熔凝陶瓷产品制造技术

一种产品制造方法，包括下列连续步骤：ａ）混合原材料以形成起始原料；ｂ）熔化起始原料以形成熔化的液体；ｃ）固化所述熔化的液体以获得包含被玻璃相所连接的晶体的熔凝产品；以及ｄ）对所述熔凝产品的玻璃相进行结晶化热处理，其中所述起始原料的组分适合于制造具有下列化学组分的产品，基于氧化物按重量百分比计，且总量为１００％：４０％≤（ＺｒＯ２＋ＨｆＯ２）≤９４％；６％＜ＣｅＯ２＜３１％；０％≤Ｙ２Ｏ３；０％≤Ａｌ２Ｏ３；２％≤ＳｉＯ２；０％≤ＭｇＯ；０％≤ＴｉＯ２；以及其它氧化物≤１％。获得的产品用作研磨剂、在湿介质中的分散剂、表面处理剂、支持剂或者热交换剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过熔化获得的陶瓷产品或者“熔凝产品”的制备方法，尤其是特别的可用在用于微研磨、在湿介质中微分散以及用于表面处理的装置和方法中的熔凝颗粒的制备方法。还涉及通过该方法获得的或者能够获得的产品。
技术介绍
用于微研磨、在湿介质中微分散和表面处理的装置和方法是公知的，并且尤其在工业中得到了发展，例如 -采矿工业，其使用颗粒用于通过传统方法对干燥的预先磨碎的材料进行细磨，特别是用于研磨碳酸钙、氧化钛、石膏、高岭土、铁矿石、贵金属矿石以及通常来说所有经历化学处理或物理化学处理的矿石。-油漆、油墨、染料、磁性漆、农用化学化合物工业，其使用颗粒用于各种液体和固体组分的分散和均化； -表面处理工业，其依靠颗粒尤其用于对金属模具(例如用于制造瓶子)的清洗操作、零部件的倒角、除锈、对支持物预处理用于涂层、喷丸加工或者喷丸成形。通常用于这些市场的颗粒一般基本上是球形的，大小在0. 005至4mm之间。根据目标市场，它们可以具有一个或多个下列性质 -相对于被处理的产品化学惰性和不被染色性， -冲击强度， -耐磨， -对装置，特别是对搅拌元件和罐体或者突出元件具有低磨损性，以及 -低开孔孔隙度，以便易于清洗。在研磨领域，会遇到各种类型的颗粒，特别是用圆形细粒砂、玻璃珠，特别是外部陶瓷化的玻璃珠、或者甚至金属珠。圆形细粒的砂，例如渥太华砂，是天然的便宜的产品，但是不适用于处于压力状态下并且高产量的现代研磨机。这是因为该砂的强度小、密度低，质量易变并且磨损设备。广泛使用的玻璃珠具有较好的强度、较低的磨损性并可获得较宽范围的大小的玻璃珠。外部陶瓷化的玻璃珠，例如在JP-S61-168552或者JP-S59-174540中所描述的，其比普通玻璃珠更坚固。金属珠，特别是钢珠，多年来也被用于上述应用中，但是它们的用途是边缘性的， 因为它们经常对处理的产品的化学惰性不足，特别是引起矿物质给料的污染和色彩掩盖， 并且过高的密度需要使用特定的研磨机，这意味着高能耗，特别是大量的加热和设备的高机械负载。还已知的是陶瓷颗粒，它们比玻璃珠具有更好的机械强度，高密度和优秀的化学惰性。这些颗粒可以被区分为 -烧结陶瓷颗粒，通过陶瓷粉末的冷成形、接着通过高温下烧结而获得，以及 -熔凝陶瓷颗粒，通常通过熔化原材料给料、将熔化的液体转换成液滴并固化液滴而获得。大多数的用在上述应用中的熔凝陶瓷颗粒具有氧化锆-氧化硅(ZrO2-SiO2)型组分，其中氧化锆是单斜晶形式和/或部分被稳定(通过合适的添加剂)，并且其中的氧化硅和部分可选添加剂形成粘合氧化锆晶体的基质。这些熔凝陶瓷颗粒具有优秀的研磨性质，即良好的机械强度、高密度、化学惰性和对研磨设备的低磨损性。基于氧化锆的熔凝陶瓷颗粒以及它们用于研磨和分散的用途在例如FR2320276、 EP0662461 和 FR2714905 中被描述。这些文献因此描述了 SiO2,, A1203> MgO, CaO, Y203> CeO2 和Na2O对获得的颗粒的主要性质的影响，尤其是对抗碎强度和耐磨性的影响。尽管现有技术的熔凝陶瓷颗粒具有好的质量，工业上总是需要更高质量的产品。 这是因为研磨条件总是要求越来越高。本专利技术的目的就是要满足这一需求。
技术实现思路
根据本专利技术，其目的是通过产品的制造方法实现的，该方法包括下列连续步骤 a)混合原材料以形成起始原料； b)熔化起始原料以形成熔化的液体； c)固化所述熔化的液体以获得包含被玻璃相所连接的晶体的熔凝产品；以及 d)对所述熔凝产品的玻璃相进行结晶化热处理。该方法不同寻常的地方在于起始原料的组分适合于制造具有下列化学组分的产品，基于氧化物按重量百分比计，总量为100% 40%^ (Zr02+Hf02) ^ 94% ； 4%< CeO2 < 31% ； 0%^ Y2O3 ； 0%^ Al2O3 ； 2%^ SiO2 ； 0%^ MgO ； 0%彡 TiO2;以及 其它氧化物彡1%。可以进一步看到，制造的熔凝产品，下文称为“根据本专利技术的产品”，具有优秀的耐磨性。这一结果是令人惊讶的。这是因为由步骤d)的热处理所导致的玻璃相中的微晶的形成伴随着整体体积的减少，并通常引起多孔结构或者甚至裂缝的生成。这些多孔结构和裂缝不利于机械强度。不受以下理论的限制，专利技术人通过根据本专利技术的产品的非常特殊的微观结构来解释获得的结果。特别的，根据本专利技术的产品中，基于氧化铈和/或氧化锆和/或氧化钛和/或氧化铝和/或氧化钇和/或氧化硅的微晶分布在玻璃相中，包括分布在基于氧化锆的枝状晶体的直接紧邻区，然而，正相反，根据其它方法制备的产品，在玻璃相与枝状晶体之间的界面处，该可能的微晶基本不存在。考虑到起始原料的组分，这种遍及整个玻璃相的微晶分布可以通过化学性质明显不同于枝状晶体的微晶的存在而解释。伴随着遍及整个玻璃相的微晶分布，专利技术人观察到对应用不利的裂缝或者微孔减少了，或者甚至消除了。步骤d)中的结晶化构成了改善耐磨性的一个新型路线的确直至本专利技术，特别出于改善研磨效率的目的，进行的研究仅试图提高产品的密度，尤其是珠的形式的产品的密度，或者改善它们的化学组分。根据本专利技术的方法还可以具有一个或多个下列可选特征 -在步骤a)，起始原料的组分适合于制造具有以下化学组分的产品Si02/Al203的重量比小于或等于1，优选的小于等于0. 75和/或大于0. 3。-在步骤b)与步骤C)之间，进行熔化液体的散布，以形成液滴。-在步骤c)结束时，产品的形状至少在其一个方向上小于30mm。特别是其形状为珠形或者薄板形。-在步骤d)中的热处理包含将温度保持在800°C和1100°C之间。-在步骤d)中的热处理包含将温度保持在800°C和950°C之间，优选的保持在 820°C和880°C之间，更优选的是保持在850°C。-在步骤d)中的热处理包含将温度保持在950°C和1100°C之间，优选的保持在 970°C和1070°C之间，更优选的是保持在1000°C。-不管保持的温度是多少，保持温度的时间大于或等于1小时，优选大于或等于2 小时，优选大于或等于3小时，优选大于或等于5小时，更优选的为5-10小时，或者甚至等于10小时。-步骤d)中的热处理仅包含玻璃相在第一温度下的成核操作，该第一温度高于从步骤c)中获得的产品的玻璃相的玻璃化转变温度Tg，或者步骤d)中的热处理仅包含结晶种子在第二温度下的单一的生长操作，该第二温度高于从步骤c)中获得的产品的玻璃相的玻璃化转变温度Tg。在后一种情况，结晶种子可以特别的从温度升高至第二温度时获得。-步骤d)中的热处理包括产品的玻璃相在第一温度下的成核操作，所述第一温度高于从步骤c)获得的产品的玻璃相的玻璃化转变温度，接着进行在成核操作期间获得的晶体种子或“晶核”在第二温度下的生长操作，所述第二温度高于第一温度，优选的比第一温度高至少50°C、至少80°C、至少100°C、或者甚至至少150°C。-在步骤d)中的热处理包含将温度保持在820°C和880°C之间，优选的保持在大约 850°C，接着将温度保持在970°C和1070°C之间，优选为保持在大约1000°C。-步骤d)中的热处理循环首先包括保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种产品制造方法，包括下列连续步骤：ａ）混合原材料以形成起始原料；ｂ）熔化起始原料以形成熔化的液体；ｃ）固化所述熔化的液体以获得包含被玻璃相所连接的晶体的熔凝产品；以及ｄ）对所述熔凝产品的玻璃相进行结晶化热处理，其中所述起始原料的组分适合于制造具有下列化学组分的产品，基于氧化物按重量百分比计，且总量为１００％：４０％≤（ＺｒＯ２＋ＨｆＯ２）≤９４％；６％＜ＣｅＯ２＜３１％；０％≤Ｙ２Ｏ３；０％≤Ａｌ２Ｏ３；２％≤ＳｉＯ２；０％≤ＭｇＯ；０％≤ＴｉＯ２；以及其它氧化物≤１％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊曼纽尔·皮埃尔·马塞尔·诺妮特，
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：FR