本发明专利技术具体涉及一种含片状结构的α-氧化铝基磨料及其制备方法，其特征在于颗粒密度大于3.88；显微硬度大于20Gpa，组成颗粒的晶粒在5微米以下，含有片状结构。其制备方法的步骤如下：1)在具有抽真空功能的搅拌机中加入纯净水、勃姆石半成品，搅拌制成料浆；2)加入浓度为20％稀硝酸，真空状态下搅拌逐步形成溶胶、凝胶；3)胶体烘干，破碎，筛分出120目筛上的颗粒；4)将筛分出的颗粒进行煅烧，煅烧后将颗粒进行烧结；5)筛分出成品颗粒。本发明专利技术的制备方法具有原料成本低、工艺成熟稳定的优点。利用本发明专利技术所制得的磨料颗粒含有片状结构，制作的磨料制品具有磨削效率高、自锐性好、耐用度长的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于α-氧化铝陶瓷磨料颗粒及其制备方法领域，具体涉及一种低成本的含片状结构的α-氧化铝基磨料及其制备方法。
技术介绍
溶胶凝胶法制备陶瓷磨料的一般方法是用纯净的勃姆石与去离子水、晶种和硝酸混合生成均匀细腻的溶胶或凝胶，然后干燥，去除凝胶体中的水分，再把干燥的凝胶大颗粒破碎成比所需尺寸略大的颗粒，在500°C 800°C温度下煅烧，然后再在1300°C 1500°C 温度下煅烧5 60分钟，形成氧化铝的坚硬烧结体，烧结好的磨料颗粒密度一般大于3. 5 克/立方厘米，更好的大于3. 8克/立方厘米，最好大于3. 9克/立方厘米，硬度一般大于 20Gpa。纯净的勃姆石是一种粒度很细的粉状物料，价格很高，用纯净的勃姆石制备的 α-氧化铝基陶瓷磨料的成本也很高，在制造陶瓷磨料时，纯净的勃姆石原料所占的成本比例最大，是构成陶瓷磨料价格的最主要部分。陶瓷磨料的价格是普通磨料价格15 30倍， 虽然具有比普通磨料更优良的性能，但也严重影响了该种磨料的普及和应用，研究如何降低陶瓷磨料的制造成本，使陶瓷磨料得到更广泛的应用，具有重要的意义。多年来，为了提高氧化铝基磨料的磨削性能，人们专利技术了各种办法，如为了提高白刚玉的韧性和磨削性能，可在冶炼刚玉时添加氧化铬、氧化钒和氧化锆等金属氧化物，也有通过快速冷却的方法，使之形成微晶结构来提高韧性；或者两者都用。这些方法在一定程度上提高了磨料的韧性和磨削性能，诞生了一些磨料的新品种，如铬刚玉、锆刚玉、钒刚玉和微晶刚玉等等。但这些性能的提高还不是很大，在磨削上带来的好处有限。上世纪80 年代，人们专利技术了溶胶凝胶法生产微晶陶瓷磨料的工艺，如美国专利No. 4314827。一般是用勃姆石为原料，利用溶胶凝胶技术，制成氧化铝的溶胶凝胶，然后干燥、破碎、烧结，成为具有亚微米结构的陶瓷磨料。由于具有细微的晶体结构，其晶粒大小比传统意义上的微晶刚玉要小得多，再加上 陶瓷磨料是破碎以后烧结，避免了普通电熔刚玉破碎时造成的微裂纹，使得溶胶凝胶法制造的陶瓷磨料具有极优良的磨削性能。后来，人们为了进一步提高陶瓷磨料的技术质量性能，又进行了许许多多的工作，如在制备溶胶时加入晶种，既可降低烧结温度，又使陶瓷磨料的晶粒尺寸进一步缩小，从而提高了产品的磨削性能，如美国专利No. 4623364;还有在制成干燥凝胶后，先进行低温煅烧，然后用镁、钴、钇、稀土元素等的硝酸盐溶液进行浸泽，再干燥烧结，也能提高产品性能，这方面的专利如美国专利 No. 5776214。这些方法虽然提高了陶瓷磨料的性能，但也增加了生产工序。提高了生产成本，制约了该产品应用的普及。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术制备陶瓷磨料，采用纯净的勃姆石为主要原料，成本高的缺陷，提供一种使用成本低的勃姆石半成品为主原料，无需加入晶种，通过溶胶凝胶法来制备α-氧化招基磨料及其制备方法。本专利技术是通过如下技术方案来实现的即一种含片状结构的α-氧化铝基磨料，其特征在于陶瓷磨料颗粒密度大于 3. 88，显微硬度大于20Gpa，组成陶瓷磨料颗粒的晶粒在5微米以下，含有片状结构。一种含片状结构的α -氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于步骤如下I)在一具备抽真空功能的搅拌机中加入纯净水、勃姆石半成品，纯净水的加入量是勃姆石半成品原料量的1% 40%，开动搅拌机搅拌，把原料打成均匀料浆。2)加入浓度为20%稀硝酸，使料浆的PH值=1. 5 2，真空状态下搅拌逐步形成溶胶、凝胶。3)搅拌均匀后，放掉真空，取出胶体，在不高于140°C温度下烘干，破碎，筛分出 120目筛上的颗粒。4)将筛分出的颗粒放入窑炉中进行煅烧，炉温控制在500 800°C，煅烧时间为 10 60分钟，煅烧后将颗粒进行烧结，炉温控制至1350 1500°C，烧结时间5 60分钟。5)筛分出成品颗粒。作为本专利技术的一个优选方案在料浆形成溶胶后，变为凝胶前，加入改良剂水溶液。作为本专利技术的一个优选方案颗粒煅烧后，用改良剂水溶液浸泡，然后再烘干和烧 结。在制备溶胶凝胶时加入改良剂，然后烘干，在烘干时，由于离子的迁移，很容易造成胶体表面的离子含量大于胶体内部的含量，造成产品质量性能的不均匀。凝胶烘干时，由于水的蒸发，胶体逐渐裂成十几毫米的大颗粒，从改良剂中带颜色的离子如粉红色的二价钴离子逐渐聚集到颗粒表面，从而表面呈现粉红色，而打碎的颗粒内部呈现无色或很浅的粉红色，可很容易的观察离子的迁移现象。为了避免或减弱离子向表面的迁移，改良剂也可以不在形成溶胶时加入，而在胶体烘干、破碎后，筛出可用的颗粒，在500 800 V煅烧后，颗粒含有大量微气孔，用改良剂配成的溶液浸泡，然后再烘干和烧结，由于胶体已进行破碎，成为粒径极小的颗粒，从而大大缩短了离子的迁移距离，改进了改良剂分布的不均匀现象。在配成改良剂溶液中加入碱，使溶液形成碱性，然后再浸泡，可进一步避免离子的迁移。作为本专利技术的一个优选方案料浆中加入稀硝酸时，一次性放入全部稀硝酸，使料衆的PH值=1. 5 2,抽真空状态下,搅拌逐步形成溶胶、凝胶。采用上述方法，料浆中会有少量的打不开的小颗粒，最终烧结出的磨料会含有白点，对产品质量有一定的影响，但这类产品在某些场合不影响使用。作为本专利技术的一个优选方案当料浆中勃姆石的固含量不大于25%时，先用一部分稀硝酸，使料浆的PH值=4，放置60分钟，取上部液体，在抽真空的情况下，在取出的上部液体中再次加入稀硝酸，同时开动搅拌机搅拌，使料浆的PH值=1. 5 2，料浆逐步形成溶胶、凝胶。当需要清除上述小颗粒时，可以用沉降(或其它物理分离方法如用一定筛孔的筛网过滤)的方法把小颗粒分离出来这种方法必须把料浆浓度配制的比较稀。如果按正常的勃姆石作为固体计算的话，其固含量最好不大于25%，用酸把料浆的PH值调到约为4时， 此时，料浆的黏度最低，放置60分钟左右，取上部液体，取上部液体在抽真空的情况下，加酸进行下一步的制备。作为本专利技术的一个优选方案在料衆中加入稀硝酸时，先放入一部分稀硝酸，使料浆的PH值=4 5，停止搅拌，把料浆输入胶体磨，进一步细化料浆，把细化的料浆转回原抽真空搅拌机中，在抽真空的状态下，加入20%稀硝酸，同时开动搅拌机搅拌，使料浆的PH值 =1. 5 2,料楽;逐步形成溶胶、凝胶。作为本专利技术的一个优选方案改良剂水溶液中包含稀土金属离子、过渡金属离子、 碱土金属离子的一种或多种，以烧结后形成的氧化物计总改良剂含量在3% 6%之间。作为本专利技术的一个优选方案稀土离子为钕离子、镧离子、铈离子的一种或多种的组合，过渡金属离子为钇离子、钴离子、锌离子的一种或多种的组合，碱土金属离子为镁离子、钙离子的一种或两种的组合。作为本专利技术的一个优选方案勃姆石半成品含总水量70% 80%，所含的水全部去掉后，氧化铝含量大于99%，勃姆石半成品制成正常产品后，比表面积大于250平方米/ 克，晶粒度小于10纳米。本专利技术的步骤I)当勃姆石半成品含水量较大时，纯净水也可以不加，加水少或不加水时，不能使用高速抽真空搅拌机，只能使用搅拌力矩大的低速抽真空搅拌机或捏合机。在本专利技术的步骤3)中，120目筛下的细料可以在步骤I)中作为原料继续使用。本专利技术的步骤4)中优选采用回转窑来进行煅烧，也可以在其它形式的煅烧炉上进行煅烧。用其它形式的煅烧炉煅烧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含片状结构的α?氧化铝基磨料，其特征在于颗粒密度大于3.88，显微硬度大于20Gpa，组成颗粒的晶粒在5微米以下，含有片状结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翟涵，刘海红，
申请(专利权)人：鲁信创业投资集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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