CN100590097C - 低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，属于研磨材料技术领域，经配料、成型和烧成后制得，其特征在于其配料重量百分组成为：氧化钇1-10%、化学法钇稳定氧化锆粉5-25%、高活性α-氧化铝粉0.5-10%和余量的工业法单斜氧化锆粉。不仅成本低，而且性能好。

Description

低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法
技术领域
本发明涉及一种改进的氧化锆陶瓷磨介的制作方法，属于研磨材料技术领域。
背景技术
高性能氧化锆结构陶瓷产品以其优越的强度、韧性、耐磨性、耐高温、耐腐蚀等物理性能已经受到更多领域的广泛关注，逐渐成为一些特殊领域的主要零件。而氧化锆陶瓷耐磨球也正在被人们认可，但是共沉淀法(化学法的一种)生产的钇稳定氧化锆生产的工程陶瓷磨介成本太高，原料成本为12-15万元/吨，一直是限制氧化锆陶瓷磨介发展的首要问题。单纯工业法在氧化锆中加氧化钇制作的陶瓷磨介质量相对较差，密度、强度、耐磨性与化学法产品差距较大。于是提出了低成本氧化锆粉体替代化学法氧化锆粉体的新课题。有试验单纯的利用单斜相二氧化锆粉为原料加入一定量的稳定剂制备性能稳定的高耐磨氧化锆研磨球，其硬度及致密度较高，耐磨度基本达到使用要求，成本也较采用沉淀法生产的研磨球大幅度降低。但是，使用此方法生产研磨球，只是简单的利用物理方法将稳定剂氧化钇分散到单斜相氧化锆粉料中，必然会造成稳定剂分散不均，烧成产品密度低、气孔率高、抗折强度低、耐磨性差等，物理、化学性能均不太好，其硬度、密度、耐磨性等性能指标远远低于化学法的数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，不仅成本低，而且性能好。
本发明所述的低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，经配料、成型和烧成后制得，其配料重量百分组成为：
氧化钇1-10％、化学法钇稳定氧化锆粉5-25％、高活性α-氧化铝粉0.5-10％和余量的工业法单斜氧化锆粉。
各原料均为市售产品，可直接购买，纯度为工业纯即可。
控制的适宜工艺条件为：
配料经湿法磨细至D50≤1.5μm，经过喷雾造粒后成型。
成型方法采用冷等静压成型方法。
烧成温度为1450-1550℃。
具体的工艺过程控制如下：
(1)预处理。首先将工业法二氧化锆粉体以去离子水为介质湿法磨细，控制粒度在D50≤1.5μm，烘干，粉碎，密封保存。
(2)配料。分别将已磨细的(D50≤1.5μm)的工业氧化锆、氧化钇、化学法氧化锆、高活性α-氧化铝按照一定比例装入球磨机中，加入去离子水。
(3)球磨、混匀。湿法球磨充分混匀，出磨粒度D50≤1.5μm。
(4)干燥。采用喷雾干燥机干燥造粒，造粒颗粒粒径100-200μm，水份重量百分比控制≤1.5％。
(5)采用冷等静压方法成型，成型压力控制为120-180Mpa。
(6)在1450-1550℃的高温下烧成。
其它工艺控制为行业常规常识技术，不再详细赘述。
本发明采用了工业法、化学法结合的方法，在工业法制备的氧化锆中添加了化学法的钇稳定氧化锆，制得的产品不但具有更加接近化学法钇稳定氧化锆陶瓷的优异物理、化学性能，而且与之相比，价格低廉，原料成本只有5-6万元/吨，不足原来的一半，生产成本大大降低，对促进氧化锆结构陶瓷产品在更多领域的推广和应用起着重要作用。
经过检测，产品密度达到理论密度的98％以上，气孔率得到有效降低；抗折强度达到600MPa以上；耐磨性降低到每小时0.05％以下，硬度和断裂韧性也基本接近理论值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述的低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，经配料、成型和烧成后制得，其配料重量百分组成为：
氧化钇1％、化学法钇稳定氧化锆粉10％、高活性α-氧化铝粉5％和余量的工业法单斜氧化锆粉。
具体工艺步骤如下：
(1)预处理。首先将工业法二氧化锆粉体以去离子水为介质湿法磨细，控制粒度在D50＝1.32μm，烘干，粉碎，密封保存。
(2)配料。分别将已磨细的(D50＝1.32μm)的工业氧化锆、氧化钇、化学法氧化锆、高活性α-氧化铝按照一定比例装入球磨机中，加入去离子水，料水比为6∶4。
(3)球磨、混匀。湿法球磨充分混匀，出磨粒度D50＝1.20μm。
(4)干燥。采用喷雾干燥机干燥造粒，造粒颗粒粒径100-200μm，水份重量百分比控制≤1.5％。
(5)采用冷等静压方法成型，成型压力控制为150Mpa。
(6)在1480℃的高温下烧成。
经过检测，产品密度达到理论密度的93％；抗折强度达到520MPa；耐磨性达到每小时0.3％。
实施例2
本发明所述的低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，经配料、成型和烧成后制得，其配料重量百分组成为：
氧化钇8％、化学法钇稳定氧化锆粉25％、高活性α-氧化铝粉10％和余量的工业法单斜氧化锆粉。
具体工艺步骤如下：
(1)预处理。首先将工业法二氧化锆粉体以去离子水为介质湿法磨细，控制粒度在1.32μm，烘干，粉碎，密封保存。
(2)配料。分别将已磨细的(D50＝1.32μm)的工业氧化锆、氧化钇、化学法氧化锆、高活性α-氧化铝按照一定比例装入球磨机中，加入去离子水，料水比为6∶4。
(3)球磨、混匀。湿法球磨充分混匀，出磨粒度D50＝1.22μm。
(4)干燥。采用喷雾干燥机干燥造粒，造粒颗粒粒径100-200μm，水份重量百分比控制≤1.5％。
(5)采用冷等静压方法成型，成型压力控制为150Mpa。
(6)在1500℃的高温下烧成。
经过检测，产品密度达到理论密度的95％；抗折强度达到580MPa；耐磨性降低到每小时0.10％。
实施例3
本发明所述的低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，经配料、成型和烧成后制得，其配料重量百分组成为：
氧化钇5％、化学法钇稳定氧化锆粉15％、高活性α-氧化铝粉10％和余量的工业法单斜氧化锆粉。
具体工艺步骤如下：
(1)预处理。首先将工业法二氧化锆粉体以去离子水为介质湿法磨细，控制粒度在1.32μm，烘干，粉碎，密封保存。
(2)配料。分别将已磨细的(D50＝1.32μm)的工业氧化锆、氧化钇、化学法氧化锆、高活性α-氧化铝按照一定比例装入球磨机中，加入去离子水，料水比为6∶4。
(3)球磨、混匀。湿法球磨充分混匀，出磨粒度D50＝1.10μm。
(4)干燥。采用喷雾干燥机干燥造粒，造粒颗粒粒径100200μm，水份重量百分比控制≤1.5％。
(5)采用冷等静压方法成型，成型压力控制为150Mpa。
(6)在1520℃的高温下烧成。
经过检测，产品密度达到理论密度的98％；抗折强度达到610MPa；耐磨性降低到每小时0.05％。

Claims (3)

1、一种低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，经配料、成型和烧成后制得，其特征在于其配料重量百分组成为：氧化钇5-10％、化学法钇稳定氧化锆粉5-25％、高活性α-氧化铝粉0.5-10％和余量的工业法单斜氧化锆粉；
其中，配料采用去离子水为研磨介质经湿法磨细至D50≤1.5μm，经过喷雾造粒后成型。
2、根据权利要求1所述的低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，其特征在于成型方法采用冷等静压成型方法。
3、根据权利要求2所述的低成本氧化锆陶瓷磨介的制作方法，其特征在于烧成温度为1450-1550℃。
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