[發(fā)明專利]一種氧化鋁基微晶陶瓷顆粒及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010218963.4
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111320465B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張立;焦秀玲;陳代榮;劉洋
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: C04B35/111
• 分類號: C04B35/111;C04B35/622;C04B35/624;C04B35/63;B24D3/06;B24D3/28
• 代理公司: 濟南千慧專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37232
• 代理人: 趙長林

本申請?zhí)岢隽艘环N氧化鋁基微晶陶瓷顆粒及其制備方法和應(yīng)用，其中，一方面，本申請?zhí)岢隽艘环N氧化鋁基微晶陶瓷顆粒，包括若干氧化鋁微晶粒和若干晶粒間相，相鄰的氧化鋁微晶粒之間通過所述晶粒間相的過渡連接使得氧化鋁基微晶陶瓷顆粒形成類單晶結(jié)構(gòu)，所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒中不存在任何非晶物質(zhì)。本申請氧化鋁基微晶陶瓷顆粒在晶粒間相的作用下形成了類單晶結(jié)構(gòu)，極大地提高了氧化鋁晶粒間的結(jié)合力，且使得氧化鋁微晶的微觀結(jié)構(gòu)更致密，進而有效地提高了氧化鋁微晶陶瓷顆粒的硬度和單顆粒抗壓強度。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于陶瓷材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁基微晶陶瓷顆粒及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

磨料磨具素有工業(yè)牙齒的美稱，廣泛應(yīng)用于冶金、機械、電子、航空航天、國防建設(shè)及日常生活中，如各種機械零件的磨削制造，材質(zhì)斷割、修整和拋光，鋼坯表面處理、軋輥修整，汽車曲軸、凸輪、發(fā)動機活塞缸磨削加工，飛機發(fā)動機部件加工，各種施工工程中的鉆樣、機場跑道和公路切割，板材、家具、皮革、塑料、玻璃及不銹鋼修整和拋光等。

磨料分普通磨料和超硬磨料兩大類，普通磨料有：電熔剛玉(棕剛玉、白剛玉、單晶剛玉、微晶剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉)磨料、氧化鋁微晶陶瓷磨料、綠碳化硅、黑碳化硅等；超硬磨料包括金剛石磨料和立方氮化硼(CBN)。超硬磨料由于其硬度高、強度大，所以作為磨料使用體現(xiàn)出了一系列優(yōu)異性能，如磨削能力強、抗沖擊能力強等，但是超硬磨料也存在一定缺點，主要就是熱穩(wěn)定性差、化學(xué)穩(wěn)定性差、造價高，尤其是其高昂的造價極大地限制了超硬磨料的廣泛使用。

現(xiàn)有技術(shù)中，利用氧化鋁微晶作為磨料應(yīng)用材料的探究中，在CN108603095A研磨顆粒和其形成方法中公開了一種研磨顆粒包含包括氧化鋁的主體，所述氧化鋁包括平均微晶大小不大于0.18μm的多個微晶。在其它實施例中，所述主體進一步包含鎂和氧化鋯。所述研磨顆粒具有不大于1000MPa的平均強度或至少105％的相對脆度中的至少一個。但是該申請的研究重點是改進氧化鋁微晶結(jié)構(gòu)的平均強度和脆度，但是氧化鋁微晶想要替代超硬材料的關(guān)鍵影響因素是單顆粒抗壓強度和硬度，該申請并沒有達到一定的單顆粒抗壓強度和硬度。

在CN107628809A公開了一種微觀層狀互鎖納米晶陶瓷剛玉磨料及其制備方法，以九水合硝酸鋁為原料，PEG1000為分散劑，氧化鋁晶種占原料的質(zhì)量分數(shù)為0.40～0.50％，外加添加劑為原料質(zhì)量百分比含量的0.15～0.75％，添加劑的原料組成及其原料的質(zhì)量百分比含量為六水合硝酸釔0～40％，六水合硝酸鈰0～40％，氟化鈣0～50％，鈦酸四丁酯20～65％。該發(fā)明控制了陶瓷剛玉磨料的微觀結(jié)構(gòu)特征，剛玉磨料內(nèi)部均勻排布著致密層狀相互穿插的晶粒，磨粒內(nèi)部晶粒徑長平均尺寸在600～1300nm之間，晶粒片層厚度在50～280nm之間；晶粒徑厚比(徑長比厚度)在3～11之間，通過顯微結(jié)構(gòu)的控制，提高了剛玉磨料的斷裂韌性、抗壓強度和自銳性等機械性能；且單顆粒抗壓強度可達41N。

專利文件CN105819833A中公開了一種自銳型微晶氧化鋁陶瓷磨料顆粒的制備方法，包括以下步驟：第一步、按照重量百分比計，取99～99.5wt％微晶煅燒氧化鋁和助劑0.5～1wt％混合均勻，然后加入粘結(jié)劑混合均勻，超細研磨，備用；第二步、將第一步中的研磨后的原料，靜壓壓制成板狀，厚度1～3mm；第三步、將第二步的靜壓后原料中溫?zé)Y(jié)1100～1300℃，1～3h；第四步、將低溫?zé)Y(jié)后的原料進行破碎，破碎至所需粒度；第五步、將破碎后的原料進行1700～1800℃高溫?zé)Y(jié)，12～18h，高溫?zé)Y(jié)破碎后篩分，即得陶瓷磨料。

現(xiàn)有技術(shù)中在氧化鋁微晶的探究中，有用氧化鋁微晶作為磨料的探究，基本上都是制成陶瓷結(jié)合劑固結(jié)磨具、樹脂結(jié)合劑固結(jié)磨具或涂附磨具用于金屬磨削領(lǐng)域；鮮有氧化鋁微晶顆粒作為磨料替代超硬磨料的應(yīng)用。普通的氧化鋁微晶材料無法替代超硬磨料使用，其根本缺陷在于氧化鋁微晶的微觀結(jié)構(gòu)存在缺陷、組分不好、晶粒間結(jié)合力不強、制備方法有缺陷等以至于均沒有得到更高的單顆粒抗壓強度、更高硬度、更致密的微觀結(jié)構(gòu)等性能的氧化鋁微晶使其可以用來替代超硬磨料應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容