低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法技术

低温烧结硅酸锆研磨球，涉及一种研磨介质，原料以硅酸锆为基质材料，以氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钇、碳酸钙、碳酸镁、碳酸钾、碳酸钠的组合为烧结助剂，按合适的质量配比，经球磨机球磨、立式砂磨机高速研磨后干燥，获得用于在低温下制备硅酸锆研磨球原料粉，经滚球机成型为素坯球后烧结，获得致密、耐磨、强度高的硅酸锆基质研磨球。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种研磨介质-低温烧结硅酸锆研磨球，同时提供了这种研磨球的制备方法。
技术介绍
研磨球广泛应用在矿产、冶金、化工、食品、建材等行业,通过研磨球的碰撞、摩擦、滚动、挤压等多种方式将原料粉碎和混匀。研磨球的质量严重影响生产效率和产品品质。近年来，超细粉体工艺的迅速发展和低品位矿产的开发利用，极大带动了研磨球介质的开发和生产。常用的研磨介质有钢、石英、玻璃、氧化铝、氧化锆等。氧化锆的比重大性能好，属于高端研磨材料，但价格比较高，而其它的常用研磨介质的研磨效率较低。为此部分厂商开发出了硅酸锆基的研磨球。硅酸锆的理论密度为4.6g/cm3，密度比较高，力学性能也比较好，是一种优秀的研磨介质材料。但硅酸锆在高温下的热分解导致密度下降，对·材料烧结来说是一个难题。为此寻找好的烧结助剂，降低烧结温度，获得高致密高性能的硅酸锆球是硅酸锆研磨球开发的重点。申请号为99118965. 6的中国专利公布了一种采用锆石英熔融法制备硅酸锆微球的方法，但熔融法制备的研磨球容易在内部产生缺陷而易碎，而且尺寸小，粒径均匀性差。申请号201010122895. 8公布了一种等静压处理后，再高温烧结制得硅酸锆球的方法.该方法成本高(等静压、高温)，而且只能做大球。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过复合烧结助剂在较低温度下低成本烧结制备高性能硅酸锆研磨球的工艺及配方，主要创新在于以硅酸锆为基质材料，添加复合烧结助剂，降低烧结温度获得致密、高强度、低磨耗的硅酸锆研磨球。具体是这样实施的低温烧结硅酸锆研磨球，其特征在于原料以硅酸锆为基质材料，以氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钇、碳酸钙、碳酸镁、碳酸钾、碳酸钠的组合为烧结助剂，各组份的质量百分比为硅酸锆60%-85% ;氧化铝0%-30% ;氧化硅2%-30% ;氧化锆0%_20% ；氧化钇O. 5%-3% ;碳酸钙O. 5%-5% ;碳酸镁0%_5% ;碳酸钾O. 5%-5% ;碳酸钠O. 5%_5%。这种低温烧结硅酸锆研磨球的制备方法，其步骤是 (O按以上配比将原料混合,加入水、研磨介质后球磨,所述的原料混合物水研磨介质质量比为I :1. 5 3 ； (2)球磨后获得混合均匀的浆料，然后经立式砂磨机高速研磨得到符合要求的浆料，经干燥得到硅酸锆研磨球成型所需的原料粉； (3)以步骤(2)中制备的原料粉为原料，通过滚球机成型得到所需直径的素坯球； (4)将素坯球烧结，烧结工艺为10°C/min升温到1000°C，然后2°C /min升温到烧结温度1300-1400°C，保温3-5小时，然后自然冷却到室温。所制备的硅酸锆研磨球致密，强度高，磨耗低。其烧结温度低，密度为3. 8-4. 4g/cm3,维氏硬度为900-1 lOOGPa，断裂韧性为2. 8-3. 8 Mpa · m1/2。以直径约2mm的研磨球为例，其压碎强度为1000-1500N，自磨耗为l-2g/hr · kg，带料磨耗为2_3g/hr · kg。具体实施方法 实施例I 硅酸锆质量百分数为60%，氧化铝质量百分数为30%，氧化硅质量百分数为2%，氧化钇质量百分数为O. 5%，碳酸钙质量百分数为2%，碳酸钾质量百分数为5%，碳酸钠质量百分数为O. 5%。将以上原料粉体按比例混合后，加入水及研磨介质，原料粉水研磨介质的质量比为I :1. 5 :3。经球磨后获得混合均匀的浆料，然后经立式砂磨机研磨一段时间得到符合要求的浆料，再经干燥得到原料粉。将原料粉与粘结剂喷入滚球机，通过滚球机成型得到所需直径的素还球。素还球经过烧结获得直径为2mm左右的娃酸错球。烧结工艺为10°C /min升温到1000°C，然后2V /min升温到烧结温度1300°C，保温3小时，然后自然冷却到室温。所制备的硅酸锆研磨球密度为3. 9g/cm3，维氏硬度为950GPa，断裂韧性为2. 9 MPa *m1/2,压碎强度为1100N，自磨耗为2. Og/hr · kg，带料磨耗为2. 9g/hr · kg。 实施例2 硅酸锆质量百分数为65%，氧化铝质量百分数为2%，氧化硅质量百分数为2%，氧化钇质量百分数为3%，碳酸钙质量百分数为5%，氧化锆质量百分数为20%，碳酸镁质量百分数为1%，碳酸钾质量百分数为O. 5%，碳酸钠质量百分数为I. 5%。将以上原料粉体按比例混合后，加入水及研磨介质，原料粉水研磨介质的质量比为I :1. 5 :3。经球磨后获得混合均匀的浆料，然后经立式砂磨机研磨一段时间得到符合要求的浆料，再经干燥得到原料粉。将原料粉与粘结剂喷入滚球机，通过滚球机成型得到所需直径的素坯球。素坯球经过烧结获得直径为2mm左右的硅酸锆球。烧结工艺为10°C /min升温到1000°C，然后2°C /min升温到烧结温度1300°C，保温3小时，然后自然冷却到室温。所制备的硅酸锆研磨球密度为4. 4g/cm3,维氏硬度为I lOOGPa，断裂韧性为3. 8 MPa · m1/2，压碎强度为1500N，自磨耗为I. Og/hr · kg,带料磨耗为 2. 0g/hr · kg。实施例3 硅酸锆质量百分数为60%，氧化硅质量百分数为30%，氧化钇质量百分数为0. 5%，碳酸钙质量百分数为0. 5%，碳酸镁质量百分数为5%，碳酸钾质量百分数为2%，碳酸钠质量百分数为2%。将以上原料粉体按比例混合后，加入水及研磨介质，原料粉水研磨介质的质量比为I :1. 5 :3。经球磨后获得混合均匀的浆料，然后经立式砂磨机研磨一段时间得到符合要求的浆料，再经干燥得到原料粉。将原料粉与粘结剂喷入滚球机，通过滚球机成型得到所需直径的素还球。素还球经过烧结获得直径为2mm左右的娃酸错球。烧结工艺为IO0C /min升温到1000°C，然后2V /min升温到烧结温度1300°C，保温3小时，然后自然冷却到室温。所制备的硅酸锆研磨球密度为3. 8g/cm3,维氏硬度为900GPa，断裂韧性为2. 8 MPa · m1/2，压碎强度为1000N，自磨耗为2. 0g/hr · kg，带料磨耗为3. 0g/hr · kg。实施例4 硅酸锆质量百分数为70%，氧化铝质量百分数为5%，氧化硅质量百分数为5%，氧化钇质量百分数为1%，碳酸钙质量百分数为1%，氧化锆质量百分数为10%，碳酸镁质量百分数为1%，碳酸钾质量百分数为2%，碳酸钠质量百分数为5%。将以上原料粉体按比例混合后，加入水及研磨介质，原料粉水研磨介质的质量比为I :1. 5 :3。经球磨后获得混合均匀的浆料，然后经立式砂磨机研磨一段时间得到符合要求的浆料，再经干燥得到原料粉。将原料粉与粘结剂喷入滚球机，通过滚球机成型得到所需直径的素坯球。素坯球经过烧结获得直径为2mm左右的硅酸锆球。烧结工艺为10°C /min升温到1000°C，然后2V /min升温到烧结温度1300°C，保温3小时，然后自然冷却到室温。所制备的硅酸锆研磨球密度为4. 2g/cm3,维氏硬度为1070GPa，断裂韧性为3. 6 MPa · m1/2，压碎强度为1400N,自磨耗为I. 2g/hr · kg,带料磨耗为2. 2g/hr · kg。实施例5 硅酸锆质量百分数为80%，氧化铝质量百分数为7%，氧化硅质量百分数为5%，氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
低温烧结硅酸锆研磨球，其特征在于原料以硅酸锆为基质材料，以氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钇、碳酸钙、碳酸镁、碳酸钾、碳酸钠的组合为烧结助剂，各组份的质量百分比为：硅酸锆60%？85%；氧化铝0%？30%；氧化硅2%？30%；氧化锆0%？20%；氧化钇0.5%？3%；碳酸钙0.5%？5%；碳酸镁0%？5%；碳酸钾0.5%？5%；碳酸钠0.5%？5%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊甫，李强，王柏昆，周雄，宋书明，廖建中，
申请(专利权)人：江苏锡阳研磨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：