[實(shí)用新型]均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320537823.9
• 申請(qǐng)日: 2013-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN203474661U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢海鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州凡登特種材料技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/488
• 分類號(hào): C04B35/488;C04B35/16;C04B35/622;C22C29/08
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及陶瓷基粉體材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒。

背景技術(shù)

陶瓷基粉體材料的制備及其應(yīng)用研發(fā)是“先進(jìn)制造技術(shù)”的重要構(gòu)成部分，是中國(guó)和世界上各主要發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)確定優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性高技術(shù)之一。

高球形度的微米級(jí)陶瓷顆粒被廣泛應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，比如陶瓷及塑料制品表面的耐磨處理、金屬制品表面的磨砂和去應(yīng)力、傳動(dòng)部件的防磨損及熱防護(hù)、顆粒及粉狀物料的精細(xì)研磨等。

通常這種微米級(jí)球狀顆粒的生產(chǎn)，是將高壓空氣吹掃熔融的原料，然后收集被高壓空氣所霧化裹帶的顆粒。然后將收集到的顆粒產(chǎn)品進(jìn)行篩選、整形、清洗等步驟得到最終產(chǎn)品。這種方法的生產(chǎn)的產(chǎn)品主要存在六個(gè)方面的缺陷：1）所形成的球狀顆粒的球形度較低。2）所形成的球狀顆粒通常具有較寬的粒度分布范圍，因此對(duì)特定產(chǎn)品的產(chǎn)率無(wú)法控制。結(jié)果就是生產(chǎn)效率低下，無(wú)法進(jìn)行產(chǎn)品訂制。3）這種成形方法要求熔融的多組分物料能夠形成穩(wěn)定的均勻熔體，故很難用于制造無(wú)法形成穩(wěn)定共熔體的復(fù)合材料體系。4）成形時(shí)需要將物料加熱至熔融，因此無(wú)法應(yīng)用于較易氧化的物料體系。5）熔融體急速冷卻過程中，無(wú)法準(zhǔn)確控制冷卻方向，產(chǎn)品存在較高的內(nèi)應(yīng)力，影響產(chǎn)品的強(qiáng)度等力學(xué)性能。6）生產(chǎn)過程存在大量污染性的副產(chǎn)物和廢氣。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用高壓空氣吹掃霧化熔融料漿的方法生產(chǎn)陶瓷顆粒的缺陷，本實(shí)用新型提供一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒，包含至少兩種無(wú)機(jī)材料，其中至少一種為陶瓷材料，所述的顆粒呈球形度大于0.9的球狀結(jié)構(gòu)，顆粒的主體結(jié)構(gòu)由納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷材料的粉體通過燒結(jié)方式復(fù)合；顆粒的中心至外表面的局部密度逐漸或階梯式增高，且在顆粒的外表面達(dá)到最高局部密度。這種結(jié)構(gòu)是由于我們使用氣動(dòng)造粒和滾動(dòng)成形的工藝，未完全固化的料漿在表面張力和毛細(xì)管力的作用下，再經(jīng)燒結(jié)，形成顆粒內(nèi)低外高的密度分布。而傳統(tǒng)的熔融噴霧產(chǎn)生的顆粒是不具備這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的。

作為優(yōu)選，所述的無(wú)機(jī)材料為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷和/或金屬微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石、碳化鎢和金屬中的一種或幾種。但不僅限于此。

作為優(yōu)選，所述的陶瓷材料為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石和碳化鎢中的一種或幾種。但不僅限于此。

本實(shí)用新型方法制得的復(fù)合陶瓷顆粒中80%以上的顆粒具有0.92以上的球形度。

個(gè)體顆粒的組分與顆粒總體平均組分的差異小于3%，具有均勻的復(fù)合特性顆粒總體平均組分即抽取任意批量的顆粒，該批量顆粒的平均組分。

本實(shí)用新型方法制得的所述顆粒的體積平均粒徑為10μm-500μm。

所述的顆粒從內(nèi)到外具有相對(duì)疏松的核心、相對(duì)致密過度層和致密的外殼層。

一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒的制備方法，該方法制備平均粒徑為10μm-250μm的球狀陶瓷顆粒，包括如下步驟：

a）研磨分散：將至少兩種無(wú)機(jī)微粉，其中至少一種為陶瓷微粉，以及水或/和有機(jī)溶劑和分散劑同時(shí)或分步投料后，用濕法研磨共混至微粉的平均粒徑為0.5μm-1μm；

b）氣動(dòng)造粒：將a）中得到的物料中加入水或者水與醇類的混合物進(jìn)行稀釋，調(diào)節(jié)料漿的粘度100-2000cPa和固體含量20-50wt%，使得漿料達(dá)到霧化噴射，進(jìn)行氣動(dòng)造粒的要求，

c)對(duì)氣動(dòng)造粒的顆粒進(jìn)行干燥，粗篩；

d）對(duì)c)中制得的顆粒進(jìn)行燒結(jié)；

e）對(duì)燒結(jié)后的顆粒進(jìn)行球磨拋光、清洗；

f）對(duì)拋光、清洗后的顆粒進(jìn)行干燥、粗篩；

g）對(duì)粗篩后的顆粒進(jìn)行選圓、精篩。

步驟b）中還可以在±10%的范圍內(nèi)進(jìn)一步微調(diào)料漿的粘度、固體含量，使得霧化噴射的漿料顆粒具備穩(wěn)定的空氣動(dòng)力學(xué)直徑，該直徑為最終制備的陶瓷顆粒的直徑的110-130%；

作為優(yōu)選，所述的分散劑的含量為0.01-3wt%（初始含量），所述的分散劑包括三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯和LBD-1中的一種或幾種。但不僅限于此。