烧结的氧化锆球制造技术

一种烧结珠粒，具有：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烧结的氧化锆球


[0001]本专利技术涉及烧结的氧化锆珠粒、用于制造这些珠粒的方法及这些珠粒作为研磨剂、用于湿分散或用于表面处理的试剂的用途。

技术介绍

[0002]涂料、油墨、染料、磁性漆和农用化学品工业都使用珠粒来分散和均匀化液体和固体成分。
[0003]矿产业使用珠粒对可经由常规工艺预研磨的材料进行细磨，尤其是用于细磨碳酸钙、氧化钛、石膏、高岭土和铁矿石。
[0004]在微研磨领域中，已知圆颗粒砂、玻璃珠粒、金属珠粒和陶瓷珠粒。
[0005]‑
圆颗粒砂例如渥太华砂(Ottawa sand)，是一种天然和廉价的产品，但不适合现代加压高速研磨机。原因是该砂较弱，密度低，质量不稳定且对材料有磨损。
[0006]‑
广泛使用的玻璃珠粒具有较好的强度和较低的磨损性，并且在更大的直径范围内可使用。
[0007]‑
金属珠粒、尤其是钢珠粒对被加工的产品惰性低，尤其是导致矿物填料污染和涂料变灰，并且密度过高，需要特殊的研磨机。它们尤其涉及高能耗、大量加热和对装置的高机械应力。
[0008]‑
陶瓷珠粒具有比玻璃珠粒更好的强度、更高的密度和优异的化学惰性。
[0009]珠粒的尺寸一般为0.005至10mm。
[0010]可以分为以下：
[0011]‑
熔融的陶瓷珠粒，通常通过熔融陶瓷组分、从熔融材料中形成球形滴、然后固化所述滴获得，和
[0012]‑
烧结的陶瓷珠粒，通常通过冷成型陶瓷粉末、然后通过高温烧制使其固化而获得。
[0013]与烧结珠粒不同的是，熔融珠粒通常包含非常丰富的晶间玻璃相，其填充在晶粒网络中。烧结珠粒和熔融珠粒在各自的应用中所遇到的问题以及解决这些问题所采用的技术方案因此一般是不同的。此外，由于制造工艺之间的显著差异，用于制造熔融珠粒所开发的组合物原则上不适合制造烧结珠粒，反之亦然。
[0014]目前对改善抗磨性的烧结的氧化锆珠粒有持续的需求，特别是用于研磨应用中。
[0015]本专利技术的一个目的是至少部分地解决该需求。

技术实现思路

[0016]专利技术概述
[0017]本专利技术涉及一种烧结珠粒，其具有：
[0018]‑
以下化学组成，以基于氧化物的质量百分比计：
[0019]‑
ZrO2+HfO2+Y2O3+CeO2：至100％的余量；
[0020]‑
0％≤Al2O3≤1.5％；
[0021]‑
CaO≤2％；
[0022]‑
除了ZrO2、HfO2、Y2O3、CeO2、Al2O3和CaO之外的氧化物：≤5％；
[0023]Y2O3和CeO2的含量，以基于ZrO2、HfO2、Y2O3和CeO2总和的摩尔百分比计，使得1.8％≤Y2O3≤2.5％且0.1％≤CeO2≤0.9％，以及
[0024]‑
以下晶相，以基于晶相且总共为100％的质量百分比计：
[0025]‑
稳定性氧化锆：至100％的余量；
[0026]‑
单斜氧化锆：≤10％；
[0027]‑
除了稳定性氧化锆和单斜氧化锆之外的晶相：<7％。
[0028]如后面将在说明书的其余部分中更详细地所见，本专利技术人发现低CeO2含量出人意料地使得可以制造在研磨期间具有优异的抗性的烧结的氧化锆珠粒，只要Y2O3含量保持在1.8％至2.5％之间，则无论其含量是多少。
[0029]根据本专利技术的烧结的氧化锆珠粒因此特别适合于湿分散和微研磨应用。
[0030]根据本专利技术的烧结的氧化锆珠粒还可具有以下任选特征中的一者或多者：
[0031]‑
烧结珠粒的质量的大于99％由氧化物组成和/或其中：
[0032]‑
Y2O3含量大于或等于1.9％，以基于ZrO2、HfO2、Y2O3和CeO2总和的摩尔百分比计，和/或
[0033]‑
所述CeO2含量大于或等于0.3％且小于0.7％，以基于ZrO2、HfO2、Y2O3和CeO2总和的摩尔百分比计，和/或
[0034]‑
Al2O3含量大于或等于0.2％且小于或等于1.2％，或小于0.1％，以基于氧化物的质量百分比计，和/或
[0035]‑
CaO含量小于1.0％或大于0.2％，以基于氧化物的质量百分比计，和/或
[0036]‑
除了ZrO2、HfO2、Y2O3、CeO2、Al2O3和CaO之外的氧化物的总含量小于2％，以基于氧化物的质量百分比计；
[0037]‑
以基于晶相总量的质量百分比计：
[0038]‑
单斜氧化锆的含量小于5％，和/或
[0039]‑
除了稳定性氧化锆和单斜氧化锆之外的晶相的总含量小于5％；
[0040]‑
无定形相的质量基本上为零，以相对于所述珠粒质量的质量百分比计；
[0041]‑
稳定性氧化锆基本上仅以二次氧化锆的形式存在和/或其中稳定性氧化锆用Y2O3和CeO2稳定化；
[0042]‑
烧结珠粒具有的平均晶粒尺寸小于2μm，且具有的晶粒尺寸分布具有小于0.20μm的标准偏差；
[0043]‑
烧结珠粒具有的平均晶粒尺寸小于0.6μm，和/或具有的晶粒尺寸分布具有小于0.15μm的标准偏差。
[0044]本专利技术还涉及珠粒粉末，其包含以质量百分比计的大于90％、优选大于95％、优选基本上100％的根据本专利技术的珠粒。
[0045]本专利技术还涉及一种装置，其选自悬架(suspension)、研磨机和表面处理设备，所述装置包括根据本专利技术的珠粒的粉末。
[0046]本专利技术还涉及用于制造根据本专利技术的烧结的氧化锆珠粒的方法，所述方法包括以
下依次步骤：
[0047]a)制备中值尺寸小于2μm和适用于在步骤g)结束时获得根据本专利技术的烧结的氧化锆珠粒的组分的颗粒混合物，
[0048]b)任选地，干燥所述颗粒混合物，
[0049]c)从所述任选干燥的颗粒混合物制备起始原料，
[0050]d)形成原始珠粒形式的起始原料，
[0051]e)任选地洗涤，
[0052]f)任选地干燥，
[0053]g)在高于1300℃的烧结温度下烧结，以便获得烧结珠粒。
[0054]根据本专利技术的制造方法还可具有以下任选特征中的一者或多者：
[0055]‑
在步骤a)中，将引入所述颗粒混合物的一种或多种起始材料粉末研磨，优选共碾磨
[0056]‑
在步骤a)中，颗粒混合物具有的中值尺寸小于0.5μm和/或比率(D
90
‑
D
10
)/D
50
小于2；
[0057]‑
在步骤a)中，除了用Y2O3、二氧化铈和刚玉至少部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种烧结珠粒，具有：
‑
以下化学组成，以基于氧化物的质量百分比计：
‑
ZrO2+HfO2+Y2O3+CeO2：至100％的余量；
‑
0％≤Al2O3≤1.5％；
‑
CaO≤2％；
‑
除了ZrO2、HfO2、Y2O3、CeO2、Al2O3和CaO之外的氧化物：≤5％；Y2O3和CeO2的含量使得1.8％≤Y2O3≤2.5％且0.1％≤CeO2≤0.9％，以基于ZrO2、HfO2、Y2O3和CeO2总和的摩尔百分比计，以及
‑
以下晶相，以基于晶相且总共为100％的质量百分比计：
‑
稳定性氧化锆：至100％的余量；
‑
单斜氧化锆：≤10％；
‑
除了稳定性氧化锆和单斜氧化锆之外的晶相：<7％。2.如前一项权利要求所述的烧结珠粒，其质量的大于99％由氧化物组成和/或其中：
‑
Y2O3含量大于或等于1.9％，以基于ZrO2、HfO2、Y2O3和CeO2总和的摩尔百分比计，和/或
‑
CeO2含量大于或等于0.3％且小于0.7％，以基于ZrO2、HfO2、Y2O3和CeO2总和的摩尔百分比计，和/或
‑
Al2O3含量大于或等于0.2％且小于或等于1.2％、或小于0.1％，以基于氧化物的质量百分比计，和/或
‑
CaO含量小于1.0％或大于0.2％，以基于氧化物的质量百分比计，和/或
‑
除了ZrO2、HfO2、Y2O3、CeO2、Al2O3和CaO之外的氧化物的总含量小于2％，以基于氧化物的质量百分比计。3.如前述权利要求中任一项所述的烧结珠粒，其中，以基于晶相总量的质量百分比计：
‑
单斜氧化锆的含量小于5％，和/或
‑
除了稳定性氧化锆和单斜氧化锆之外的晶相的总含量小于5％。4.如前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：法商圣高拜欧洲实验及研究中心，
类型：发明
国别省市：