[發明專利]微晶鋯鋁復合磨介的制備方法

有效

• 申請號: 201410465724.3
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104177070A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 張合軍;蔣丹宇;張宗喜;張雪穎
• 申請（專利權）人: 淄博啟明星新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 馬俊榮

技術領域

本發明屬于陶瓷磨介制備領域，具體涉及一種微晶鋯鋁復合磨介的制備方法。

背景技術

隨著新型研磨方法的出現，研磨用陶瓷球在電子工業、非金屬礦產品深加工、建筑衛生瓷、涂料、油墨、造紙、填料、染料得到廣泛應用。由于氧化鋁瓷球硬度高，密度大，化學性質穩定，已經是用途最廣的陶瓷磨介。但是氧化鋁磨介在使用過程中面臨的主要問題有，首先氧化鋁陶瓷的斷裂韌性低，高速研磨過程中容易出現碎球；其次，氧化鋁陶瓷顯微結構中平均晶粒尺寸大，研磨過程中晶粒剝落較快，磨耗大。造成以上問題的主要原因是，目前國內氧化鋁精細陶瓷生產用的原料主要是用工業氧化鋁高溫煅燒(>1350℃)使氧化鋁γ相轉變成α相，高溫過程使原晶變大(>1.5μm)，隨后燒結過程造成陶瓷顯微結構中平均晶粒尺寸偏大(>3μm)。如果要獲得細晶氧化鋁，只能采用硫酸鋁氨熱解低溫煅燒得到，但這種粉體的成本是工業氧化鋁煅燒的近十倍。

申請號為CN201310440880的中國發明專利公開了一種氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷缸套。其由質量百分比組成為：60～70％的氧化鋁，20～30％的氧化鋯，1.2～1.5％的氧化釔，0.5％的氧化鑭，3～3.3％的碳酸鎂，按工藝流程球磨混合、造粒、成型、燒結制成。由于該方法采用的是工業氧化鋁和工業氧化鋯直接混合，粉料原晶粗大，難以低溫燒結獲得細晶的鋯鋁復合顯微結構，作為磨介球耐磨性較差。CN201110244253的中國發明專利公開了一種鋁摻雜的氧化鋯復合拋光粉的制備方法，其工藝過程為通過鋯鹽溶液和鋁鹽經有機溶，陳化，過濾，沉淀后煅燒制得。該粉體制備工藝長，原料成本高，不適合制備低成本的鋯鋁復合陶瓷。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種微晶鋯鋁復合磨介的制備方法，成本低，流程簡單，制備得到的微晶鋯鋁復合磨介研磨時避免大顆粒的脫落，同時提高了磨介的整體力學性能，產品磨耗低。

本發明所述的微晶鋯鋁復合磨介的制備方法，包括以下步驟：

(1)將γ-氧化鋁、稀鹽酸和氧化鋁球球磨混合，抽濾后得到粉體；

(2)將步驟(1)制得的粉體和氧氯化鋯混合，再加入硅溶膠，得到料漿；

(3)將步驟(2)制得的料漿與氧化鋁球和水混合，然后加熱保溫，使氧氯化鋯形成溶膠；

(4)將步驟(3)制得的溶膠干燥，保溫，然后經粉碎后得到細晶鋯鋁復合粉體；

(5)將步驟(4)制得的粉體經成型工藝成型球坯，燒結，得到產品。

其中：

步驟(1)中γ-氧化鋁為工業級γ-氧化鋁，是用于電解鋁的原料，價格低廉，其氧化鈉的總質量分數小于1.0％；步驟(1)中稀鹽酸的濃度為0.01～0.2M，將步驟(1)中得到的粉體用水洗至pH為6.5-7.5后再進行第二步處理。γ-氧化鋁首先經酸洗除鈉并通過球磨打開工業氧化鋁的團聚體。步驟(1)中球磨混合時間為12-36小時，抽濾后得到的粉體粒徑D50小于3μm。

步驟(1)中γ-氧化鋁、稀鹽酸和氧化鋁球的質量比為0.8～1:1～1.3:1～1.5。

氧化鋁球為市購，氧化鋁球直徑優選為20-40mm。

氧氯化鋯的用量以氧化鋯相當于γ-氧化鋁質量分數的5％-15％來折算。

硅溶膠用量為氧化鋁和氧化鋯總質量的0.1-0.5％。

步驟(3)中料漿、氧化鋁球、水的質量比為1：1-1.5：0.3-0.5，混合后放置6-24小時。

步驟(3)中加熱保溫的溫度為80℃-95℃，時間為3-12小時。

步驟(4)為：將步驟(3)制得的溶膠在80-150℃干燥12-72小時后，再在850℃-1100℃的溫度下保溫2-10小時，冷卻后的粉體在氣流磨氣流粉碎后，得到細晶鋯鋁復合粉體。步驟(4)得到的細晶鋯鋁復合粉體的鈉雜質質量分數低于0.1％、原晶平均粒度小于0.8μm。

步驟(5)中成型工藝為滾球成型或等靜壓成型。

步驟(5)中燒結溫度為1400℃～1550℃，時間為1～10h。

經本發明制備得到氧化鋁平均晶粒尺寸小于1.8μm，氧化鋯平均晶粒小于0.5μm的氧化鋯顆粒增韌氧化鋁顯微結構，其硬度HV5大于18GPa，耐磨性能優良，磨耗低于≤0.50g/kg·h。

綜上所述，本發明具有以下優點：