一种密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法与流程

本发明涉及研磨介质，具体为一种密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法。

背景技术：

1、氧化铝具有耐高温性强、耐磨性优良、耐腐蚀性好、廉价易得，可以作为研磨介质，广泛应用在建筑行业、冶金行业、油墨涂料等领域，为了满足工业生产的需求，对氧化铝研磨介质的综合性能提出了更高的要求，开发硬度高、耐磨性强的氧化铝研磨介质是研究热点，专利cn115340369b《三元复相耐磨陶瓷球及其制备方法》，公开了以氧化铝、硅酸锆、纳米氧化锆、滑石、氧化镧等作为原料，制备的三元复相耐磨陶瓷球，具有高硬度、高强度、低磨耗、密度可调的优点。

2、专利cn107312499b《一种球磨机用金属与陶瓷复合研磨介质及其制备方法》，公开了一种金属与陶瓷复合研磨介质，包括金属内核以及包覆在金属内核外周面上的外陶瓷层，将金属与陶瓷结合在一起，达到改变研磨体密度大小目的，并且不降低研磨效率的情况下，提高研磨体的耐磨性。本发明旨在微纳米氧化铝微球、硝酸钆、纳米氧化锆、刚玉等作为原料，制备一种硬度高、磨损率低、密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明提供了一种硬度高、磨损率低、密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法。

3、(二)技术方案

4、一种密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)向蒸馏水中加入硝酸铝、尿素，搅拌溶解后加入乙醇和表面活性剂油酸，将溶液转移至水热反应釜中，保温反应，反应后过滤溶液，去离子水洗涤，最后将物料置于管式炉中，在空气气氛中进行煅烧，得到微纳米氧化铝微球；

6、(2)将微纳米氧化铝微球、硝酸钆、烧结助剂和乙醇加入到球磨机中进行球磨，然后将球磨浆料进行干燥，将物料置于冷等静压机中进行压至，最后将物料置于管式炉中，在空气气氛中进行烧结，得到钆掺杂氧化铝微球；

7、(3)将氯氧化锆加入到氢氧化钠溶液中，然后加入十六烷基三甲溴化铵，将溶液加热至60-90℃进行反应6-18h，反应后过滤，去离子水洗涤至中性，然后将产物在置于管式炉中，在空气气氛中进行煅烧，控制煅烧温度为800-1000℃，时间为2-3h，得到纳米氧化锆。

8、(4)将钆掺杂氧化铝微球、纳米氧化锆、刚玉、高岭土、碳酸钙、纳米二氧化硅和蒸馏水加入到球磨机中进行球磨，然后将球磨浆料干燥后置于冷等静压机中压至球状，最后再置于管式炉中，在空气气氛中进行煅烧，控制煅烧温度为1250-1400℃，时间为2-3h，得到密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质。

9、优选的，所述(1)中硝酸铝、尿素、油酸的重量比例为100:120-180:400-750。

10、优选的，所述(1)中保温反应的温度为180-210℃，时间为3-8h。

11、优选的，所述(1)中煅烧温度为600-800℃，时间为3-5h。

12、优选的，所述(2)中微纳米氧化铝微球、硝酸钆、烧结助剂的重量比例为97-99.5:0.2-1.5:0.3-1.5。

13、优选的，所述(2)中烧结助剂包括氧化钙、氧化镁、二氧化锰或二氧化钛。

14、优选的，所述(2)中烧结温度为1350-1600℃，时间为3-6h。

15、优选的，所述(2)中氢氧化钠溶液的ph为9-10。

16、优选的，所述(3)中氯氧化锆和十六烷基三甲溴化铵的重量比例为100:150-320。

17、优选的，所述(4)中钆掺杂氧化铝微球、纳米氧化锆、刚玉、高岭土、碳酸钙、纳米二氧化硅的重量比例为40-75:5-12:10-18:4-10:12-20:4-10。

18、(三)有益的技术效果

19、以尿素作为沉淀剂，油酸作为表面活性剂，硝酸铝经过水热反应和煅烧，生成微纳米氧化铝微球，然后与硝酸钆和烧结助剂进行烧结，得到钆掺杂氧化铝微球，钆掺杂进入氧化铝的晶格，提高了氧化铝的晶体界面的结合强度，提高了氧化铝微球的强度和硬度。以钆掺杂氧化铝微球和纳米氧化锆作为研磨介质主要成分，刚玉、高岭土、碳酸钙、纳米二氧化硅复配，并通过优化和调节比例，得到密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质，原料廉价易得，成本低廉，复合研磨介质具有硬度高、磨损率低、密度可调的优点。

20、说明书附图

21、图1是钆掺杂氧化铝微球的扫描电镜图。

22、图2是纳米氧化锆的的扫描电镜图。

技术特征：

1.一种密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(1)中硝酸铝、尿素、油酸的重量比例为100:120-180:400-750。

3.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(1)中保温反应的温度为180-210℃，时间为3-8h。

4.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(1)中煅烧温度为600-800℃，时间为3-5h。

5.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(2)中微纳米氧化铝微球、硝酸钆、烧结助剂的重量比例为97-99.5:0.2-1.5:0.3-1.5。

6.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(2)中烧结助剂包括氧化钙、氧化镁、二氧化锰或二氧化钛。

7.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(2)中烧结温度为1350-1600℃，时间为3-6h。

8.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(2)中氢氧化钠溶液的ph为9-10。

9.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(3)中氯氧化锆和十六烷基三甲溴化铵的重量比例为100:150-320。

10.根据权利要求1所述的密度可调的金属-陶瓷复合研磨介质的制备方法，其特征在于：所述(4)中钆掺杂氧化铝微球、纳米氧化锆、刚玉、高岭土、碳酸钙、纳米二氧化硅的重量比例为40-75:5-12:10-18:4-10:12-20:4-10。

技术总结
本发明涉及研磨介质技术领域，且公开了一种密度可调的金属‑陶瓷复合研磨介质的制备方法，以尿素作为沉淀剂，油酸作为表面活性剂，硝酸铝经过水热反应和煅烧，生成微纳米氧化铝微球，然后与硝酸钆和烧结助剂进行烧结，得到钆掺杂氧化铝微球，钆掺杂进入氧化铝的晶格，提高了氧化铝的晶体界面的结合强度，提高了氧化铝微球的强度和硬度。以钆掺杂氧化铝微球作为研磨介质主要成分和纳米氧化锆，与刚玉、高岭土、碳酸钙、纳米二氧化硅复配，并通过优化和调节比例，得到密度可调的金属‑陶瓷复合研磨介质，原料廉价易得，成本低廉，复合研磨介质具有硬度高、磨损率低、密度可调的优点。

技术研发人员：任永国,朱振宇,魏小威,范孝友
受保护的技术使用者：安徽致磨新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13