CN102795848B - 低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法 - Google Patents

低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102795848B
CN102795848B CN 201210271942 CN201210271942A CN102795848B CN 102795848 B CN102795848 B CN 102795848B CN 201210271942 CN201210271942 CN 201210271942 CN 201210271942 A CN201210271942 A CN 201210271942A CN 102795848 B CN102795848 B CN 102795848B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball
zirconium silicate
grinding
sintering
raw material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201210271942
Other languages
English (en)
Other versions
CN102795848A (zh
Inventor
王俊甫
李强
王柏昆
周雄
宋书明
廖建中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KING'S CERAMICS & CHEMICALS CO., LTD.
Original Assignee
King's Ceramics & Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by King's Ceramics & Chemicals Co Ltd filed Critical King's Ceramics & Chemicals Co Ltd
Priority to CN 201210271942 priority Critical patent/CN102795848B/zh
Publication of CN102795848A publication Critical patent/CN102795848A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102795848B publication Critical patent/CN102795848B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

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。

Description

低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法
技术领域
本发明涉及一种研磨介质-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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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%。
这种低温烧结硅酸锆研磨球的制备方法，其步骤是：
（1）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1：1.5：3；
（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℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300-1400℃，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900-1100GPa，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1-2g/hr·kg，带料磨耗为2-3g/hr·kg。
具体实施方法
实施例1
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0.5%，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0.5%。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1：1.5：3。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℃ /min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300℃，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2.0g/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0.5%，碳酸钠质量百分数为1.5%。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1：1.5：3。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℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300℃，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1100GPa，断裂韧性为3.8 MPa·m1/2，压碎强度为1500N，自磨耗为1.0g/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1：1.5：3。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℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300℃，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1：1.5：3。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℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300℃，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1.2g/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%，氧化钇质量百分数为0.5%， 碳酸钙质量百分数为1%，氧化锆质量百分数为2%，碳酸镁质量百分数为0.5%，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1：1.5：3。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℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300℃，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4.0g/cm3，维氏硬度为1030GPa，断裂韧性为3.4 MPa·m1/2，压碎强度为1360N，自磨耗为1.5g/hr·kg，带料磨耗为2.6g/hr·kg。
实施例6
硅酸锆质量百分数为85%，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%，碳酸镁质量百分数为1%，碳酸钾质量百分数为0.5%，碳酸钠质量百分数为1.5%。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1：1.5：3。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℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300℃，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4.1g/cm3，维氏硬度为1050GPa，断裂韧性为3.5 MPa· m1/2，压碎强度为1360N，自磨耗为1.5g/hr·kg，带料磨耗为2.5g/hr·kg。
实施例7
硅酸锆质量百分数为60%，氧化铝质量百分数为15%，氧化硅质量百分数为15%，氧化钇质量百分数为0.5%，碳酸钙质量百分数为0.5%，氧化锆质量百分数为5%，碳酸镁质量百分数为1%，碳酸钾质量百分数为1%，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1：1.5：3。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℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300℃，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980GPa，断裂韧性为3.1 MPa·m1/2，压碎强度为1280N，自磨耗为1.7g/hr·kg，带料磨耗为2.8g/hr·kg。
 附：自磨耗及带料磨耗的测试方法：将1200g硅酸锆研磨介质和400g蒸馏水加入到实验室用小型棒式砂磨机的1.5L研磨罐中（若为带料磨耗则在罐中再加入400g 325目的硅酸锆粉），以900转/分的转速磨2小时，测试得到研磨前后硅酸锆研磨介质的质量差，即为其自磨耗（带料磨耗）。

Claims (4)

1.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%。
2.低温烧结硅酸锆研磨球的制备方法，其特征在于步骤为：
（1）按权利要求1所述的配比将原料混合，加入水、研磨介质后球磨；
（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。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中原料混合物：水：研磨介质的质量比为1：1.5：3。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于素坯球的烧结工艺为：10℃/min升温到1000℃，然后2℃/min升温到烧结温度1300-1400℃，保温3-5小时，然后自然冷却到室温。
CN 201210271942 2012-08-02 2012-08-02 低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法 Active CN102795848B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210271942 CN102795848B (zh) 2012-08-02 2012-08-02 低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210271942 CN102795848B (zh) 2012-08-02 2012-08-02 低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102795848A CN102795848A (zh) 2012-11-28
CN102795848B true CN102795848B (zh) 2013-10-23

Family

ID=47195191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201210271942 Active CN102795848B (zh) 2012-08-02 2012-08-02 低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102795848B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103496958B (zh) * 2013-09-23 2016-04-27 浙江湖磨抛光磨具制造有限公司 低温烧结硅酸锆研磨介质及其制备方法
CN104446512A (zh) * 2013-09-24 2015-03-25 宝山钢铁股份有限公司 一种BN-ZrO2-SiC复合材料的复合烧结助剂
CN103664152B (zh) * 2013-12-20 2016-03-23 淄博启明星新材料有限公司 耐磨硅酸锆介质球及其制备方法
CN105948741A (zh) * 2016-07-05 2016-09-21 河源帝诺新材料有限公司 一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法
CN106217229B (zh) * 2016-07-11 2019-05-03 深圳振华富电子有限公司 低温烧结陶瓷件的制备方法
CN107226686B (zh) * 2017-06-13 2020-09-04 江苏金石研磨有限公司 一种矿物深加工用高强度原位增韧氧化铝研磨球及其制备方法
CN107312499B (zh) * 2017-07-18 2018-12-04 洛阳理工学院 一种球磨机用金属与陶瓷复合研磨介质及其制备方法
CN107814560A (zh) * 2017-09-30 2018-03-20 江苏金石研磨有限公司 一种陶瓷研磨球滚动成型用复合增强剂及其制作方法及其使用方法
CN109678499A (zh) * 2018-12-30 2019-04-26 郑州可塑金新材料有限公司 一种利用余料制备中密高强多用途硅酸锆复合微珠的方法
CN110372353A (zh) * 2019-08-21 2019-10-25 嘉兴纳美新材料有限公司 一种锆铝复合陶瓷球及其生产工艺
CN111607360A (zh) * 2020-06-02 2020-09-01 无锡晨旸科技股份有限公司 一种用于大直径硅片的研磨材料及其生产方法
CN112608148A (zh) * 2020-12-19 2021-04-06 安徽致磨新材料科技有限公司 一种硅酸锆研磨介质及其制备方法
CN112457006A (zh) * 2020-12-20 2021-03-09 长沙县新光特种陶瓷有限公司 一种硅酸锆球填料的制备工艺
CN113800895A (zh) * 2021-08-24 2021-12-17 萍乡市金刚科技工业园有限公司 一种耐磨锆铝复合球及制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1122112A (zh) * 1994-01-25 1996-05-08 科尔-麦克基化学公司 硅酸锆研磨介质
CN1244515A (zh) * 1999-09-03 2000-02-16 金玉琢 硅锆球制造技术
JP2006248876A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高密度粉末成形体及び焼結体とその製造方法
JP2008133157A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Osaka Titanium Technologies Co Ltd ＳｉＯ焼結体の製造方法
CN101786867A (zh) * 2010-03-08 2010-07-28 厦门大学 一种硅酸锆球珠的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1122112A (zh) * 1994-01-25 1996-05-08 科尔-麦克基化学公司 硅酸锆研磨介质
CN1244515A (zh) * 1999-09-03 2000-02-16 金玉琢 硅锆球制造技术
JP2006248876A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高密度粉末成形体及び焼結体とその製造方法
JP2008133157A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Osaka Titanium Technologies Co Ltd ＳｉＯ焼結体の製造方法
CN101786867A (zh) * 2010-03-08 2010-07-28 厦门大学 一种硅酸锆球珠的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102795848A (zh) 2012-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102795848B (zh) 低温烧结硅酸锆研磨球及制备方法
CN103555066B (zh) 一种陶瓷喷墨打印用色釉混合型墨水及其制备方法
CN108328949B (zh) 一种水泥熟料生产方法
CN100569897C (zh) 一种油气井用压裂支撑剂及其制备方法
CN106587695A (zh) 由废磷渣湿磨法制备水泥掺合料的方法
CN103586399A (zh) 一种快速透气散热型砂及其制备方法
CN107226686A (zh) 一种矿物深加工用高强度原位增韧氧化铝研磨球及其制备方法
CN102659326A (zh) 低碱抗硫型道路硅酸盐水泥及其生产方法
CN103224340B (zh) 制备水泥熟料研磨剂的组合物和水泥熟料、水泥组合物
CN101786867A (zh) 一种硅酸锆球珠的制备方法
CN103172353A (zh) 一种低温烧结微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球的方法
CN113121131A (zh) 利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法
CN103964717B (zh) 铁尾矿活性的提高方法、所得的铁尾矿和应用
CN102942368A (zh) 一种由低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂方法
CN103614003A (zh) 陶瓷喷墨打印用防静电的色釉混合型墨水及其制备方法
CN102303975A (zh) 超低气孔率耐火砖及其制备方法
CN103992049A (zh) 利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法
CN105565784A (zh) 陶瓷研磨体及其制备方法
CN106747362B (zh) 一种陶瓷研磨体及其制备方法
CN1982247A (zh) 一种铝酸钙水泥
CN106947458A (zh) 镁橄榄石支撑剂及其制备方法
CN103521686A (zh) 一种用于铸造制动毂的型砂及其制备方法
CN102816926A (zh) 一种球团用膨润土及其制备方法
CN115710095A (zh) 一种硼磷复合改性高贝利特硫铝酸盐水泥熟料及制备方法
CN101186783A (zh) 使用高岭土生产抛光粉的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: JIANGSU KING CERAMICS + CHEMICALS CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: KING S CERAMICS GRINDING TECHNOLOGY CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Yixing dingshuzhen, Lin Cun 214221 Jiangsu city of Wuxi Province

Patentee after: KING'S CERAMICS & CHEMICALS CO., LTD.

Address before: Yixing dingshuzhen, Lin Cun 214221 Jiangsu city of Wuxi Province

Patentee before: King's Ceramics & Chemicals Co., Ltd.