[發明專利]一種鋯剛玉磨料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710939444.5
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN109592971A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 朱玉梅;涂金強;李志宏
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C09K3/14
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種鋯剛玉磨料，以化學純硝酸鋁(Al(NO₃)₃·9H₂O)和氯氧鋯(ZrOCl₂)為原料，外加復相添加劑及稀土金屬氧化物；所述的復相添加劑體系為TiO₂/SiO₂或MgO/TiO₂；所述的稀土金屬氧化物為Y₂O₃。所引入的剛玉晶種比表面積大，晶粒細小均勻，促進燒結致密化，所得到的鋯剛玉磨料晶粒為等軸狀，晶粒尺寸為100?300nm，單顆粒抗壓強度最高可達35?40N，能夠滿足重負荷的高速磨削和存在較高應力的磨削加工需求。

技術領域

本發明屬于磨削加工磨料技術領域，涉及一種鋯剛玉磨料及其制備方法。

背景技術

鋯剛玉磨料的特點是韌性好、強度高，將氧化鋁和氧化鋯的硬度、強度和抗沖擊韌性、抗磨性有機的結合在一起。在磨削加工過程中，用鋯剛玉磨料制成的砂輪表面不易堵塞，產熱量較少，適用的應用領域為重負荷的高速磨削和存在較高應力的磨削加工。

鋯剛玉磨料常用的制備方法包括溶膠-凝膠法、化學共沉淀法和固相燒結法。溶膠-凝膠法相對其他方法制備的鋯剛玉磨料組分與純度高，晶粒的尺寸更加均勻，即將反應物在液相下或液態溶劑中混合均勻并進行反應，反應生成穩定的溶膠，經干燥蒸發去除液體介質，再破碎選取一定尺寸和粒度的顆粒，經燒結后成為磨料。

制備鋯剛玉磨料時，氧化鋁的來源，添加劑種類和比例，燒結工藝都會對磨料的顆粒大小，單顆粒抗壓強度造成影響。因此通過工藝優化制備一種性能好的鋯剛玉磨料可以滿足重負荷的高速磨削和存在較高應力的磨削加工需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋯剛玉磨料及其制備方法，能夠滿足重負荷的高速磨削和存在較高應力的磨削加工需求。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種鋯剛玉磨料，以化學純硝酸鋁(Al(NO₃)₃·9H₂O)和氯氧鋯(ZrOCl₂)為原料，外加復相添加劑及稀土金屬氧化物；所述的復相添加劑體系為TiO₂/SiO₂或MgO/TiO₂，占最終磨料的質量百分比為1-5wt.％；；所述的稀土金屬氧化物為Y₂O₃，占最終磨料的質量百分比為0-13wt.％且不為0；按照以下步驟進行：

(1)以化學純硝酸鋁(Al(NO₃)₃·9H₂O)和氯氧鋯(ZrOCl₂)為原料，溶于水后過濾除去雜質，配成鋁離子的水溶液；

(2)向步驟(1)所得水溶液中以每秒2滴的速率滴加濃度為1mol/L的稀氨水，并不斷攪拌，調節pH在9-9.5之間，繼續攪拌使其完全反應，凝膠化，當觀察到溶液中出現團聚狀物質出現時停止攪拌，然后真空泵真空抽濾，用去離子水沖洗三遍凝膠后得到鋯剛玉磨料前驅體；

(3)以化學純硝酸鋁(Al(NO₃)₃·9H₂O)為原料，加入分散劑聚乙二醇，配制成水溶液，滴加氨水，調節溶液的pH在9-9.5之間，后經抽濾、洗滌、干燥、研磨，燒結后球磨得到的超細α-Al₂O₃晶種；