一种陶瓷研磨球的液态成型方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷研磨球的液态成型方法，主要包括以下特征步骤：以不溶钙化合物制取Ca2+离子溶液；配制主凝胶剂、协同增效剂及陶瓷原料的混合浆料；在混合浆料加入分散剂、表面活性剂和消泡剂调节浆料各项指标并加以充分研磨分散，获得一定固含量的复配浆料；复配浆料经必要的真空消泡后滴入覆盖一定油层厚度的凝胶反应介质中充分凝胶，然后将凝胶颗粒导入带凝胶催化剂的凝胶介质进一步凝胶，凝胶后的坯体最后经过带导向槽的旋转滚筒自整形，提高凝胶坯体的圆形度，最终获得球形度较好，抗变形能力较强的陶瓷凝胶球；所述凝胶反应介质充分漂洗、低温干燥并烧结陶瓷凝胶球获得成品球。

A liquid forming method for ceramic grinding ball

The invention discloses a liquid forming method of a ceramic grinding ball, which mainly includes the following characteristic steps: making Ca2+ ion solution with insoluble calcium compound; mixing the mixed slurry of the main gel, synergist and ceramic raw material; adding dispersant, surface activator and defoamer to adjust the various indexes of the slurry in the mixed slurry. It is fully grinded and dispersed to obtain a certain solid content of the compound slurry; the compound paste is dripped into the gel reaction medium covered with the thickness of the oil layer after necessary vacuum defoaming, and then the gel particles are introduced into the gel medium with the gel catalyst, and the body after the gel is finally passed through the guide groove. The rotary drum is self shaping to improve the circle degree of the gel body, and the ceramic gel ball with better spherical degree and stronger anti deformable ability is obtained. The gel reaction medium is fully rinsed, dry and sintered with ceramic gel balls to obtain the finished ball.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷研磨球的液态成型方法
本专利技术涉及一种陶瓷研磨介质，尤其涉及一种陶瓷研磨球的液态下成型方法，有别于传统的滚动成型和压制成型方法。
技术介绍
海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，具有浓缩溶液、形成凝胶和成膜等多方面功能，在医药、食品、印染、酶工程和其它工业领域都有着广泛应用。海藻酸盐遇到2+价及以上金属离子可迅速发生离子交换生成热不可逆性凝胶的特性也给陶瓷成型提供了一种新的可能。海藻酸盐凝胶成球方法利用了海藻酸盐的原位凝胶固定成型原理将陶瓷浆料原位固定成型，具有球坯粒径均匀，工艺简单，环保节能等特点，更重要的是凝胶球内部质地均匀，气孔率少，极大避免了传统成型方法带来的撞击损伤、坯体不致密、强度低等缺陷，成品的物理力学性能更加优越。与之相比，陶瓷球的传统成型方法包括直接滚动成球法、挤出滚动成型法、干法压制成球法等，虽然工艺相对简单可行，但还是存在着球坯分层、不致密、强度低、耐磨性差、粒径均匀性难以控制等难以克服本征缺点，以及扬尘、噪音、能耗大效率低等突出问题。在环保节能的大环境下，传统工艺的推广与应用更是举步维艰。然而海藻酸盐凝胶成球的方法在陶瓷研磨介质球成型领域的研究应用尚处于初级阶段，虽有见报，但所制凝胶球存在气孔率大、球形度差、粒径不均匀、表面粗糙等问题。凝胶球的弹性、硬度、抗变形能力、凝胶球的球形度和粒径均匀性等诸多问题更是我们从实验室推广到工业大生产的层层难题，急需解决。
技术实现思路
本专利技术针对陶瓷研磨球传统生产工艺存在的一些问题和缺陷，立足海藻酸盐原位凝胶成型新领域，开发出一种新的陶瓷研磨球液态成型方法。为实现本专利技术目的，提供了以下技术方案：一种陶瓷研磨球的液态成型方法，其特征在于包括以下步骤：a.以不溶钙化合物制取Ca2+离子溶液；b.配制主凝胶剂、协同增效剂及陶瓷原料的混合浆料；c.在混合浆料加入分散剂、表面活性剂和消泡剂作为浆料性能调节剂调节浆料各项指标并加以充分研磨分散，获得一定固含量的复配浆料；d.复配浆料经必要的真空消泡后滴入覆盖一定油层厚度凝胶反应介质中充分凝胶，然后将凝胶颗粒导入带凝胶催化剂的凝胶介质进一步凝胶，凝胶后的坯体最后经过带导向槽的旋转滚筒自整形，提高凝胶坯体的圆形度，最终获得球形度较好，抗变形能力较强的陶瓷凝胶球；f.所述凝胶反应介质充分漂洗、低温干燥并烧结陶瓷凝胶球获得成品球。作为优选，所述复配浆料配置：将陶瓷原料（陶瓷粗粉）按照40~80%固含量超细研磨至10微米以下，再往浆料中加入主凝胶剂和协同增效剂制得混合浆料，混合浆料内加入分散剂、表面活性剂和消泡剂共同研磨分散制得或将凝胶剂和协同增效剂在40-80℃下溶解成溶液，再往其中加入已达目标粒度的陶瓷原料（陶瓷干粉）制得复配浆料，在复配浆料内加入分散剂、表面活性剂和消泡剂，经充分搅拌或短暂研磨均匀制得。作为优选，所述Ca2+离子溶液制取方法是：以难溶钙化合物为钙源原料，在足量强酸的化学反应下制取Ca2+溶液，使用氨水调节PH=4~9，过滤，稀释，制得0.3~2mol/LCa2+浓度的溶液。再优选，所述难溶钙化合物是碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的一种或几种。再优选，所述强酸是浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸中的任一种。作为优选，所述浆料性能调节剂：分散剂为0.5~3%氨水、0.2~1%六偏磷酸钠、0.5~1%水玻璃中的一种或组合；活性剂是0.05~0.5%十二烷基苯磺酸钠；消泡剂是0.5~1%正丁醇。作为优选，混合浆料中：主凝胶剂是粘度为100-1000cps海藻酸钠，单一粘度或多种粘度配合使用，用量按浆料体积百分浓度（W/V）：0.5~5%；协同增效剂为按用量按浆料体积百分浓度计（W/V）：0.2~2%瓜尔豆胶、0.2~1%EDTA、0.2~1%明胶、0.1~1%β-环状糊精、0.1~1%魔芋葡甘聚糖的两种或几种。作为优选，所述凝胶介质及用量是：按体积百分浓度（W/V）0.1~1.0%壳聚糖及0.3~2mol/LCa2+溶液。作为优选，所述凝胶催化剂及用量是：按体积百分浓度（W/V）0.05~0.5%1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCI)，0.05~0.2%N-羟基硫代琥珀酰亚胺(sulfo-NHS)。作为优选，带导向槽的旋转滚筒，滚筒内径为30cm，长度4.5m，滚筒中轴线与水平面夹角为5°，其内壁为表面光洁的陶瓷内衬，内衬上设计有导向槽，可控制凝胶颗粒在输送的过程中发生不定向的滚动，从而进行圆度自整形，提高产品的圆形度，滚筒转动速度为5rpm，凝胶颗粒在滚筒中的滚动运输时间为10min。作为优选，所述油层厚度为0.5-20mm，所述油类主要包括植物油、液态烷烃和石蜡油中的一种或几种。本专利技术的技术关键在于以下几点：1.使用了价格低廉的来源广泛的难溶钙化合物为钙源原料，所提供Ca2+离子量足好用，极大降低了生产成本。本专利技术以难溶钙化合物（可以是碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙或组合）为钙源原料，在足量强酸（浓盐酸、浓硫酸或浓硝酸）化学反应下制取Ca2+溶液，过滤，稀释，制得浓度为0.3~2mol/LCa2+的溶液，经氨水调节PH=4~7，即为凝胶反应所需的主要凝胶介质，由于凝胶介质是可重复使用的，加上合理的环保措施，对于环境污染也有限。2.在以海藻酸钠为主要凝胶剂的基础上引入了瓜尔豆胶、明胶、EDTA、β-环状糊精、魔芋葡甘聚糖中的一种或多种作为协同增效剂，极大提高了凝胶球的圆整度、强度、抗变形能力，降低了凝胶球固化时间。海藻酸钠能与Ca2+络合形成水凝胶，除单独使用外，还能和大多数天然和合成的食品胶体配合使用，可产生协同增效作用，效果和性价比会比单独使用要好一些。本专利技术利用协同增效原理，在陶瓷浆料中加入了海藻酸钠作为主要凝胶剂，同时适量引入了瓜尔豆胶、明胶、EDTA、β-环状糊精、魔芋葡甘聚糖中的一种或多种作为协同增效剂，不同胶体相互交联形成的复凝聚凝胶极大提高了陶瓷球的圆整度、强度、抗变形能力，降低了凝胶球固化时间，是制取高强度，高球形度和均匀粒径陶瓷球坯的关键之一。3.使用了氨水、六偏磷酸钠、水玻璃改善浆料粘度，并用了十二烷基苯磺酸钠改变浆料液滴表面能，还使用了正丁醇抑制浆料气泡，对浆料所制球坯的圆整度、粒度及球坯致密度控制作用显著。本专利技术在较高高固含量浆料中加入了一定量的海藻酸钠和其他协同增效剂，浆料的粘度较高，气泡不容易消除，浆料液滴表面能较低，十分不利于凝胶球的滴制。常见的凝胶球气孔率大，致密度低，表面粗糙和球形度差问题大多源自于此，本专利技术针对于此，在复合浆料中加入氨水、六偏磷酸钠、水玻璃中的一种或组合降低浆料粘度，同时加入体积百分浓度（W/V）（本文所述组分范围如无特别注明，均指浆料体积百分浓度）0.05~0.5%十二烷基苯磺酸钠调节浆料液滴表面能，还使用了0.5~1%正丁醇抑制浆料气泡，获得了较好的浆料性能调节效果，所滴制凝胶球产品表面较为光滑，球形度好，使用金相检测仪可观测到内部大气孔显著减少，致密度高。4.对凝胶介质配置做出了改进，并对凝胶过程，凝胶蕴养方法做出了改善，同时增加了凝胶球滚动自整形的过程，使凝胶球的球形度达到了0.9以上（球形度定义为颗粒极大剖面之面积比颗粒极小外接球之极大剖面之面积）。海藻酸钠为阴离子聚合物，可与阳离子聚合物用复凝聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷研磨球的液态成型方法，其特征在于包括以下步骤：以不溶钙化合物制取Ca2+离子溶液；配制主凝胶剂、协同增效剂及陶瓷原料的混合浆料；在混合浆料加入分散剂、表面活性剂和消泡剂作为浆料性能调节剂调节浆料各项指标并加以充分研磨分散，获得一定固含量的复配浆料；复配浆料经必要的真空消泡后滴入覆盖一定油层厚度凝胶反应介质中充分凝胶，然后将凝胶颗粒导入带凝胶催化剂的凝胶介质进一步凝胶，凝胶后的坯体最后经过带导向槽的旋转滚筒自整形，提高凝胶坯体的圆形度，最终获得球形度较好，抗变形能力较强的陶瓷凝胶球；所述凝胶反应介质充分漂洗、低温干燥并烧结陶瓷凝胶球获得成品球。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷研磨球的液态成型方法，其特征在于包括以下步骤：以不溶钙化合物制取Ca2+离子溶液；配制主凝胶剂、协同增效剂及陶瓷原料的混合浆料；在混合浆料加入分散剂、表面活性剂和消泡剂作为浆料性能调节剂调节浆料各项指标并加以充分研磨分散，获得一定固含量的复配浆料；复配浆料经必要的真空消泡后滴入覆盖一定油层厚度凝胶反应介质中充分凝胶，然后将凝胶颗粒导入带凝胶催化剂的凝胶介质进一步凝胶，凝胶后的坯体最后经过带导向槽的旋转滚筒自整形，提高凝胶坯体的圆形度，最终获得球形度较好，抗变形能力较强的陶瓷凝胶球；所述凝胶反应介质充分漂洗、低温干燥并烧结陶瓷凝胶球获得成品球。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷研磨球的液态成型方法，其特征是所述复配浆料配置：将陶瓷原料（陶瓷粗粉）按照40~80%固含量超细研磨至10微米以下，再往浆料中加入主凝胶剂和协同增效剂制得混合浆料，混合浆料内加入分散剂、表面活性剂和消泡剂共同研磨分散制得或将凝胶剂和协同增效剂在40-80℃下溶解成溶液，再往其中加入已达目标粒度的陶瓷原料（陶瓷干粉）制得复配浆料，在复配浆料内加入分散剂、表面活性剂和消泡剂，经充分搅拌或短暂研磨均匀制得。3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷研磨球的液态成型方法，其特征是所述Ca2+离子溶液制取方法是：以难溶钙化合物为钙源原料，在足量强酸的化学反应下制取Ca2+溶液，使用氨水调节PH=4~9，过滤，稀释，制得0.3~2mol/LCa2+浓度的溶液。4.根据权利要求3所述的一种陶瓷研磨球的液态成型方法，其特征是所述难溶钙化合物是碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的一种陶瓷研磨球的液态成型方法，其特征是所述强酸是浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸中的任一种。6.根据权利要求1所述的一种陶瓷研...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊甫，罗甲业，周雄，陶华上，宋书明，廖建中，
申请(专利权)人：江苏金石研磨有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32