给产品带来二次污染，虽然也有一些复合材料用于制作磨机磨盘，但 未达到良好的使用效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于高速旋转状态下具有高强度、高韧
性、高硬度和高耐腐性的复合陶瓷磨盘及其制造方法。 本发明的一种复合陶瓷磨盘，其特征在于由组份为 3mol % Y203稳定的四方多晶Zr028 5 90wt % A1203 4 8wt% Ce203稳定的四方多晶Zr02 4 6wt % Cr203 2 5wt%， 组成的复合陶瓷磨盘。 制造上述复合陶瓷磨盘的方法，其特征是以纳米级3mol% &03稳定的四方多晶 Zr(^、纳米级Al^、纳米级Ce203稳定的四方多晶Zr02以及亚微米级Cr203为原料，按如下重 量百分比 3mol% Y203稳定的四方多晶Zr028 5 90wt%
A1203 4 8wt%
Ce203稳定的四方多晶Zr02 4 6wt % Cr203 2 5wt%， 经配料、球磨、造粒、成型、素坯加工、高温烧结、精密磨加工获得制品，其中烧结温 度范围为1480 1550。C，保温时间2 4小时。 所述的球磨最佳工艺是将配好的粉料放入球磨机，加入氧化锆研磨球和水，粉料、 锆球、水的重量比例为1 : 1.8 2. 0 : 0. 25 0. 3，此外加入粉料重量0. 1 0. 2%的聚 乙烯醇作为粘结剂，球磨12 16小时。 所述造粒可采用喷雾造粒，粒径控制在20 30 ii m为宜。 所述成型可采用先干压成型，压力95 105MPa ;后冷等静压成型，压力130
160MPa，得到陶瓷素坯的密度易达到60 65%。 所述素坯加工包括开槽、打空和边角修整加工。
所述精密磨加工包括双面平面加工、槽口深度加工和通孔加工。本发明采用纳米级颗粒3Y-TZP(3mol% &03稳定的四方多晶Zr02)为基体，添加纳
米级颗粒Al203、Ce-Zr02 (Ce203稳定的四方多晶Zr02)以及亚微米级颗粒Cr203，通过成型、高
温烧结、精密加工，获得高强度、高韧性、高硬度和耐腐性强的高性能陶瓷材料，从而大大提
高旋转磨盘寿命，解决了因磨盘磨损给产品带来的污染问题。
具体实施方式
实施例1 分别称取26. 4公斤3Y-TZP粉(平均粒径为100nm) 、 1. 5公斤纳米级A1203粉、1. 2 公斤纳米级Ce-Zr02粉和0. 9公斤亚微米级Cr203粉。放入球磨罐里，加入直径为8 10mm 的氧化锆研磨球55公斤，加入水8公斤，再加入聚乙烯醇300克，球磨10小时，得到分散均 匀的陶瓷料浆。置于喷雾干燥塔内，进行喷雾造粒，得到细小呈球形颗粒状的造粒粉。再称 取1/6重量该粉料倒入金属模具内，进行干压成型，成型压力为lOOMPa，保压4秒钟，然后缓 慢脱模，即可得到有一定强度和形状的陶瓷磨盘素坯。再将磨盘素坯放入橡胶软模套，放入 冷等静压机内进行压制，压力为150MPa，得到更加致密和强度更高的磨盘素坯，使用机床对 磨盘素坯进行开槽、打空、及边角进行修整，以便符合图纸要求。然后放入以硅钼棒为发热 体的高温窑炉内进行烧结，升温总长48小时，最高点152(TC，并保温2小时，再随炉冷却至 室温。对烧结后的陶瓷磨盘采用金钢石砂轮进行精度较高和光洁度较高的研磨加工，主要 包括双面平面加工和槽口深度加工以及通孔加工，得到高性能复合陶瓷磨盘。产品抗弯强 度为1280MPa，断裂韧性为12. 2MPa 1111/2，维氏硬度为14. lGPa
实施例2 分别称取25. 8公斤3Y-TZP粉(平均粒径为100nm) 、 1. 8公斤纳米级A1203粉、1. 5 公斤纳米级Ce-Zr02粉和0. 9公斤亚微米级Cr203粉。放入球磨罐里，加入直径为8 10mm 的氧化锆研磨球55公斤，加入水8公斤，再加入聚乙烯醇300克，球磨10小时，得到分散均 匀的陶瓷料浆。置于喷雾干燥塔内，进行喷雾造粒，得到细小呈球形颗粒状的造粒粉。再称 取1/6重量该粉料倒入金属模具内，进行干压成型，成型压力为lOOMPa，保压4秒钟，然后缓 慢脱模，即可得到有一定强度和形状的陶瓷磨盘素坯。再将磨盘素坯放入橡胶软模套，放入 冷等静压机内进行压制，压力为150MPa，得到更加致密和强度更高的磨盘坯体，然后放入以 硅钼棒为发热体的高温窑炉内进行烧结，升温总长48小时，最高点1530°C ，并保温2. 5小 时，再随炉冷却至室温。对烧结后的陶瓷磨盘采用金钢石砂轮进行精度较高和光洁度较高 的研磨加工，主要包括双面平面加工和槽口深度加工以及通孔加工，得到高性能复合陶瓷 磨盘。产品抗弯强度为1290MPa，断裂韧性为13. 2MPa 1111/2，维氏硬度为13. lGPa。
权利要求
一种复合陶瓷磨盘，其特征在于由组份为3mol％Y2O3稳定的四方多晶ZrO2 85～90wt％Al2O3 4～8wt％Ce2O3稳定的四方多晶ZrO2 4～6wt％Cr2O3 2～5wt％组成的复合陶瓷磨盘。
2. —种制造权利要求1所述复合陶瓷磨盘的方法，其特征在于以纳米级3mol% Y203 稳定的四方多晶Zr(^、纳米级Al^、纳米级Ce203稳定的四方多晶Zr02以及亚微米级Cr203 为原料，按如下重量百分比3mo 1 % Y203稳定的四方多晶Zr02 8 5 90wt % A1203 4 8wt% Ce203稳定的四方多晶Zr02 4 6wt %Cr20 2 5wt%，经配料、球磨、造粒、成型、素坯加工、高温烧结、精密磨加工获得制品，其中烧结温度 为1480 1550。C，保温时间2 4小时。
3. 根据权利要求2所述的复合陶瓷磨盘的制造方法，其特征在于所述的球磨是将 配好的粉料放入球磨机，加入氧化锆研磨球和水，粉料、锆球、水的重量比例为1 : 1.8 2. 0 : 0. 25 0. 3，此外加入0. 1 0. 2%粉料重量的聚乙烯醇作为粘结剂，球磨12 16 小时。
4. 根据权利要求2所述的复合陶瓷磨盘的制造方法，其特征在于所述造粒采用喷雾 造粒，粒径为20 30iim。
5. 根据权利要求2所述的复合陶瓷磨盘的制造方法，其特征在于所述成型采用先干 压成型，压力95 105MPa ;然后冷等静压成型，压力130 160MPa，得到陶瓷素坯的密度为 60% 65%。
6. 根据权利要求2所述的复合陶瓷磨盘的制造方法，其特征在于所述素坯加工包括 开槽、打空和边角修整加工。
7. 根据权利要求2所述的复合陶瓷磨盘的制造方法，其特征在于所述精密磨加工包 括双面平面加工、槽口深度加工和通孔加工。
全文摘要
本发明涉及一种复合陶瓷磨盘及其制造方法，采用纳米级3Y-TZP(3mol％Y2O3稳定的四方多晶ZrO2)为基体，添加纳米级Al2O3、Ce-ZrO2(Ce2O3稳定的四方多晶ZrO2)以及亚微米级Cr2O3，经过球磨、造粒、成型、素坯加工、高温烧结、精密磨加工获得复合陶瓷磨盘产品，其烧成温度范围为1480-1550℃，保温时间2-4小时，本发明获得的产品具有高强度、高韧性、高硬度和耐腐性强等特点，可广泛应用于化工领域中高速旋转状态下使用的磨盘材料。
文档编号C04B35/48GK101698599SQ20091018643
公开日2010年4月28日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者曾兴华, 曾国华, 谢志鹏 申请人:景德镇市新纪元精密陶瓷有限公司