[發明專利]一種氧化鋯-氧化鋁核殼結構研磨球的制造方法

無效

• 申請號: 201310443506.5
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103525366A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 莫雪魁;宋錫濱;張兵;張曦
• 申請（專利權）人: 山東國瓷功能材料股份有限公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗

技術領域

本發明涉及一種材料制造方法，尤其是一種氧化鋯-氧化鋁核殼結構的材料制造方法。

背景技術

目前，氧化鋯和氧化鋁材質的研磨球各有特點，氧化鋯陶瓷燒結后密度在6.0g/cm3以上，堆積密度大約為3.2～4.0g/cm³，相比之下氧化鋁陶瓷的燒結后密度大約為3.9?g/cm3,堆積密度大約為2.0～2.5g/cm³。在應用到陶瓷粉體的研磨分散時，氧化鋯研磨球通常具有更高的研磨效率。而另一方面，涉及氧化鋁透明陶瓷等應用領域時，對氧化鋁粉體的純度要求非常高，一般會要求在99.99%以上。α-氧化鋁粉體在生產過程中通常會產生團聚或顆粒粘連現象，特別是粉體到納米級時，非常難分散。如果使用氧化鋯研磨球，研磨效果較好，但會在研磨過程中引入鋯、釔等雜質，降低納米氧化鋁粉體的純度；如果使用氧化鋁研磨球，研磨效率會較低，需要很長時間的研磨，研磨效率較低。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種氧化鋯-氧化鋁核殼結構研磨球的制造方法，比同型號的氧化鋁研磨球堆積密度高40%以上，能有效提高研磨效率。

本發明所采用的技術方案是：

一種氧化鋯-氧化鋁核殼結構研磨球的制造方法，包括下列步驟：

1）選擇氧化鋁粉體、有機溶劑、粘結劑，按照一定比例混合均勻；

2）在研磨機研磨腔內填充一定量的氧化鋯研磨球；

3）將氧化鋁與有機溶劑形成的均勻混合物通過高速運行的研磨機，待氧化鋁均勻地覆蓋在氧化鋯研磨球的表面，然后將研磨球烘干，排除溶劑；

4）將烘干后的研磨球進行高溫燒結；

5）將研磨球拋光，形成氧化鋯-氧化鋁核殼結構的研磨球成品。

步驟1）中所述的的氧化鋁粉體平均粒徑為30—200nm，晶相為α相。所述的醇類為乙醇或異丙醇。

所述的有機溶劑為常溫下呈液體的醇類，氧化鋯研磨球與醇的重量比為1~4，氧化鋁粉體和氧化鋯球的重量比需要滿足以下關系：

1.65h/R≤W2/W1≤1.95h/R

W2—氧化鋁粉體質量，g；?W1—氧化鋯球重量，g；

h—燒結后的殼厚度，cm；?R—氧化鋯球的半徑，cm。

所述的粘結劑為聚乙二醇或聚乙烯醇，按氧化鋁重量計，粘合劑用量為≤1.0wt%。

步驟2）中所述的研磨機，是可填充氧化鋯球的籃式磨機、行星磨、罐磨機、球磨機的一種，氧化鋯研磨球的體積填充量為≤60%。

步驟3）中所述研磨機的研磨線速度為1—5m/s；氧化鋁與有機溶劑形成的均勻混合物的研磨時間為0.5—5小時。

步驟4）所述的高溫燒結溫度為1500±50℃，升溫速率≤3℃/min，保溫燒結時間為2—6小時。

與現有技術相比，本發明的優點是：氧化鋯-氧化鋁核殼結構的研磨球比同型號的氧化鋁研磨堆積球密度高40%以上，在同等研磨線速度下可大幅度縮短研磨分散時間，顯著提高分散效率，適用于研磨高粘度、強團聚的物質。特別是針對高純氧化鋁粉體的研磨時，可顯著提高粉體的純度。制造工藝過程簡單，當核殼結構的研磨球表面氧化鋁磨損嚴重時，可以用本發明提供的方法對其進行修復處理，將氧化鋯研磨球進行回收利用。

具體實施方式

實施例一：取粒徑約100nm，比表面積=13.5m²/g的α相氧化鋁粉體100g、聚乙二醇（PEG-400）0.8g和500g乙醇混合均勻形成渾濁漿料，倒入行星磨罐中，加入直徑0.3mm的氧化鋯研磨球200g，設定轉速為320rpm，研磨3小時，液相變清后，用濾網過濾出研磨球，然后在烘箱中與60℃下烘干3h。然后將烘干后的研磨球于1500℃下煅燒2h，升溫速率為1.5℃/min。將煅燒后的研磨球進行拋光后即可得到核殼結構的氧化鋯-氧化鋁研磨球，氧化鋁殼厚度約80微米。

實施例二：取粒徑約200nm，比表面積=8.12m²/g的α相氧化鋁粉體100g、聚乙烯醇（PVA1799）0.3g和400g異丙醇混合均勻形成渾濁漿料，倒入行星磨罐中，加入直徑0.8mm的氧化鋯研磨球200g，設定轉速為240rpm，研磨4小時，液相變清后，用濾網過濾出研磨球，然后在烘箱中與70℃下烘干4h。然后將烘干后的研磨球于1550℃下煅燒6h，升溫速率為3℃/min。將煅燒后的研磨球進行拋光后即可得到核殼結構的氧化鋯-氧化鋁研磨球，氧化鋁殼厚度約100微米。

實施例三：取粒徑約60nm，比表面積=17.46m²/g的α相氧化鋁粉體5kg、聚乙二醇（PEG400）30g和20kg乙醇混合均勻形成渾濁漿料，倒入50L的球磨機球磨罐中，再加入直徑2.0mm的氧化鋯研磨球8kg，密封后，設定轉速為110rpm，研磨5小時，液相變清后，用濾網過濾出研磨球，然后在烘箱中與70℃下烘干4h。然后將烘干后的研磨球于1450℃下煅燒6h，升溫速率為3℃/min。將煅燒后的研磨球進行拋光后即可得到核殼結構的氧化鋯-氧化鋁研磨球，氧化鋁殼厚度約330微米。