CN102268236A - 氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法，其特征在于：该复合磨粒的内核为α-Al2O3，包覆层为含Ce3+的氧化铈壳，其中含Ce3+的氧化铈壳的质量为α-Al2O3质量的0.05-10%。其制备方法是：将α-Al2O3磨粒和Ce3+铈盐的水溶液加入球磨机用氧化铝球球磨分散为前驱物，将此前驱物在100-110℃下红外干燥或其他加热方式4h，再装入氧化铝坩埚中，通氮气或氩气保护，于580-1000℃焙烧1-8h。本发明的优点在于：该复合磨粒即具有α-Al2O3的强磨削力，又具有氧化铈抛光粉机械化学抛光机理的快速抛光性能，且由于含Ce3+的氧化铈软壳，减少了对玻璃抛光面的划痕，抛光平整度高，光洁度好。

Description

氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法
 
技术领域
本发明属于玻璃抛光技术领域，具体涉及一种氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法
背景技术
α- Al2O3其超细粉末具有晶相稳定，硬度高，尺寸分布窄等优点，被广泛用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧剂，特别是提高陶瓷的密度、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐疲劳性能尤为显著。近年来将超细氧化铝材料应用于抛光材料领域，已经表现出诸多优异性能。α- Al2O3其超细粉末具有粒径大小更容易控制，粒径分布窄，密度较轻且大小容易调控，成本较低，若用它替代或部分替代广泛使用的主流氧化铈抛光材料，这可以获得可观的经济效益和社会效益。但α- Al2O3粒子硬度大，莫氏硬度仅次于金刚石达到9，使抛光后的表面粗糙度较大、划痕、波纹等表面缺陷较多；以氧化铈为主要成分的稀土以前我国由于恶性竞争价格很低，被广泛用于玻璃抛光行业，去年国家制定了保护国家战略资源，合理开发稀土的一系列政策，仅不到一年价格上涨了近10倍，迫使玻璃抛光行业急于寻找稀土替代产品。
 
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术状况而提供的一种氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒的内核为α- Al2O3，包覆层为含Ce3+的氧化铈壳，其中含Ce3+的氧化铈壳的质量为α- Al2O3质量的0.05-10%。
所述复合磨粒的粒径为0.05-6μｍ。
Ce3+的氧化铈壳中还可以含有其它稀土氧化物，如镧、镨的一种或两种，占稀土总量的0.1%-20%；在含Ce3+的氧化铈壳中Ce3+/ Ce(摩尔比)为0.1-5%。
本发明的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒的制备方法是：将α- Al2O3磨粒和Ce3+铈盐的水溶液加入球磨机用氧化铝球球磨分散的前驱物，将此前驱物在100-110℃下干燥4h（可采用红外干燥方式或其它适宜的干燥方式），再装入氧化铝坩埚中，通氮气或氩气保护，于580-1000℃焙烧1-8h，其焙烧产物采用球磨机或气流粉碎机粉碎后即为氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒。
所述Ce3+铈盐水溶液为硝酸铈水溶液或碳酸铈水溶液。
本发明的优点在于：该复合磨粒即具有α- Al2O3的强磨削力，又具有氧化铈抛光粉机械化学抛光机理的快速抛光性能，且由于含Ce3+的氧化铈软壳，减少了对玻璃抛光面的划痕，抛光平整度高，光洁度好。
本发明的特点是：
1、内核为α- Al2O3而不是其他形式的，其超细粉末具有晶相稳定，硬度高，尺寸分布窄等优点。
2、外壳为含Ce3+的氧化铈，Ce3+的存在，使萤石相的氧化铈晶格产生缺陷，Ce4+ 和Ce3+在晶格上相互转化，增大了铈离子的活性，促进了羟基化合物的形成，提高了粉体的抛光性能。
 
具体实施方式
本发明以下结合实施例做进一步描述：
 实施例1
将硝酸铈用水溶解配成0.5mol/L的水溶液，将α- Al2O3磨粒和硝酸铈的水溶液一起加入球磨机，用氧化铝球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在105℃下干燥4h，再装入氧化铝坩埚中，通氮气或氩气保护，与580-1000℃焙烧1-8h。其焙烧产物粉碎后即为氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒。
 
实施例2
将硝酸铈用乙醇配成0.5mol/L的乙醇溶液，将α- Al2O3磨粒和硝酸铈的乙醇溶液一起加入球磨机，用氧化铝球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在100℃下干燥4h，再装入氧化铝坩埚中，通氮气保护，与580-1000℃焙烧1-8h。其焙烧产物粉碎后即为氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒。
 
实施例3
将碳酸铈用和α- Al2O3磨粒用水调成乳膏状（按23:1720重量比）一起加入球磨机，用氧化铝球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在105℃下干燥4h，再装入氧化铝坩埚中，通氩气保护，与580-1000℃焙烧1-8h。
将焙烧产物用刚玉球在球磨机中球磨或雷蒙磨气流粉碎机加工，破碎焙烧过程产生的连晶。
得到产物氧化铈占氧化铝的重量百分比为1%。
 
实施例4
将碳酸镧铈的混合物和α- Al2O3磨粒用水调成乳膏状一起加入球磨机，用氧化铝球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在105℃下干燥4h，再装入氧化铝坩埚中，通氩气保护，与580-1000℃焙烧1-8h。
将焙烧产物用刚玉球在球磨机中球磨或雷蒙磨气流粉碎机加工，破碎焙烧过程产生的连晶。XPS测定其复合磨粒Ce3+/ Ce(摩尔比)为3.5 %。
 
利用本发明的复合磨粒可制作各种玻璃抛光盘，具体配方比例是：用此磨粒3Kg，加入硫酸镁800g，聚酯1.5Kg，固化剂30g，促进剂30g制成420*100*3的抛光磨盘。
同样用α- Al2O3磨粒3Kg，加入硫酸镁800g，聚酯1.5Kg，固化剂30g，促进剂30g制成420*100*30的抛光磨盘。
磨盘转速800转/分钟，压力5.5Mp，抛4#珠，用氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒制备的磨盘比α- Al2O3磨粒制备的磨盘表面光洁度高，亮度好。

Claims (7)

1.一种氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒，其特征在于：该复合磨粒的内核为α- Al2O3，包覆层为含Ce3+的氧化铈壳，其中含Ce3+的氧化铈壳的质量为α- Al2O3质量的0.05-10%。
2.根据权利1所述的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒，其特征在于该复合磨粒的粒径为0.05-6μｍ。
3.根据权利1所述的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒，其特征在于：含Ce3+的氧化铈壳中可以含有其它稀土氧化物，如镧、镨的一种或两种，占稀土总量的0.1%-20%。
4.根据权利1所述的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒，其特征在于：在含Ce3+的氧化铈壳中Ce3+/ Ce(摩尔比)为0.1%-5%。
5.一种权利要求1所述的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒的制备方法，其特征在于：将α- Al2O3磨粒和Ce3+铈盐的水溶液加入球磨机用氧化铝球球磨分散为前驱物，将此前驱物在100-110℃下干燥4h，再装入氧化铝坩埚中，通氮气或氩气保护，于580-1000℃焙烧1-8h，其焙烧产物粉碎后即为氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒。
6.根据权利要求5所述的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒的制备方法，其特征在于：焙烧产物采用球磨机或气流粉碎机粉碎。
7.根据权利要求5所述的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒的制备方法，其特征在于：所述Ce3+铈盐水溶液为硝酸铈水溶液或乙醇溶液，或者是碳酸铈水溶液或乙醇溶液。
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