一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，选择氧化铝粉体、有机溶剂、粘结剂，按照一定比例混合均匀；研磨机填充一定量的氧化锆研磨球；氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物通过研磨机研磨，氧化铝粉体均匀地覆盖在氧化锆研磨球的表面，然后将研磨球烘干，排除溶剂；高温烧结，抛光，即可制成氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球，本发明制成的氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球，比同型号的氧化铝研磨球堆积密度高40%以上，能有效提高研磨效率，显著降低氧化铝粉体分散时的杂质引入。
【专利说明】一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种材料制造方法，尤其是一种氧化锆-氧化铝核壳结构的材料制造方法。
【背景技术】
[0002]目前，氧化锆和氧化铝材质的研磨球各有特点，氧化锆陶瓷烧结后密度在6.0g/cm3以上，堆积密度大约为3.2~4.0g/cm3，相比之下氧化铝陶瓷的烧结后密度大约为3.9g/cm3,堆积密度大约为2.0~2.5g/cm3。在应用到陶瓷粉体的研磨分散时，氧化锆研磨球通常具有更高的研磨效率。而另一方面，涉及氧化铝透明陶瓷等应用领域时，对氧化铝粉体的纯度要求非常高，一般会要求在99.99%以上。α-氧化铝粉体在生产过程中通常会产生团聚或颗粒粘连现象，特别是粉体到纳米级时，非常难分散。如果使用氧化锆研磨球，研磨效果较好，但会在研磨过程中引入锆、钇等杂质，降低纳米氧化铝粉体的纯度；如果使用氧化铝研磨球，研磨效率会较低，需要很长时间的研磨，研磨效率较低。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，比同型号的氧化铝研磨球堆积密度高40%以上，能有效提高研磨效率。
[0004]本发明所采用的技术方案是:
一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，包括下列步骤: 1)选择氧化铝粉体、有机溶剂、粘结剂，按照一定比例混合均匀；
2)在研磨机研磨腔内填充一定量的氧化锆研磨球；
3)将氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物通过高速运行的研磨机，待氧化铝均匀地覆盖在氧化锆研磨球的表面，然后将研磨球烘干，排除溶剂；
4)将烘干后的研磨球进行高温烧结；
5)将研磨球抛光，形成氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球成品。
[0005]步骤I)中所述的的氧化铝粉体平均粒径为30— 200nm，晶相为α相。所述的醇类为乙醇或异丙醇。
[0006]所述的有机溶剂为常温下呈液体的醇类，氧化锆研磨球与醇的重量比为1~4，氧化铝粉体和氧化锆球的重量比需要满足以下关系:
1.65h/R ( W2/W1 ( 1.95h/R
W2—氧化铝粉体质量，g ； Wl—氧化锆球重量，g ；
h—烧结后的壳厚度，cm ； R—氧化锆球的半径，cm。
[0007]所述的粘结剂为聚乙二醇或聚乙烯醇，按氧化铝重量计，粘合剂用量为< 1.0wt%。
[0008]步骤2)中所述的研磨机，是可填充氧化锆球的篮式磨机、行星磨、罐磨机、球磨机的一种，氧化锆研磨球的体积填充量为< 60%。
[0009]步骤3)中所述研磨机的研磨线速度为I一5m/s ;氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物的研磨时间为0.5—5小时。
[0010]步骤4)所述的高温烧结温度为1500±50°C，升温速率≤3°C /min，保温烧结时间为2—6小时。
[0011]与现有技术相比，本发明的优点是:氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球比同型号的氧化铝研磨堆积球密度高40%以上，在同等研磨线速度下可大幅度缩短研磨分散时间，显著提高分散效率，适用于研磨高粘度、强团聚的物质。特别是针对高纯氧化铝粉体的研磨时，可显著提高粉体的纯度。制造工艺过程简单，当核壳结构的研磨球表面氧化铝磨损严重时，可以用本发明提供的方法对其进行修复处理，将氧化锆研磨球进行回收利用。
【具体实施方式】
[0012]实施例一:取粒径约IOOnm,比表面积=13.5m2/g的ct相氧化招粉体100g、聚乙二醇(PEG-400) 0.8g和500g乙醇混合均匀形成浑浊浆料，倒入行星磨罐中，加入直径0.3mm的氧化锆研磨球200g，设定转速为320rpm，研磨3小时，液相变清后，用滤网过滤出研磨球，然后在烘箱中与60°C下烘干3h。然后将烘干后的研磨球于1500°C下煅烧2h，升温速率为
1.5°C /min。将煅烧后的研磨球进行抛光后即可得到核壳结构的氧化锆-氧化铝研磨球，氧化铝壳厚度约80微米。 [0013]实施例二:取粒径约200nm，比表面积=8.12m2/g的α相氧化铝粉体100g、聚乙烯醇(PVA1799)0.3g和400g异丙醇混合均匀形成浑浊浆料，倒入行星磨罐中，加入直径0.8mm的氧化锆研磨球200g，设定转速为240rpm，研磨4小时，液相变清后，用滤网过滤出研磨球，然后在烘箱中与70°C下烘干4h。然后将烘干后的研磨球于1550°C下煅烧6h，升温速率为3°C /min。将煅烧后的研磨球进行抛光后即可得到核壳结构的氧化锆-氧化铝研磨球，氧化铝壳厚度约100微米。
[0014]实施例三:取粒径约60nm,比表面积=17.46m2/g的α相氧化招粉体5kg、聚乙二醇(PEG400) 30g和20kg乙醇混合均匀形成浑浊浆料，倒入50L的球磨机球磨罐中，再加入直径2.0mm的氧化锆研磨球8kg，密封后，设定转速为llOrpm，研磨5小时，液相变清后，用滤网过滤出研磨球，然后在烘箱中与70°C下烘干4h。然后将烘干后的研磨球于1450°C下煅烧6h，升温速率为3°C /min。将煅烧后的研磨球进行抛光后即可得到核壳结构的氧化锆-氧化铝研磨球，氧化铝壳厚度约330微米。
【权利要求】
1.一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于包括下列步骤: 1)选择氧化铝粉体、有机溶剂、粘结剂，按照一定比例混合均匀； 2)在研磨机研磨腔内填充一定量的氧化锆研磨球； 3)将氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物通过高速运行的研磨机，待氧化铝均匀地覆盖在氧化锆研磨球的表面，然后将研磨球烘干，排除溶剂； 4)将烘干后的研磨球进行高温烧结； 5)将研磨球抛光，形成氧化锆-氧化铝核壳结构的研磨球成品。
2. 根据权利要求1所述的一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于步骤I)中所述的的氧化铝粉体平均粒径为30— 200nm，晶相为α相。
3.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于步骤I)中所述的有机溶剂为常温下呈液体的醇类，氧化锆研磨球与醇的重量比为1~4，氧化铝粉体和氧化锆球的重量比需要满足以下关系:
1.65h/R ≤ W2/W1 ≤ 1.95h/R W2—氧化铝粉体质量，g ； Wl—氧化锆球重量，g ； h—烧结后的壳厚度，cm ； R—氧化锆球的半径，cm。
4.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于步骤I)所述的粘结剂为聚乙二醇或聚乙烯醇，按氧化铝重量计，粘合剂用量为< 1.0wt%。
5.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于步骤2 )中所述的研磨机，是可填充氧化锆球的篮式磨机、行星磨、罐磨机、球磨机的一种，氧化锆研磨球的体积填充量为≤ 60%。
6.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于步骤3)中所述研磨机的研磨线速度为I一5m/s ;氧化铝与有机溶剂形成的均匀混合物的研磨时间为0.5一5小时。
7.根据权利要求1所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于步骤4)所述的高温烧结温度为1500±50°C，升温速率≤30C /min，保温烧结时间为2—6小时。
8.根据权利要求1或3所述一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法，其特征在于步骤I)中所述的醇类为乙醇或异丙醇。
【文档编号】C09K3/14GK103525366SQ201310443506
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】莫雪魁, 宋锡滨, 张兵, 张曦 申请人:山东国瓷功能材料股份有限公司