一种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球及制备方法与流程

文档序号:36932518发布日期:2024-02-02 21:57阅读:52来源:国知局

本发明属于陶瓷工业,尤其涉及一种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球及制备方法。


背景技术:

1、目前,立式搅拌研磨已被广泛用于二次研磨以及超细研磨领域。研磨介质的表面磨削机理影响到高能量密度的工作环境中研磨介质自身的磨损和整个工况的研磨效率。

2、更为严重地,在大尺寸研磨介质的研磨过程中,大部分磨珠表面会出现凹坑,且凹坑会向周围拓展,令磨珠的介质表层大量脱落,使得整个磨珠表面凹凸不平,使得磨珠的单位能量磨耗情况从平稳至逐步增大,再转变成指数型增长,使得研磨设备的功率大幅下降,进而降低对能量的利用率。

3、另外,细颗粒在成型过程中比较容易发生自团聚,且其高比表面积的特性使得粉料乃至球坯容易吸附到机器壁上,滚动不充分从而出现尾巴珠、失圆以及包芯碎球等现象。


技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球及制备方法。

2、一种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球,由以下组分构成:88~95wt%的γ-al2o3、0.5~3wt%的sio2、0.5~2wt%的滑石,0.5~2wt%的caco3、0.5~3wt%的b2o6zn3和0.5~2wt%的la2o3。

3、这种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,包括以下步骤:

4、步骤1、预磨:按上述采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球各组分所占比例,称取设定重量的各组分物质,然后混合充分得到混料,并将混料加入球磨机中加水湿磨;

5、步骤2、絮凝:向步骤1湿磨所得料浆中加入絮凝剂,继续在球磨机中湿磨搅拌10~15min,令浆料中的细小颗粒初步团聚,降低后续压滤难度,减少穿滤的可能,提高压滤质量;

6、步骤3、压滤:将步骤2球磨得到的料浆泵入压滤机中进行压滤脱水,将压滤脱水所得滤饼的含水率控制在15~30wt%,令压滤出的滤饼具备顺利完成压滤到烧结过程的强度;

7、步骤4、预烧:以3~6℃/min的升温速度将滤饼再进行初步低温烧制,直至滤饼升温至1100~1250℃,然后在该温度区间内对烧制好的滤饼保温60~120min;能够减少晶型转变对后续成型烧结的影响,在γ-al2o3相变的过程中,la2o3能够填补γ-al2o3结构中空缺的四面体结构,形成固溶强化,还能减少θ-al2o3(单斜相)的生成,避免γ-al2o3内部晶粒过度长大;增加的b2o6zn3对na的吸附效果能提高刚玉相的相转率,避免β-al2o3的生成;

8、步骤5、破碎粗磨:使用破碎机将低温烧制后的滤饼破碎至3~5mm粒径,再采用气流磨对颗粒进行进一步细磨,直至粉料d98细度为40~80μm,消除粉料静电后对研磨的粉末进行搜集;对滤饼先进行粗磨再进行细磨的好处是:有利于提高粉体自身的成型性能,且使用气流破碎对比常规球磨干磨工艺引入的杂质更少,得到的粉料温度较常规闪蒸干燥或喷雾干燥更低,对粉料的均化效果好,可节约陈腐时间,缩短生产周期;

9、步骤6、成型:将预制的球坯晶种投入到滚动成型机,然后在滚动成型机旋转时,一边喷入桨水,一边添加入上一步破碎细磨得到的粉料,粉体与球坯充分粘合长大,得到直径大小为0.36~230mm的长大后的球坯;喷入水量令长大后的球坯含水率为13~15wt%,避免球坯过干失圆或者过潮包心;

10、步骤7、干燥及烧结:在80~120℃下烘干步骤6所得长大后的球坯,直至球坯的含水率达到0~1wt%,防止球坯在烧结过程中出现内部缺陷;然后将球坯放入窑炉中进行干燥,以4~6℃/min的速度升温至1350~1450℃,然后保温60~100min,得到直径为0.3~200mm的陶瓷研磨球;

11、作为优选:步骤1中加水湿磨时球磨机的出料细度为5~10μm。

12、作为优选:步骤4初步低温烧制得到的滤饼中晶粒尺寸为0.05~2μm,该滤饼中晶粒已与其余物相均匀化,氧化铝晶粒已被纳米化。

13、作为优选:步骤2中加入的絮凝剂占湿磨所得料浆总重的0.01~0.05wt%,絮凝剂由75~85wt%的聚丙烯酰胺、5~15wt%的壳聚糖、5~10wt%的脂肪酸以及3~5wt%的羧甲基纤维素组成。

14、作为优选:步骤6中喷入桨水由0.5~1wt%的聚丙烯醇和99~99.5wt%的水组成。

15、作为优选:所加入的聚丙烯醇的分子量为80000~150000da。

16、本发明的有益效果是:

17、本发明对γ-al2o3、二氧化硅、滑石、碳酸钙和氧化镧进行预磨和预烧处理,减少产品对成型粉体的高细度要求,研磨得到较粗细度的粉料;在预磨超细要求放宽的同时,通过预烧,在γ-al2o3相变的过程中,la2o3能够填补γ-al2o3结构中空缺的四面体结构,使氧化镧和γ-al2o3在升温转相过程中发生固溶现象,实现对氧化铝晶体的固溶强化,形成固溶结构laalo3;固溶结构laalo3中al3+分布于八面体空隙中,比在四面体空隙结构更为稳定,力学性能得到提高;

18、配方中氧化铝-二氧化硅-氧化镁-氧化钙体系高温形成的玻璃相有助于离子在烧结过程中的转移;增加的b2o6zn3在提供玻璃相降低预烧所需温度的同时,也能吸附al2o3结构中游离的na+,避免生成高铝酸钠影响最终刚玉相的转化率,避免β-al2o3的生成;预烧处理能够得到颗粒完整且大小在0.05~2μm的α-al2o3,并提前与剩余原料初步结合,可以节省后续烧结致密化的时间。

19、本发明采用气流磨对颗粒进行进一步细磨,破碎和气流磨对料块进行粗磨颗粒化,通过干燥的压缩空气让物料之间发生剧烈碰撞,粉料本身在气流研磨过程中成分均化,高温干燥以及高速碰撞均会使粉料表现的更加蓬松,降低颗粒间的结合性,因此过程中引入静电消除工艺消除颗粒上带的电荷,减少粉料颗粒间的斥力,粗颗粒的粉在成型过程中更容易打散分散粘结到各个球坯上,使球坯快速生长,能够降低造粒难度,对比常规方法能省去陈腐均化的时间,有效提高粉体的成型性能。整体生产流程较常规陶瓷产品所需时间更短。本发明产品晶粒小,结构致密,具有较高的硬度,耐磨性好,高速自抛磨削时其坑点也不会轻易向四周扩散,不会出现大面积表皮剥落的现象,有效提高磨介的磨料稳定性以及抗冲击能力。



技术特征:

1.一种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球,其特征在于,由以下组分构成:88~95wt%的γ-al2o3、0.5~3wt%的sio2、0.5~2wt%的滑石,0.5~2wt%的caco3、0.5~3wt%的b2o6zn3和0.5~2wt%的la2o3。

2.一种如权利要求1所述采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求1所述采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,其特征在于:步骤1中加水湿磨时球磨机的出料细度为5~10μm。

4.根据权利要求1所述采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,其特征在于:步骤4初步低温烧制得到的滤饼中晶粒尺寸为0.05~2μm。

5.根据权利要求1所述采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,其特征在于:步骤2中加入的絮凝剂占湿磨所得料浆总重的0.01~0.05wt%,絮凝剂由75~85wt%的聚丙烯酰胺、5~15wt%的壳聚糖、5~10wt%的脂肪酸以及3~5wt%的羧甲基纤维素组成。

6.根据权利要求1所述采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,其特征在于:步骤6中喷入桨水由0.5~1wt%的聚丙烯醇和99~99.5wt%的水组成。

7.根据权利要求6所述采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,其特征在于:所加入的聚丙烯醇的分子量为80000~150000da。


技术总结
本发明涉及一种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法,包括步骤:预磨、絮凝、预烧、破碎粗磨、成型、干燥及烧结。本发明的有益效果是:对γ‑Al2O3、二氧化硅、滑石、碳酸钙和氧化镧进行预磨和预烧处理,减少产品对成型粉体的高细度要求,研磨得到较粗细度的粉料;对氧化铝晶体的固溶强化,形成固溶结构LaAlO3,力学性能得到提高;增加的B₂O₆Zn₃在提供玻璃相降低预烧所需温度的同时,也能吸附Al2O3结构中游离的Na+,避免生成高铝酸钠影响最终刚玉相的转化率,避免β‑Al2O3的生成,可以节省后续烧结致密化的时间;采用气流磨对颗粒进行进一步细磨,使球坯快速生长,能够降低造粒难度,能省去陈腐均化的时间,有效提高粉体的成型性能。

技术研发人员:王承栋,罗甲业,周雄,陶华上,李强
受保护的技术使用者:江苏金石研磨有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/2/1
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