一种陶瓷研磨体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种陶瓷研磨体，由以下重量分数的原料制成：氧化铝75‑90份，硅微粉0‑10份，高岭土3‑10份，轻钙1‑3份，滑石0.6‑3份，分散剂0.2‑1份，粘土1‑3份。本发明专利技术还提供了上述陶瓷研磨体的制备方法，包括一次球磨、二次球磨、喷雾造粒、等静压干法成型、烧结。本发明专利技术能够提高陶瓷球的强度和韧性，降低陶瓷研磨体的磨耗。

Ceramic grinding body and preparation method thereof

The invention provides a ceramic grinding body is made of the following raw materials: 75 weight fraction of alumina silica powder 0 90 copies, 10 copies, 10 copies of kaolin 3, PCC 1 3 copies, 3 copies of talc 0.6, dispersant 0.2 1 copies, 3 copies of 1 clay. The invention also provides a preparation method of the ceramic grinding body, which comprises a ball milling, two ball milling, spray granulation, isostatic pressing, dry molding and sintering. The invention can improve the strength and the toughness of the ceramic ball, and reduce the abrasion of the ceramic grinding body.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷研磨体及其制备方法
本专利技术涉及无机非金属材料领域，尤其涉及一种陶瓷研磨体及其制备方法。
技术介绍
氧化铝陶瓷球因其具有密度适中、硬度大、耐腐蚀以及不易引入杂质等特点，被广泛用于特种水泥、陶瓷、矿物、电子材料、磁性材料、光学材料以及涂料、油漆等行业原料的加工和研磨，是一种性能优良的研磨介质。目前，氧化铝陶瓷球的制备方法主要有挤压法、团粒法、干法等静压、湿袋法等静压、液压硬模成型等方法，并在很大程度上决定了氧化铝陶瓷球的密度、磨损率、成品率等品质。然而，由于氧化铝粉体较细，流动性较差，成型比较困难，形成的陶瓷球也特别容易破损、成品率很低，因此在制备氧化铝陶瓷球的制备工艺中，都需要添加一定的粘结剂，使其具有可塑性，提高成型率。由于PVA(Polyvinylalcohol，聚乙烯醇)可以使颗粒之间形成范德华力、毛细管力、机械纠缠力、氢键作用等等，在常温下起到均匀分散和提高粘结力的作用，而且会形成化学交联或物理吸附网络，提高坯体的强度，在高温时会发生分解和氧化，形成小分子或结构片段逸出体系，是目前的氧化铝陶瓷球制备工艺中最常使用的粘结剂。然而，由于PVA可能会使颗粒之间的距离加大，含有不易压碎的残余颗粒聚集体，并会使颗粒具有一定的弹性，撤去压力后，形状的微弱弹性恢复会将气体引入颗粒，因此容易造成球坯缺陷多、表面粗糙、气孔率高、球体密度低、尺寸分布宽等问题，进而使得生产的陶瓷球强度低、韧性差、磨损高，因此，人们不得不开发新的生产工艺，以提高陶瓷球的整体品质，如：CN101037337A公开了一种微晶耐磨陶瓷球的制法，采用滚动成型，经过烘干、烧成、抛光制得粒径为0.5-50mm的微晶耐磨陶瓷球，采用氧化铝粉、高岭土、碳酸氢钙、滑石粉、粘合剂(PVA-99)，得到的陶瓷球密度≥3.6g/cm3，磨耗≤0.1g/Kg·h，莫氏硬度≥9，吸水率≤0.02％；采用氧化锆粉、氧化钇粉、粘合剂(PVA-99)，得到的陶瓷球密度≥6g/cm3，磨耗≤0.01g/Kg·h，H硬度≥1250，压碎强度≥15KN；CN103171024A公开了一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺及其专用设备，采用陶瓷辊棒废料、氧化铝、高岭土、碳酸钡、白云石、硬脂酸为主要配方，加入0.3～1.5％的PVA加入到浆料中作为粘结剂，经过喷雾造粒、预压成型、湿袋法等静压压制成型、高温烧结，制成的直径50mm瓷球的磨耗平均为0.0046～0.0076％；CN102491735A公开了一种氧化铝陶瓷球生产方法，以氧化铝、苏州土、白云石、烧滑石、重钙为主要配方，以PVA为粘结剂，经过喷雾干燥、滚制成型、高温煅烧、抛光制得的直径10mm的耐磨氧化铝陶瓷球，磨耗为0.02-0.04g/(kg·h)；CN102910915A公开了一种陶瓷研磨球滚动成型用复合浆水及制备方法，以两种不同分子量的PVA匹配作为粘结剂，溶剂为水和乙醇的混合溶液，另外加入甘油、聚丙烯酸铵，并可以加入少量氨水控制浆水的pH值，用该复合浆水通过滚动成型方式制得的直径2mm氧化铝陶瓷球，以高岭土、氧化铝、长石、石英粉、滑石、碳酸钙为配方，素坯球球度为0.9，密度为2.1g/cm3，粒径2.5-3.0mm，球重量比为98％，表面粗糙度Ra120，强度为31N。然而，虽然上述几种方法可以在一定程度上提高陶瓷球的品质，但均存在生产成本高、球形控制难、综合品质不理想等缺陷，不能满足现在工业对研磨陶瓷球的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种陶瓷研磨体，能够提高陶瓷球的强度和韧性，降低陶瓷研磨体的磨耗。本专利技术的一个技术方案是：一种陶瓷研磨体，由以下重量分数的原料制成：氧化铝75-90份，硅微粉0-10份，高岭土3-10份，轻钙1-3份，滑石0.6-3份，分散剂0.3-1份，粘土1-3份。在配方中，硅微粉具有高的化学稳定性和低的热膨胀系数，而粘土是选用含沙粒很少(含沙量≤1.5％)、经过人工精洗后、经过过滤后的粘土；这种精洗后的粘土因白度高、质软，易分散浮于水中，有很好的可塑性和高的粘结性，能够与氧化铝、硅微粉、高岭土、轻钙、滑石等其他非可塑性原料原料具有较好的结合性，能够与之结合形成可塑性泥团，可以代替有机粘结剂，减少PVA的投入，并具有一定的干燥强度；同时该配方还可以使产品的耐火性能高并稳定、能抵抗高温而不致熔化，且不会产生有机粘结剂高温煅烧后留下的孔隙或其他缺陷，能提高结构密度和强度，提高陶瓷球的强度和韧性，降低陶瓷球的磨耗。进一步的，上述陶瓷研磨体由以下重量分数的原料制成：氧化铝80-88份，硅微粉1.5-8份，高岭土5-8份，轻钙1.5-2.5份，滑石1-2份，分散剂0.3-0.8份，含沙量≤1.5％的粘土1.5-2.5份。进一步的，上述硅微粉的平均粒径d50≤1μm，该范围的硅微粉有极高的化学稳定性和低的热膨胀系数，能进一步提高产品结构密度和强度，降低材料的磨损率。进一步的，上述粘土的粒径≤1μm。粒径≤1μm的粘土可塑性强、成型性能好，能够与氧化铝、硅微粉、高岭土、轻钙、滑石等其他非可塑性原料原料具有较好的结合性，能够与之结合形成可塑性泥团，可以代替有机粘结剂，减少PVA的投入，并具有一定的干燥强度，同时还可以使产品的耐火性能高并稳定、能抵抗高温而不致熔化，且不会产生有机粘结剂高温煅烧后留下的孔隙或其他缺陷，提高陶瓷球的强度和韧性，降低陶瓷球的磨耗。进一步的，上述氧化铝中的钠的质量分数≤0.1％，低钠含量的原料有利于瓷球的成型，产品不碎，且磨耗低。进一步的，上述氧化铝为平均粒径≤1μm的高纯α-氧化铝，有利于生成微晶瓷相，降低烧结温度。该技术方案具有以下有益的技术效果：该技术方案能够得到强度高(是球径的3倍以上，比如10MM的球压碎强度可达到35KN以上)、磨耗低(磨耗≤0.1g/Kg·h)的陶瓷球，成品率高(99.5％以上)；硅微粉有极高的化学稳定性和低的热膨胀系数，能提高产品结构密度和强度，降低材料的磨损率；采用粒径≤1μm的粘土代替有机粘结剂，能够与氧化铝、硅微粉、高岭土、轻钙、滑石等其他非可塑性原料具有较好的结合性，能够与之结合形成可塑性泥团，减少PVA的投入，并具有一定的干燥强度，同时还可以使产品的耐火性能高并稳定、能抵抗高温而不致熔化，且不会产生有机粘结剂高温煅烧后留下的孔隙或其他缺陷；所用的粘土是选用含沙粒很少，且经过人工精洗后去掉粒径较粗部分后能浮于水中且通过过滤后的粒径≤1μm的粘土；这种精洗后的粘土因白度高、质软，易分散浮于水中比高岭土有很好的可塑性和高的粘结性，能够与氧化铝、硅微粉、高岭土、轻钙、滑石等其他非可塑性原料原料具有较好的结合性，能够与之结合形成可塑性泥团，可以代替有机粘结剂；采用氧化铝、硅微粉、高岭土、轻钙、滑石为主要配方原料，能够形成高强耐磨的微晶瓷相，提高产品品质；低钠含量的原料有利于瓷球的成型，产品不碎，且磨耗低；采用平均粒径≤1μm的α-氧化铝，有利于生成微晶瓷相，降低烧结温度。本专利技术的另一目的在于提供上述陶瓷研磨体的制备方法，能够得到强度高、磨耗小的陶瓷研磨体。本专利技术的另一技术方案是：一种上述陶瓷研磨体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：1)一次球磨：将硅微粉、粘土、高岭土、轻钙、滑石分别干法球磨至平均粒径d50≤1-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷研磨体，其特征在于，由以下重量分数的原料制成：氧化铝75‑90份，硅微粉0‑10份，高岭土3‑10份，轻钙1‑3份，滑石0.6‑3份，分散剂0.2‑1份，粘土1‑3份。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷研磨体，其特征在于，由以下重量分数的原料制成：氧化铝75-90份，硅微粉0-10份，高岭土3-10份，轻钙1-3份，滑石0.6-3份，分散剂0.2-1份，粘土1-3份。2.根据权利要求1所述的陶瓷研磨体，其特征在于，由以下重量分数的原料制成：氧化铝80-88份，硅微粉1.5-8份，高岭土5-8份，轻钙1.5-2.5份，滑石1-2份，分散剂0.3-0.8份，粘土1.5-2.5份。3.根据权利要求1所述的陶瓷研磨体，其特征在于，所述硅微粉的平均粒径d50≤1μm。4.根据权利要求1所述的陶瓷研磨体，其特征在于，所述粘土的粒径≤1μm。5.根据权利要求1所述的陶瓷研磨体，其特征在于，所述氧化铝中的钠的质量分数≤0.1％。6.根据权利要求1所述的陶瓷研磨体，其特征在于，所述氧化铝为平均粒径≤1μm的α-氧化铝。7.一种如权利要求1-6任一项所述的陶瓷研磨体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：1)一次球磨：将硅微粉、粘土、高岭土、轻钙、...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟声波，
申请(专利权)人：萍乡顺鹏新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36