[發(fā)明專利]一種亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠的復(fù)合制備方法

在審

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• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112457005A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石紀軍;孫國梁;孫良良
• 申請（專利權(quán)）人: 景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/634
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 王力文

本發(fā)明公開了一種亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠的復(fù)合制備方法，屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，在丙烯類單體、交聯(lián)劑、分散劑以及釔穩(wěn)定的氧化鋯的混合溶液中加入引發(fā)劑和光固化劑形成氧化鋯漿料；將所述氧化鋯漿料注入含有催化劑的油浴液體石蠟中，并同時采用紫外光進行照射，從而形成氧化鋯陶瓷微珠生坯，采用程序升溫對生坯進行燒結(jié)，自拋光后形成亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠；本發(fā)明采用催化固化和UV紫外固化的復(fù)合成型技術(shù)，制備所得的氧化鋯陶瓷微珠尺寸可達亞毫米級，且具有較高的密度和良好的耐磨性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠的復(fù)合制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的發(fā)展，高性能的研磨介質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于礦山、無機材料、電力能源、化工等行業(yè)領(lǐng)域。據(jù)估計，全球每年消耗磨球類產(chǎn)品500～600萬噸，國內(nèi)消耗量也在200～250萬噸以上。尤其是粒徑為亞毫米級陶瓷微球，具有廣闊的市場空間。這不僅是因為陶瓷微球比表面積大，球磨效率高，更是因為工業(yè)制品升級換代對原料的超細粉碎提出的需求。在制備超細粉體的研磨過程中，要求粉體產(chǎn)品不僅粒度細、分級效果好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且要求生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)過程可控性強。因此，研磨介質(zhì)種類的選擇和質(zhì)量的好壞直接決定著產(chǎn)品物化性能的優(yōu)劣，同時會影響磨機的效能以及超細粉體的生產(chǎn)成本。在陶瓷生產(chǎn)中，憑借著高強度、高硬度、優(yōu)良的耐磨性與耐腐蝕性等眾多突出的優(yōu)點，氧化鋯陶瓷球在眾多系列陶瓷研磨球石中脫穎而出，倍受陶瓷行業(yè)的青睞。

目前，氧化鋯陶瓷微珠的制備是采用傳統(tǒng)的凝膠注模成型技術(shù)，該成型技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于Al₂O₃、ZrO₂、SiC、AlN、Si₃N₄等氧化物或非氧化物的精密陶瓷體系。然而，凝膠鑄模成型工藝制備的陶瓷微球，其結(jié)構(gòu)不夠致密、耐磨性較差且無法制備出粒徑小于0.3mm的亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠的復(fù)合制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中氧化鋯陶瓷微珠結(jié)構(gòu)不致密，粒徑不達標(biāo)的問題，同時可以實現(xiàn)氧化鋯陶瓷微珠的尺寸可控，提高制備效率。

本發(fā)明提供了一種亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠的復(fù)合制備方法，包括以下步驟：

步驟1，漿料的制備

將丙烯類單體、交聯(lián)劑、分散劑溶于水溶劑中形成混合溶液，調(diào)節(jié)所述混合溶液的pH值為8～10；將釔穩(wěn)定的氧化鋯加入所述混合溶液中，分散均勻后，加入消泡劑，攪拌；將引發(fā)劑、光固化劑加入氧化鋯漿料中，攪拌后形成均勻穩(wěn)定的氧化鋯漿料；

步驟2，氧化鋯陶瓷微球生坯的制備

將步驟1的氧化鋯漿料注入到含有催化劑的油浴液體石蠟中，在50～80℃下，攪拌形成氧化鋯陶瓷微球；同時采用紫外燈照射所述氧化鋯陶瓷微球，制得氧化鋯陶瓷微珠生坯；

步驟3，生坯的燒結(jié)

將步驟2制備的氧化鋯陶瓷微珠生坯清洗干燥后，采用程序升溫至1520～1550℃進行燒結(jié)處理，自拋光后，制得亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠。

優(yōu)選的，步驟1中，所述丙烯類單體為丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種混合；所述交聯(lián)劑為N-N’-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的一種或幾種混合；所述光固化劑為二苯甲酮衍生物、苯偶酰衍生物和烷基芳酮衍生物中的一種或幾種混合。

優(yōu)選的，所述丙烯類單體與所述交聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:0.1～0.125；所述丙烯類單體與所述引發(fā)劑的質(zhì)量比為1:0.2～0.25；所述丙烯類單體與所述光固化劑的質(zhì)量比為1:0.3～0.375。

優(yōu)選的，步驟1中，所述釔穩(wěn)定的氧化鋯為3～8mol％三氧化二釔穩(wěn)定的氧化鋯；所述丙烯類單體與所述釔穩(wěn)定的氧化鋯的質(zhì)量比為1:6～8.75。