一种高强度陶瓷微珠及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度陶瓷微珠及其制备方法，通过将高岭土、三氧化二铝、长石、改性硅灰石、改性氧化锆、碳酸钙、玄武岩、改性碳化硅进行湿法混磨工艺进行研磨，得到研磨微粉，将研磨微粉放入成球机，加水进行混合均匀，滚动形成球状，抛光后送入烘干装置进行烘干，烘干后得到陶瓷微珠坯体，最后将陶瓷微珠坯体送入窑炉烧制，自然冷却后进行自磨抛光，按生产粒径规格进行筛选，得到该高强度陶瓷微珠；该高强度陶瓷微珠通过添加三氧化二铝提高了陶瓷微珠的耐磨性和抗压强度，同时降低了陶瓷微珠的生产成本，而且将各原料研磨至3000‑4000目，增强了各组分之间的紧密程度，进一步提高了陶瓷微珠的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度陶瓷微珠及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷领域，具体涉及一种高强度陶瓷微珠及其制备方法。
技术介绍
陶瓷研磨介质具备的机械强度大、硬度高、密度大、高温性能好、对物料无污染、耐酸碱腐蚀能力强，耐磨性能优异等优点使其在研磨介质领域中占有非常重要的一席之地，被广泛应用于矿产、化工、涂料油漆、机械电子等相关的精细加工领域。申请号为CN201510184688.8的专利公开了一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅68-78、碳化钨3-5、短切碳纤维预分散体12-14、烧结助剂3-4、镁橄榄石粉5-7、铝粉3-4、聚乙烯醇2-3、硬脂酸镁2-3、硅酸钙1-2、硼酸锌3-4、去离子水70-80；本专利技术添加的短切碳纤维提高碳化硅的力学性能，提高陶瓷的断裂韧性，提高素坯的强度和致密度，满足机械加工要求，但仍然存在以下不足之处：该研磨介质用碳化硅陶瓷各组分之间的结合紧密度不高，导致其强度降低，而且各组分也会产生团聚现象，更进一步导致紧密度下降，从而影响其强度。
技术实现思路
为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供了一种高强度陶瓷微珠及其制备方法：通过将高岭土、三氧化二铝、长石、改性硅灰石、改性氧化锆、碳酸钙、玄武岩、改性碳化硅进行湿法混磨工艺进行研磨，得到研磨微粉，将研磨微粉放入成球机，加水进行混合均匀，滚动形成球状，抛光后送入烘干装置进行烘干，烘干后得到陶瓷微珠坯体，最后将陶瓷微珠坯体送入窑炉烧制，自然冷却后进行自磨抛光，按生产粒径规格进行筛选，得到该高强度陶瓷微珠，解决了现有的陶瓷微珠各组分之间的结合紧密度不高，导致其强度降低，而且各组分也会产生团聚现象，更进一步导致紧密度下降，从而影响其强度的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强度陶瓷微珠，包括以下重量份组分：高岭土40-60份、三氧化二铝20-30份、长石10-20份、改性硅灰石2-4份、改性氧化锆3-5份、碳酸钙2-4份、玄武岩4-6份、改性碳化硅2-4份；该强度陶瓷微珠由以下步骤制备得到：步骤一：将高岭土、三氧化二铝、长石、改性硅灰石、改性氧化锆、碳酸钙、玄武岩、改性碳化硅进行湿法混磨工艺进行研磨，研磨至3000-4000目，得到研磨微粉；步骤二：将研磨微粉放入成球机，加水进行混合均匀，滚动形成球状，抛光后送入烘干装置进行烘干，烘干后得到陶瓷微珠坯体；步骤三：将陶瓷微珠坯体送入窑炉烧制，控制烧结温度为1130-1350℃，并保温烧结1-3h，自然冷却后进行自磨抛光，按生产粒径规格进行筛选，得到该高强度陶瓷微珠。作为本专利技术进一步的方案：所述改性硅灰石的制备方法如下：S21：将外消旋乳酸溶解在温度为120℃的二甲苯中，得到外消旋乳酸溶液；S22：将硅灰石在放置于真空干燥箱中，在温度为120℃的条件下真空干燥24h，自然冷却后取出，向干燥的硅灰石中加入二甲苯和辛酸亚锡，在转速为300-500r/min的条件下搅拌混合10-20min，然后升温至90℃后，通入氮气作为保护气体，边搅拌边加入至外消旋乳酸溶液中，并在温度为120℃的条件下搅拌反应10-20h，冷却至室温后得到产物A；S23：将产物A离心分离，将沉淀物用氯仿洗涤3-5次，再次离心分离，将沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下真空干燥24h，去除剩余的氯仿溶剂，得到表面接枝的硅灰石；S24：将表面接枝的硅灰石放置于真空干燥箱中，在温度为25℃的条件下真空干燥24h，将干燥后的表面接枝的硅灰石加入到丙酮溶剂中，在转速为300-500r/min的条件下搅拌混合20-30min，然后加入聚乳酸粉末，继续搅拌混合3-4h，然后加入乙醇溶剂，将共沉淀形成的沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为70-80℃的条件下真空干燥24-48h，去除残余丙酮溶剂以及乙醇溶剂，得到该改性硅灰石。作为本专利技术进一步的方案：步骤S21中所述外消旋乳酸、二甲苯的用量比为2g：10mL；步骤S22中所述硅灰石、二甲苯、辛酸亚锡的用量比为2g：20mL：0.01-0.02mL；步骤S24中所述聚乳酸粉末、丙酮溶剂与步骤S21中所述硅灰石的用量比为5g：100mL：2g。作为本专利技术进一步的方案：所述改性氧化锆的制备方法如下：S41：将硝酸氧锆加入至无水乙醇溶剂中，在转速为100-200r/min的条件下将硝酸氧锆完全溶解，得到硝酸氧锆醇溶液；S42：将十六烷基三甲基溴化铵加入至无水乙醇溶剂中，在转速为100-200r/min的条件下将十六烷基三甲基溴化铵完全溶解，得到十六烷基三甲基溴化铵醇溶液：S43：将硝酸铝加入至无水乙醇溶剂中，在转速为100-200r/min的条件下将硝酸铝完全溶解，得到硝酸铝醇溶液：S44：将十六烷基三甲基溴化铵醇溶液在转速为50-100r/min的条件下边搅拌边滴加硝酸氧锆醇溶液，控制滴加时间为1-2h，继续搅拌并滴加硝酸铝醇溶液，控制滴加时间为30-50min，将反应体系在室温下继续搅拌20-30h后静置处理2-3h，之后进行离心分离，将沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为85℃的条件下真空干燥10-15h，然后将干燥的沉淀物在400-600℃的条件下煅烧8-10h，得到改性氧化锆。作为本专利技术进一步的方案：所述硝酸氧锆、十六烷基三甲基溴化铵、硝酸铝的用量摩尔比为1:0.3:0.03。作为本专利技术进一步的方案：所述改性碳化硅的制备方法如下：S61：将碳化硅用蒸馏水洗涤3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为110℃的条件下烘干，将烘干的碳化硅加入到安装有温度计、回流冷凝器、搅拌器和氮气导气管的四口烧瓶中，然后加入甲苯溶剂，通入氮气作为保护气体，在转速为250-350r/min的条件下搅拌10min，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，继续通入氮气，升温至90℃后搅拌反应5-6h，反应结束后趁热过滤，将滤饼用丙酮洗涤3-5遍，然后真空抽滤后将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为110℃的条件下真空干燥10-15h，得到表面处理的碳化硅；S62：将丙烯酰胺与硝酸铈铵加入到去离子水中，搅拌作用下使得丙烯酰胺与硝酸铈铵完全溶解，得到接枝液，将表面处理的碳化硅加入到安装有温度计、回流冷凝器、搅拌器和氮气导气管的四口烧瓶中，在通入氮气、转速为600-800r/min的条件下边搅拌边滴加接枝液，控制滴加时间为10-20min，然后加入引发剂，在温度为30℃的条件下继续反应2-4h，反应结束趁热过滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3-5遍，之后放置于真空干燥箱中，在温度为40-100℃的条件下真空干燥10h，得到改性碳化硅。作为本专利技术进一步的方案：步骤S61中所述碳化硅、甲苯溶剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为100g：2-8g：600mL；步骤S62中所述丙烯酰胺、硝酸铈铵、表面处理的碳化硅、去离子水的用量比为0.1-0.2g：0.05-0.25g：50g：300mL；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度陶瓷微珠，其特征在于，包括以下重量份组分：/n高岭土40-60份、三氧化二铝20-30份、长石10-20份、改性硅灰石2-4份、改性氧化锆3-5份、碳酸钙2-4份、玄武岩4-6份、改性碳化硅2-4份；/n该强度陶瓷微珠由以下步骤制备得到：/n步骤一：将高岭土、三氧化二铝、长石、改性硅灰石、改性氧化锆、碳酸钙、玄武岩、改性碳化硅进行湿法混磨工艺进行研磨，研磨至3000-4000目，得到研磨微粉；/n步骤二：将研磨微粉放入成球机，加水进行混合均匀，滚动形成球状，抛光后送入烘干装置进行烘干，烘干后得到陶瓷微珠坯体；/n步骤三：将陶瓷微珠坯体送入窑炉烧制，控制烧结温度为1130-1350℃，并保温烧结1-3h，自然冷却后进行自磨抛光，按生产粒径规格进行筛选，得到该高强度陶瓷微珠。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度陶瓷微珠，其特征在于，包括以下重量份组分：
高岭土40-60份、三氧化二铝20-30份、长石10-20份、改性硅灰石2-4份、改性氧化锆3-5份、碳酸钙2-4份、玄武岩4-6份、改性碳化硅2-4份；
该强度陶瓷微珠由以下步骤制备得到：
步骤一：将高岭土、三氧化二铝、长石、改性硅灰石、改性氧化锆、碳酸钙、玄武岩、改性碳化硅进行湿法混磨工艺进行研磨，研磨至3000-4000目，得到研磨微粉；
步骤二：将研磨微粉放入成球机，加水进行混合均匀，滚动形成球状，抛光后送入烘干装置进行烘干，烘干后得到陶瓷微珠坯体；
步骤三：将陶瓷微珠坯体送入窑炉烧制，控制烧结温度为1130-1350℃，并保温烧结1-3h，自然冷却后进行自磨抛光，按生产粒径规格进行筛选，得到该高强度陶瓷微珠。


2.根据权利要求1所述的一种高强度陶瓷微珠，其特征在于，所述改性硅灰石的制备方法如下：
S21：将外消旋乳酸溶解在温度为120℃的二甲苯中，得到外消旋乳酸溶液；
S22：将硅灰石在放置于真空干燥箱中，在温度为120℃的条件下真空干燥24h，自然冷却后取出，向干燥的硅灰石中加入二甲苯和辛酸亚锡，在转速为300-500r/min的条件下搅拌混合10-20min，然后升温至90℃后，通入氮气作为保护气体，边搅拌边加入至外消旋乳酸溶液中，并在温度为120℃的条件下搅拌反应10-20h，冷却至室温后得到产物A；
S23：将产物A离心分离，将沉淀物用氯仿洗涤3-5次，再次离心分离，将沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下真空干燥24h，得到表面接枝的硅灰石；
S24：将表面接枝的硅灰石放置于真空干燥箱中，在温度为25℃的条件下真空干燥24h，将干燥后的表面接枝的硅灰石加入到丙酮溶剂中，在转速为300-500r/min的条件下搅拌混合20-30min，然后加入聚乳酸粉末，继续搅拌混合3-4h，然后加入乙醇溶剂，将共沉淀形成的沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为70-80℃的条件下真空干燥24-48h，得到该改性硅灰石。


3.根据权利要求2所述的一种高强度陶瓷微珠，其特征在于，步骤S21中所述外消旋乳酸、二甲苯的用量比为2g：10mL；步骤S22中所述硅灰石、二甲苯、辛酸亚锡的用量比为2g：20mL：0.01-0.02mL；步骤S24中所述聚乳酸粉末、丙酮溶剂与步骤S22中所述硅灰石的用量比为5g：100mL：2g。


4.根据权利要求1所述的一种高强度陶瓷微珠，其特征在于，所述改性氧化锆的制备方法如下：
S41：将硝酸氧锆加入至无水乙醇溶剂中，在转速为100-200r/min的条件下将硝酸氧锆完全溶解，得到硝酸氧锆醇溶液；
S42：将十六烷基三甲基溴化铵加入至无水乙醇溶剂中，在转速为100-200r/min的条件下将十六烷基三甲基溴化铵完全溶解，得到十六烷基三甲基溴化铵醇溶液：
S43：将硝酸铝加入至无水乙醇溶剂中，在转速为100-200r/min的条件下将硝酸铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振宇，孟超，任永国，魏小威，范孝友，
申请(专利权)人：安徽致磨新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34